метода. Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине оп. Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине оп. 09 Электрорадиоизмерения Специальности 11. 02. 01 Радиоаппаратостроение

• Название: Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине оп. 09 Электрорадиоизмерения Специальности 11. 02. 01 Радиоаппаратостроение
• Анкор: метода
• Дата: 10.04.2023
• Размер: 1.85 Mb.
• Имя файла: Методические указания к лабораторным занятиям по дисциплине оп. .doc
• Тип: Методические указания; #1052414
• страница: 6 из 7

Содержание отчета:

1. 
   Тема, цель работы, оборудование.
   
2. 
   Краткие записи по ходу выполнения работы, расчет необходимого значения времени развертки (ТР).
   
3. 
   Спектрограмма исследуемого сигнала, с указанием амплитуд и частот спектральных составляющих.
   
4. 
   Выводы о проделанной работе.
   

3. 
   Контрольные вопросы:
   

1. 
   Дайте определение амплитудному спектру сигнала.
   
2. 
   Поясните принцип работы анализатора СК4-56 (на примере упрощённой структурной схемы).
   
3. 
   Какие анализаторы спектра существуют (исходя из методов анализа)?
   
4. 
   Как определить необходимое время развертки Т_Р?
   

Лабораторная работа № 10
Измерение коэффициента нелинейных искажений.
Цель работы: Научиться измерять коэффициент гармоник с помощью измерителя коэффициента нелинейных искажений.
1.Оборудование:

1.1 Аудиокомплекс TR-0157

1.2 Исследуемый УНЧ

1.3 Осциллограф С1-73 (С 1 -112)

1.4 Соединительные кабели

1.5 Технические описания к приборам
2. Краткие теоретические сведения.

Нелинейные искажения обусловлены наличием в схемах радиоустройств элементов с нелинейными характеристиками (лампы, транзисторы, микросхемы и др.). Нелинейные искажения характеризуются коэффициентом гармоник (Кг), (характеризует отличие формы периодического сигнала от гармонического), который определяется как отношение действующего значения напряжения всех высших гармоник исследуемого напряжения, начиная со второй, к действующему значению первой, т.е. основной гармоники.

, %

Эта формула используется при исследовании качественных усилителей, у которых Кг составляет (0,2...2)%. В менее качественных усилителях (Кг=2...7%) измерители нелинейных искажений измеряют не коэффициент гармоник, а коэффициент близкий к нему по приближенной формуле
, %
где U_K -напряжение входного сигнала.

Если коэффициент гармоник Кг<10%, то Кг и К'г практически совпадают, реализация устройств для измерения К'г значительно упрощается.

Упрощенная структурная схема измерителя нелинейных искажений приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Структурная схема измерителя нелинейных искажений
Наиболее распространенным методом измерения коэффициента нелинейных искажений является метод подавления напряжения основной частоты, т.е. метод сравнения действующего значения напряжения высших гармоник с действующим значением исследуемого сигнала.

Принцип действия измерителя нелинейных искажений см, Б.П. Хромой и Ю.Г. Моисеев «Электроизмерения», М. «Радио и связь», 1985, стр. 252-255 и в техническом описании на прибор.

3. Порядок проведения работы.

3.1 Собрать схему измерения коэффициента гармоник (рисунок 2)




Рисунок 2. Схема подключения приборов

2. 
   Заземлить приборы.
   
3. 
   Включить питание.
   

3.4 Подготовить приборы к работе:

3.4.1 Регуляторы «ВЧ», «НЧ» стенда УНЧ установить в среднее положение;

3.4.2 На аудиокомплексе TR-0157 нажать кнопки “MAINS” и “U”;

3.4.3 Используя регулятор “FREQUENCY” и кнопки “FREQ. RANGE” блока “AUDIO GENERATOR” комплекса TR-0157 установить частоту выходного сигнала 1250 Гц;

3.4.4 Используя ручку “ATTENUATOR dB” (ступенчато, плавно) установить напряжение на выходе стенда 1 В.

Контроль проводить по вольтметру комплекса используя шкалу “” и учитывая положения переключателя пределов (красная шкала);

3.4.5 Органами управления осциллографа добиться устойчивой осциллограммы без видимых искажений сигнала (должно отсутствовать видимое ограничение).

