Вимірювання параметрів імпульсних сигналів
В процесі проходження імпульсів через різні радіотехнічні ланцюги і пристрої, а також під час поширення радіоімпульсів між передавальної і приймальної антен форма імпульсів змінюється (спотворюється).
Для визначення якості імпульсних пристроїв і параметрів імпульсно-модульованих сигналів потрібно вимірювати висоту і тривалість імпульсу, тривалість фронту і зрізу, нерівномірність вершини, значення викиду на вершині і в паузі, а в особливо відповідальних випадках - нелінійність і неекспоненціальность фронту і зрізу. У періодичної послідовності імпульсів визначається їх частота або період проходження, а також шпаруватість або коефіцієнт заповнення.
Імпульсні напруги, менше 100 В, переважно вимірюються за допомогою осцилографів, які дозволяють визначити не тільки висоту імпульсу, але і форму на всій його довжині. При вимірюванні імпульсів струму їх спочатку перетворюють в імпульси напруги. Для цього в ланцюг, по якій передають імпульси струму, включають допоміжний резистор з невеликим опором, на якому вимірюють падіння напруги.
Тривалість імпульсів, використовуваних в радіотехніці, різна, тому потрібно вимірювати інтервали часу від одиниць секунд до одиниць наносекунд. Вимірювання виконують в основному Осциллографическое методом і методом дискретного рахунку. Осцилографічний метод здійснюють за допомогою каліброваних міток або порівняння з періодом розгортки Tр. який відомий. Спосіб каліброваних міток придатний для імпульсів будь-якої форми при будь шпаруватості.
Спосіб порівняння з відомим періодом Tр застосовують, якщо форма імпульсів близька до прямокутної, а шпаруватість невелика: тоді на осциллограмме добре видно два сусідніх імпульсу (рис. 10.6 рис. 10.6). В цьому випадку по масштабної сітці вимірюють відстані і; отримані дані дозволяють обчислити тривалість імпульсу за формулою:
Мал. 10.6. До визначення тривалості імпульсу
Частота повторення імпульсів зазвичай коливається від декількох десятків герц до десятків і сотень мегагерц. Найбільш простим і зручним методом її вимірювання є метод порівняння, який здійснюється за допомогою осцилографа. На вхід каналу вертикального відхилення піднімається напруга послідовності імпульсів, частоту повторення яких слід виміряти, а на вхід каналу горизонтального відхилення - напруга від вимірювального генератора відповідної частоти. При цьому генератор розгортки осцилографа повинен бути вимкнений. Частота генератора плавно підвищується з боку самої низької частоти до тих пір, поки на екрані не виникає стійке зображення одного імпульсу. Частота генератора при цьому дорівнює частоті повторення імпульсів. Точність вимірювання визначається точністю градуювання частотної шкали генератора. Послідовність наносекундних імпульсів вимірюють за допомогою стробоскопічного осцилографа. Частоту повторення імпульсів можна вимірювати прямопоказуючим приладами: для грубих вимірів конденсаторним частотоміром, для точних - електронно-рахунковим частотоміром.
Тривалість інтервалу часу між двома імпульсами вимірюється в основному Осциллографическое методом і методом дискретного рахунку.
Осцилографічний метод здійснюється найчастіше за допомогою каліброваних міток або спіральної розгортки. У першому випадку на вхід каналу вертикального відхилення осцилографа подають імпульси, інтервал між якими потрібно виміряти. Частоту розгортки встановлюють такої величини, щоб на екрані осцилографа було видно обидва імпульсу. Потім включають калібратор тривалості, що виробляє мітки, тривалість яких відома. За кількістю міток, розташованих між імпульсами, визначають часовий інтервал між ними.
Похибка вимірювань цим методом тим менше, чим більше відстань між імпульсами на екрані осцилографа, ніж коротше мітки і чим точніше їх калібрування. У спеціальних приладах для вимірювання інтервалів часу способом каліброваних міток відносна похибка становить.
Порівняно великі інтервали часу вимірюють за допомогою спіральної розгортки. Остання подовжує траєкторію променя на екрані осцилографа в кілька десятків разів. Процес вимірювання полягає в наступному.
При відсутності сигналу електроннопроменева трубка замкнені і розгортка не працює. Перший імпульс, який визначає початок відліку інтервалу часу, запускає спіральну розгортку і створює імпульс підсвічування, який надходить на модулятор, - трубка відкривається. Другий імпульс, відповідає кінцю вимірюваного інтервалу, припиняє розгортку і знімає підсвічування - трубка закривається. Тривалості інтервалу часу визначається по числу витків спіралі розгортки на екрані осцилографа. Тривалість одного витка відома з більшою точністю, так як генератор кругової розгортки, з якої виходить спіральна, обов'язково стабілізовано кварцом. Наприклад, при частоті кварцового генератора, що дорівнює 100 кГц, тривалість одного витка складає 10 мкс, а якщо число витків 30, то інтервал між імпульсами становить 300 мкс.
При необхідності вимірювання ще більших інтервалів часу спіральна розгортка бути відкладена до моменту. Напруга затримки вводиться поле кількох витків спіралі і припиняє розгортку на точно відомий інтервал часу, після якого розгортка триває. Шуканий інтервал часу в цьому випадку визначається сумою тривалостей видимих витоків спіралі і затримкою, значення якої зчитується зі шкали її перемикача. Для зручності виміру і для підвищення її точності в ланцюг другого анода електронно трубки вводиться напруга міток, що виробляється призначеним для цієї мети генератором. На спіралі з'являються невеликі зубці, відстань між якими дорівнює періоду напруги міток. Наприклад, якщо частота генератора дорівнює 5 МГц, то інтервал між мітками становить 0,2 мкс. Якщо вимірюється часовий інтервал періодичного процесу, спостереження можна вести візуально. При вимірі ж тимчасового інтервалу між поодинокими імпульсами необхідно осциллограмму фотографувати. Для цієї мети вимірювачі тимчасових інтервалів забезпечуються фотопріставкамі. Механізм затвора фотоапарата управляється електромеханічним пристроєм синхронно з запуском розгортки. Для вимірювання інтервалів часу застосовують електроннопроменеві трубки з тривалим післясвіченням.
Вимірювання інтервалів часу методом дискретного рахунку принципово не відрізняється від вимірювання періоду. Протягом вимірюваного інтервалу селектор пропускає на електронно-лічильний пристрій імпульси від стабілізованого кварцом генератора. За кількістю минулих імпульсів і їхньої тривалості визначається шуканий інтервал. Точно також вимірюється і тривалість імпульсів. Селектор відкривається і закривається короткими імпульсами, відповідними фронту і зрізу вимірюваного імпульсу. Точність вимірювання тим вище, чим більше тривалість інтервалу і чим вище швидкість рахунки. В сучасних вимірниках великих інтервалів часу похибка становить.