Погрешности измерений. Измерение токов и напряжений. Приборы анализа электрических сигналов. Измерение напряженности поля и помех, страница 17

                                            .

Условие вычисления модуля спектра сигнала;

                                            .

Обьем вычислений определяется числом «n²» обрабатываемых отсчетов. Для убыстрения цифрового анализа разработаны алгоритмы быстрого преобразоания Фурье (БПФ). При построении анализаторов обычного типа необходимо выполнить n² оперераций умножения и столько же операций сложения. При БПФ используется свойство четности равноотстоящих коэффициентов с_к, что значительно сокращает число операций и делает возможным цифроую обработку спектра.

Измерение нелинейных искажений

Нелинейные искажения в радиотехнических системах возникают из-за наличия p-n переходов (транзисторов, диодов), катушек с ферромагнитными сердечниками.

При этом, если на вход устройста подается однац первая гармоника сигнала – U₁, то на выходе, за счет нелинейности, будут возникать верхние гармоники сигнала – U₂, U₃, U₄ и т.д.

Коэффициент нелинейных искажений – это отношение действующего значения верхних гармрнических составляющих к действующему значению сигнала, включая его основную, первую гармонику:

                                            .

На соновании этого алгоритма прибор гармонического анализа нелинейных искажений строится следующим образом:

                                                  Рисунок 5.4

В начале измерений (положение 1) подается на вход u₁, которое измеряется вольтметром действущих значений (В/М) с квадратичным детектором, а само u₁ устанавливается такой величины, чтобы показания В/М соответсвовали 1 (100%). Затем в положении 2 включается режекторный фильтр (РФ), который настриввается на подаление первой гармоники входного сигнала (минимум показаний В/М). Оставшееся максимальное значение В/М и есть величина К_n в %. Эта величина часто измеряется  децибеллах . Тогда она носит название «затухание нелинейности».

6 ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕННОСТИ ПОЛЯ И ПОМЕХ

Измерение напряженности электромагнитного поля необходимо при снятии диаграмм направленности антенн, распределения энергии излучения РРЛ, налиналичия паразитных излучений, качества экранировки кабелей связи, определения величин и характера помех и других характеристик каналов связи. Интенсивность электромагнитной волны характеризуется потоком энергии П, Вт/м² (вектор Умова-Пойтинга), которая определяет напряженность электрического поля Е (В/м) и магнитного поля Н (А/м). Векторы Е и Н совпадают по фазе и в любой момент времени пропорциональны друг другу (волновое сопротивление среды - ). Для свободного пространства магнитная проницаемость - , а диэлектрическая постоянная - , тогда Ом.

Все эти векторы связаны соотношением   (). Для случая наиболее употребительной в технике связи напряженности электрического поля, то ее можно вычислить по измеренной мощности на согласованной нагрузке приемной системы – Р, имеющей эффективную площадь – S: . Отсюда очевидно, что для измерения Е необходимо наличие эталонной антенны (имеющей опрделенные размеры, форму) в сочетании с образцовым измерительным приемником (имеющем калиброванное значение коэффициента усиления на известных частотах), что позволяет на его выходе знать напряжение или мощность сигнала.

Такое сочетание эталонной антенны и измерительного приемника носит название индикатор поля.

В качестве эталонной антенны в радиовещательном диапазоне (длинные, средние, короткие волны) выпускаются рамочные антенны. Диапазон 0.15 – 30 МГц перекрыается четырмя сменными антеннами. При этом рамка настраивается в резонансе с помощью конденсатора переменной емкости.

Тогда

                                                  ,

где  - напряжение на выходе рамки,

 - омическое сопротивление рамки,

 - резонансное значение емкости,

 - действующая высота рамки.