3.5 Произвести измерение Кг для 3-5 значений выходного напряжения УНЧ указанных в таблице 1. Напряжения устанавливать ручками “ATTENUATOR dB” (ступенчато, плавно) комплекса TR-0157.
Таблица 1 - Результаты измерений Кг

U вых, В	1	2	3	4	6
Кг, %

Для измерения Кг выполнить следующее:

3.5.1 Нажать кнопку “DIST.” Комплекса TR-0157

3.5.2 Установить ручку “RANGE %” блока “DIST. METER” в крайнее правое положение (“100 CAL.”)

3.5.3 Выполнить калибровку прибора по уровню, для этого нажать кнопки “125 Hz” и “X100” (“FREQU. SELECTOR”) блока “DIST. METER” (в этом положении исключается влияние фильтра на исследуемый сигнал). Вытянуть ручку “CALL” блока “DIST. METER”и с её помощью установить стрелку вольтметра комплекса на максимум показаний (при необходимости переключить предел измерений вольтметра);

3.5.4 Настроить прибор на частоту измеряемого сигнала, для этого нажать кнопку и “X10” (“FREQU. SELECTOR”) блока “DIST. METER”. Регуляторами “∆f “ и “BALLANCE” блока “DIST. METER” добиться минимальных показаний вольтметра комплекса. При этом необходимо постепенно уменьшать предел измерений ручкой “RANGE %” блока “DIST. METER”.

3.5.5 Считать показания прибора, используя шкалу Кг, с учетом положения переключателя пределов “RANGE %” блока “DIST. METER” (Данная величина является значением Кг в %).

3.5.6 Повторить измерения для всех значений напряжения, указанных в таблице 1. Для установки необходимого значения напряжения выполнить пп 3.4.4 и 3.4.5, предварительно нажав на кнопку “U”. После этого вновь повторить калибровку комплекса (пп 3.5.1 – 3.5.6.).
4. Содержание отчета.

1. 
   Наименование и цель работы.
   
2. 
   Перечень используемого оборудования.
   
3. 
   Таблица результатов измерений.
   

4.4 Вывод о соответствии значения нелинейных искажений Кг усилителя НЧ требованиям ТУ.
5. Контрольные вопросы.

5.1 Чем обусловлены нелинейные искажения в радиосхемах?

2. 
   Дайте определение коэффициента гармоник.
   
3. 
   Приведите структурную схему измерителя нелинейных искажений, поясните принцип её работы.
   
4. 
   Каким образом можно измерить коэффициент нелинейных искажений при помощи анализатора гармоник?
   

Лабораторная работа №11
Измерение ёмкости, сопротивления и индуктивности.

Цель: Произвести измерение сопротивления, индуктивности и ёмкости используя мостовые измерители LCR.
1. Оборудование:

1.1 Измеритель LCR Е7 – 13

1.2 Набор радиоэлементов

1.3 Кабели соединительные
2. Теоретические сведения:

Измерение параметров на переменном токе. Основными методами из­мерения параметров R, L, С на переменном токе являются мостовые и резонансные. Мостовые методы измерения являются более точными, но могут использоваться только в ограниченной полосе частот. Существует несколько разновидностей мостовых схем: четырехплечие, шестиплечие (двойные), уравновешенные, неуравновешенные и процентные. Управ­ление этими мостами может быть как ручным, так и автоматическим. Наибольшее распространение получили схемы четырехплечих уравно­вешенных мостов. Обобщенная структурная схема такого моста показа­на на рисунке 1 а.

Сопротивления четерехплечего моста в общем случае носят ком­плексный характер:

(1.1)

Условия равновесия такого моста будут определяться двумя уравне­ниями:

	(1.2)
	(1.3)

Для выполнения этих условий необходимо наличие в плечах моста двух элементов с регулируемыми параметров. Этими параметрами наи­более удобно сделать активные сопротивления. В качестве элемента, обеспечивающего необходимый фазовый сдвиг, используется эталонный конденсатор емкостью С₀ с малыми потерями.

Упрощенная структурная схема четырехплечего уравновешенного мос­та для измерений активных сопротивлений представлена на рисунке 1,б. Магнитоэлектрический, электронный или цифровой нуль-индикатор (НИ) включается в диагональ моста, ток в которой в момент измерения должен быть установлен равным нулю. Согласно условию (1.1)

Рисунок 1- Схема мостов переменного тока

Для достижения равновесия моста достаточно иметь один регулируе­мый параметр (резистор R4), как показано на рисунке 1,б. Пределы изме­ряемых сопротивлений для подобных мостов составляют от 10^-2 до 10⁷ Ом. Погрешности измерения — от сотых долей процента до нескольких процентов в зависимости от диапазона измерения. Наименьшие погреш­ности лежат в диапазоне от 100 Ом до 100 кОм. При малых измеряемых сопротивлениях вклад в погрешность измерения вносят сопротивления соединительных проводов, при больших - сопротивления утечки.

