Повна версія

Головна arrow Техніка arrow ВИМІРЮВАННЯ В ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМАХ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВИМІРЮВАННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРИСТРОЇВ ТКС

До енергетичними параметрами пристроїв ТКС відносять в першу чергу всі види потужності: активну, миттєву, реактивну, імпульсну, середню і т.д. Також до енергетичних параметрів відносять спектральну щільність потужності шуму, коефіцієнти шуму та ін. Крім того, з вимірюванням енергетичних параметрів (потужності, питомої енергії і т.д.) доводиться стикатися при забезпеченні електромагнітної сумісності пристроїв ТКС.

Комплекс проблем, що виникає при розробці та експлуатації різних джерел електромагнітних коливань пристроїв ТКС, і рішення проблем електромагнітної сумісності цих пристроїв найчастіше збігаються. І в першому і в другому випадку найбільш часто доводиться мати справу з вимірюванням потужності.

На практиці потужність вимірюють в широкому частотному діапазоні - від постійного струму до оптичних хвиль, і в межах рівнів - від I0 -18 до 10 8 Вт.

Загальні відомості

У ланцюгах постійного струму потужність, споживана електричної навантаженням R (активна потужність), визначається через струм / і напруга U :

У ланцюгах змінного струму розрізняють миттєву, середню, активну, реактивну і повну (уявну) потужності.

Миттєвої потужністю р (г) називається твір миттєвих значень напруги і {1) і струму / '(г):

Повна (здається) потужність Р " визначається через середні квадратичні значення напруги U і струму /:

де Z- повний опір навантаження.

Повна потужність визначає максимальну електричну навантаження електричного кола і вимірюється в вольт-амперах [ВА].

Активна (середня за період) потужність Р л - це середнє значення миттєвої потужності p (t) за період Т:

Якщо струм / (/) = l m sinottf, а напруга то

де coscp = R / Z- коефіцієнт потужності.

З наведених рівностей випливає, що активна потужність - це потужність, поглинена навантаженням (корисна електрична потужність). Активна потужність вимірюється в ватах [Вт].

Реактивна потужність Р р є характеристикою енергії, якою обмінюються генератор і навантаження в електричному ланцюзі:

де X- реактивний опір навантаження.

Потужність Р р вимірюється в вольт-амперах реактивних [Вар]. Вона не має безпосереднього впливу на навантаження.

Повна, активна і реактивна потужності пов'язані між собою співвідношенням

У радіотехнічних пристроях і ланцюгах, де використовуються сигнали імпульсної форми, визначаються середня потужність за період проходження імпульсів Т (Р ср ) і потужність, усереднена за час імпульсу т "(імпульсна потужність / *"):

Середня Р ср і імпульсна Р " потужності пов'язані співвідношенням

Всі відомі методи вимірювання потужності прийнято розділяти на дві великі групи: непрямі і прямі. Непрямі методи зводяться зазвичай до вимірювання струмів і напруг з подальшим розрахунком потужності за наведеними вище формулами. Прямі вимірювання проводять за допомогою приладів, призначених для безпосереднього вимірювання потужності, - ватметрів.

У ланцюгах постійного струму і змінного струму промислової частоти прямі вимірювання проводять в основному за допомогою ватметрів електромеханічного типу з електродинамічним вимірювальним механізмом, а для непрямих вимірювань використовують прилади безпосередньої оцінки (амперметри, вольтметри).

В діапазоні надвисоких частот (НВЧ) використовують тільки прямі вимірювання, засновані, як правило, на перетворенні енергії електромагнітних коливань в інші види енергії, більш зручні для вимірювань (теплову, механічну), з наступним вторинним перетворенням в електричний сигнал.

На СВЧ вимірюють потужність, що поглинається узгодженої навантаженням, або потужність, що проходить по коаксіальної або хвилеводної лінії до довільному навантаженні. Відповідно до цього розрізняють методи вимірювання та ватметри поглинається і проходить потужності.

При вимірі поглинається потужності навантаженням джерела енергії зазвичай є сам ватметр, що має у вхідному пристрої еквівалентну узгоджене навантаження (рис. 6.1, а).

Вимірювання потужності в СВЧ-діапазоні

Мал. 6.1. Вимірювання потужності в СВЧ-діапазоні: а - поглинається; б - що проходить

При підключенні джерела сигналу (генератора), що має внутрішній опір Z r = R r + jX T і напруга U n до навантаження, що має повний опір Z H = R " + jX H , потужність, що віддається в навантаження,

Якщо генератор і навантаження повністю узгоджені між собою (/ ?, = /? Н , Х г = - Х н ), то в навантаження віддається максимальна потужність:

У реальних умовах не завжди можна домогтися повного узгодження. Тоді відносна систематична похибка через неузгодженості

де Р п - потужність, що поглинається ваттметром.

Ватметри поглинається потужності частіше реалізують на основі теплового перетворення електромагнітної енергії калориметричних, термоелектричним або терморезисторним методом.

Ватметри прохідної потужності реалізуються зазвичай у вигляді вбудованих приладів і дозволяють вимірювати потужність безперервно в процесі експлуатації радіоелектронних пристроїв.

Приймальні перетворювачі ватметрів прохідної потужності, що включаються в лінію передачі між генератором і навантаженням (рис. 6.1, б), не повинні спотворювати структуру електромагнітного поля в тракті передачі.

При побудові ватметрів прохідної потужності зазвичай використовують механічний (пондеромоторних) метод перетворення, метод на основі використання спрямованих відгалужувачі, метод на основі ефекту Холла.

 
<<   ЗМІСТ   >>