Методы измерения рабочего затухания и рабочего усиления четырёхполюсника.
Схемы измерения, источники погрешностей.
Затухание – энергетическая мера передачи гармонического сигнала через четырёхполюсник. Различают 3 вида затухания: рабочее, вносимое и собственное, которые характеризуют четырёхполюсники, предназначенные для передачи информации.
Рабочее затухание определяется по формуле
дБ
P1 – кажущаяся мощность, которую может отдать генератор на согласованную с ним нагрузку. Величины Р1 и Р2 связаны с величиной ЭДС генератора Е и напряжением на нагрузке Uн известными соотношениями:
; 
где Zн и Zr - модули полных сопротивлений генератора и нагрузки.
Существует 2 различных метода измерения рабочего затухания и усиления четырёхполюсника:
Метод известного генератора
Метод известного генератора
Метод известного генератора основан на использовании измерительного генератора с известным внутренним сопротивлением Zr и ЭДС Е. Для определения рабочего затухания четырёхполюсника этим методом достаточно измерить напряжение U на выходе четырёхполюсника. Можно напряжение на нагрузке определяеть с помощью измерителя уровня.
Схема измерения рабочего затухания методом известного генератора
Данный режим измерения позволяет ускорить и автоматизировать процесс снятия частотных характеристик рабочего затухания.
Значение ЭДС и внутреннего сопротивления генератора в рабочем диапазоне частот могут изменяться под влиянием паразитных параметров входного блока генератора и колебания значения сопротивления нагрузки, поэтому во время измерения рабочего затухания необходимо следить за постоянством ЭДС и внутреннего сопротивления генератора. Для стабилизации параметров на выходе генератора часто включают резисторные удлинители, представляющие собой звенья Т и П-образных четырёхполюсников, затухание которых соответствует затуханию электрически длинной линии, т.е. 15-20дБ. В результате получают «известный» генератор с более стабильными параметрами: внутренним сопротивлением, равным характеристическому сопротивлению удлинителя, и ЭДС, равной напряжению на выходе без нагрузки. Погрешность измерения рабочего затухания методом известного генератора определяется в основном погрешностью измерительного прибора и составляет обычно 0,1-0,8 дБ.
|
|
Измерение рабочего затухания методом Z
Измерение рабочего затухания методом Z осуществляется с помощью следующей схемы:
Измерение рабочего затухания методом Z
Схема сравнения для несимметричных четырёхполюсников
Погрешность измерения рабочего затухания, как и в предыдущем случае, определяется погрешностью измерений уровней напряжений U1 и Uн и составляет 0,1-1,8 дБ. С целью повышения точности измерений методом Z пользуются схемами сравнения симметричных и несимметричных четырёхполюсников. Рабочее затухание измеряемого четырёхполюсника сравнивается с затуханием образцового магазина затухания МЗ. Процесс измерения состоит в регулировке затухания образцового МЗ до тех пор, пока напряжение на его выходе U`н не станет равным напряжению на нагрузке Uн, что регистрируется индикатором с высоким входным сопротивлением с помощью переключателя П. Рабочее затухание определяется из следующих соотношений:
|
|
Погрешность измерения рабочего затухания в этом случае определяется, главным образом, погрешностью образцового МЗ, обусловленной ошибкой дискретности, равной примерно половине наименьшего значения затухания образцового магазина затухания. Эта ошибка в зависимости от класса точности и диапазона рабочих частот составляет 0,05-0,1 дБ. Индикатор не оказывает заметного влияния на результирующую ошибку измерения.
Для уменьшения ошибки дискретности применяют способ измерения рабочего затухания, основанный на методе Z и использующий схему сравнения и непосредственно измерения. В этом случае отсчёт измеряемого затухания производится не только по показания образцового магазина затухания, но и по шкале стрелочного прибора, которая калибруется по образцовому магазину затухания.