Представленная на рисунке 1,б схема может быть создана в цифровом варианте. Для этого регулируемый резистор изготавливается в виде на­бора ряда сопротивлений, выполненных в соответствии с двоично-десятичным кодом. Сопротивления поочередно включаются в плечо из­мерительного моста до тех пор, пока схема не уравновесится. Положение ключей характеризует собой код измеряемой величины, поступающий затем в цифровое отсчётное устройство.

Измерение индуктивности, добротности, емкости и тангенса угла по­терь. Наиболее распространенные схемы мостов на переменном токе для измерения индуктивности и добротности катушек представлены на рисунке 2. В них используются источники гармонического тока с ампли­тудой напряжения U и угловой частотой ω. Эти четырехплечие мосты соответствуют наилучшей сходимости (уравновешивания). Эквивалент­ные схемы замещения для катушек индуктивности с потерями могут быть последовательными или параллельными в зависимости от потерь отображенных активным сопротивлением. Поскольку изготовление высокодобротных образцовых катушек вы­зывает определенные трудности, часто в качестве образцовой меры в мостах переменного тока применяется конденсатор (рисунок 2, б).


Рисунок 2 - Схемы мостов для измерения индуктивностей и их добротностей с образцовыми элементами: а – катушкой; б – конденсатором.
Для измерения емкости и тангенса угла потерь конденсаторов с малыми потерями применяют мостовую схему, представленную на рисунке 3, а (последовательное соединение элементов Сх и Rx), а с большими потерями — на рисунке 3, б (параллельное соединение элементов Сх и Rx).


Рисунок 3 - Схемы для измерения ёмкости и угла потерь конденсаторов:

а – с малыми потерями; б – с большими потерями.
Поскольку условия уравновешивания моста зависят от частоты, мос­товые схемы измерения предназначены для работы на одной из опреде­ленных частот, например: 50, 100, 1000, 10 000, 100 000 Гц.

Уравновешивание схем достигается поочередным регулированием переменных образцовых сопротивлений или емкостей. Эта процедура называется шагами, а количество шагов определяет сходимость моста. Мост с хорошей сходимостью имеет не более пяти шагов. Уравновешен­ные мосты переменного тока обеспечивают погрешность измерения от 0,5 до 5%.
3. Порядок выполнения работы:

3.1 Изучить краткие теоретические сведения.

3.2 Подготовить измеритель Е7 – 13 к работе: Включить тумблер «сеть» блока питания при этом должно загореться цифровое табло. Прогреть прибор в течение 10 – 15 минут. Установить переключатель «род работы» и пределы измерения в положение «Δ». Закоротить гнёзда «1» и «2» и компенсировать входные параметры путём вращения ручки потенциометра «К» до появления на цифровом табло показаний «0,000». Разомкнуть гнёзда и установить путём вращения ручки потенциометра «┴» калибровочное число «10,00».

3.3 Произвести исследование резисторов из выданного набора элементов: Расшифровать маркировку элементов (номинальное сопротивление и допуск). Измерить значение сопротивления с помощью измерителя Е7 – 13. Сравнить измеренное значение с маркировкой элемента и дать заключение о его пригодности к использованию. Результаты исследования занести в таблицу 1.

3.4 Произвести исследование конденсаторов из выданного набора элементов: Расшифровать маркировку элементов (номинальную емкость и допуск). Измерить значение ёмкости с помощью измерителя Е7 – 13. Сравнить измеренное значение с маркировкой элемента и дать заключение, о его пригодности к использованию. Результаты исследования занести в таблицу 1.

3.5 Произвести исследование катушек индуктивности из выданного набора элементов: Расшифровать маркировку элементов (номинальную индуктивность и допуск). Измерить значение индуктивности с помощью измерителя Е7 – 13. Сравнить измеренное значение с маркировкой элемента и дать заключение, о его пригодности к использованию. Результаты исследования занести в таблицу 1.
Таблица 1 - Результаты исследования радиоэлементов.

Исследуемые элементы	Номинальное значение параметров (маркировка)	Допуск (%)	Измеренное значение параметров	Заключение о исправности элемента
Резисторы
Конденсаторы
Катушки индуктивности

4.Содержание отчёта:

1. 
   Тема
   
2. 
   Цель работы
   
3. 
   Используемое оборудование
   
4. 
   Таблица результатов
   
5. 
   Выводы о проделанной работе
   

5. Контрольные вопросы:

1. 
   Что такое радиоизмерение и электроизмерение, в чём отличие?
   
2. 
   Что такое погрешность измерения и какие погрешности бывают?
   
3. 
   Какие методы измерения сопротивления, ёмкости и индуктивности существуют?
   
4. 
   В чём заключается мостовой метод измерения параметров радиоэлементов и цепей с сосредоточенными постоянными?
   

Лабораторная работа № 12

Измерение КСВ в коаксиальной линии связи.

Цель работы: Научиться пользоваться измерителем SWR 1180W. Выполнить измерение КСВ при различных сопротивлениях нагрузки, определить оптимальную величину согласованного сопротивления.

1. 
   Оборудование:
   

1. 
   СВ радиостанция «President»
   
2. 
   Источник питания ТЕС 12-3-НТ
   
3. 
   Измеритель КСВ SWR 1180W
   
4. 
   Кабели соединительные
   
5. 
   Эквивалент нагрузки
   

2. Краткие теоретические сведения

Измеритель КСВ SWR 1180W служит для измерения: КСВ (Коэффициента Стоячей Волны) и мощности (прямой или отраженной) в антенно-фидерных трактах радиопередающих устройств.

Прямая мощность - мощность ВЧ - сигнала подаваемая от передатчика в нагрузку.

Отраженная мощность - мощность, отраженная от нагрузки в сторону передатчика в силу рассогласования линии связи.

Внимание!!! Измерения мощности производятся только на согласованной нагрузке. В противном случае, показания будут значительно отличаться от реальных значений.

Если нагрузка неточно согласована с линией передачи, происходит отражение энергии, передаваемой по линии передачи от точки питания нагрузки, и отра­женная энергия возвращается к входу передатчика. В результате отра­жений возникают стоячие волны, что снижает коэффициент полезного действия антенно-фидерной системы. Чем больше неточность согла­сования, тем больше амплитуда стоячих волн. Стоячие волны возникают за счет интерференции падающей и отраженной электромагнитных волн, напряженность поля в линии становится не однородной, появляются максимумы U_max и минимумы U_min рисунок 1.



Рисунок 1 – Определение КСВ линии передачи

Качество согласования элементов антенно-фидерного тракта можно оценивать по величине коэффициента стоячей волны (КСВ) - отношению величины U_max к U_min.



Величина потерь мощности в зависимости от КСВ антенно-фидерного тракта представлена в таблице 1.
Таблица 1- Потери мощности для различных значений КСВ (без учета затухания)

КСВ	1	1,3	1,5	1,7	2	3	4	10
% потерь	0	2	3	6	11	25	38	70

При настройке антенно-фидерных трактов стремятся получить КСВ, равный 1.

Однако на практике коэф­фициенты стоячей волны в линии в пределах до 2 не приводят к значи­тельным потерям в линии и поэтому рассматриваются как вполне до­пустимые. Величины КСВ превышающие значение равное 3 свидетельствуют о повреждениях кабеля, антенны (нагрузи) или согласующих устройств.

Далее рассмотрим внешний вид измерителя КСВ SWR 1180W и особенности его использования.

На передней панели (рисунок 2) измерителя КСВ SWR 1180W расположены: индикатор, отображающий показания мощности (WATT) и величины КСВ (SWR); два переключателя режимов работы прибора; ручка калибровки КСВ-метра «SET».



Рисунок 2 - измеритель КСВ SWR 1180W вид спереди.
Переключателями выбирается род работы измерителя и пределы измерения мощности, рисунок 3.





Рисунок 3 – Возможные положения переключателей
На задней панели КСВ-метра (рисунок 3) находятся два разъема (UHF): TRANS (TX) - для соединения КСВ-метра с выходом передатчика; ANT — для соединения КСВ-метра с нагрузкой (антенной).



Рисунок 3 - измеритель КСВ SWR 1180W вид сзади.