Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
книги / Электрические измерения на линиях связи..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
29.46 Mб
Скачать

г) рассчитывают действительное электрическое сопротивление

шлейфа

=|^?шл.11змJ

электрическое сопротив­

д)

рассчитывают действительное

ление

ИЗОЛЯЦИИ

RusabA= ^?нзаЬизм/^С»

•^?нзаз.д=:^нзаз.изм/-^ -^изЬз.д^

— ’Н изЬз.изм/К]

t = 20° С действительное электрическое сопро­

е)

приводят к

тивление

шлейфа:

^ Шл2о = #шл.д/[1 + а(?°— 20°)], где а — темпера­

турный коэффициент сопротивления проводов, равный для мед­ ных проводов 0,0039° С-1 и для стальных проводов 0,0046° С-1;

ж)

рассчитывают

километрическое

сопротивление

шлейфа!

fшл = Rшл2о/^>

километрическое

сопротивление

изоляции

з)

рассчитывают

ГизаЬ =

/?нзаЬд^> 1‘пзЬз — ^?нзаз.д^> /*изЬз = ^?изйз.д^

 

 

П р и м е ч а й и е. Электрическое сопротивление изоляции проводов

цепей

ВЛС практически не зависит от температуры,

поэтому к f= 20° С

не

приво­

дится;

 

 

 

 

 

и) результаты обработки сравнивают с нормами. Если все па* раметры удовлетворяют нормам, цепь считают исправной. Если хотя бы один параметр не удовлетворяет норме, цепь считают не­ исправной и приступают к аварийным измерениям.

Контрольные вопросы и задачи

1. С какой целью выполняют обработку результатов измерений?

 

2. В каком порядке выполняют обработку результатов измерений: а)

це­

пей кабельных линий связи; б) цепей воздушных линий связи?

 

 

3. В каком случае при обработке результатов измерений используют при­

веденную длину цепи?

 

 

 

 

 

 

 

4. По каким формулам выполняют

обработку

результатов измерений?

 

5. На

основании

чего делают заключение об электрическом

состоянии

це­

пи Связи?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

З а д а ч а

11. Дать заключение об электрическом

состоянии цепи, если при из­

мерении пары

кабеля

М КС -4Х4Х1.2

длиной 20,3 км при температуре грунта 10°С

получены

следующие

результаты:

Д^?изм — 0,9

Ом;

^?шл.изм = 616,5

Ом;

/?изаз.пзм=1590

МОм; Rushs.ИЗМ— 390 МОм.

 

 

 

 

 

О т в е т .

Нормы,

результаты обработки и заключения по каждой харак­

теристике сведены в таблицу:

 

 

 

 

 

 

Характеристика

ДR , Ом

Гшл, Ом/км

Гиэаз,

^изЬэ,

 

 

 

 

 

 

 

 

МОм •КМ

МОм-км

Норма

 

 

« 0 ,7 2

<31,7

 

>1 0 - 1 0 3

> 10 -10*

Результат обработки

0,9

 

31,6

 

11,9-10*

7,9-10*

Заключение

 

Не в норме

В норме

В норме

Не в норме

З а д а ч а

12. Дать заключение

об

электрическом

состоянии

неоднородной

цепи, состоящей из двух участков кабеля ТПП. Первый участок кабеля имеет

длину 3 км, диаметр жил 0,5 мм;

второй участок имеет

длину 0,4 км, диа­

метр жил 0,4 мм. При измерении

получены следующие

результаты: омиче­

ская асимметрия пары 2,2 Ом, электрическое сопротивление шлейфа 655 Ом„ электрическое сопротивление изоляции первой жилы 450 МОм, а второй —

452 МОм. Измерения проводились при температуре грунта на глубине зале­

гания кабеля плюс 4° С.

 

 

заключения -по каждой

харак­

От в е т .

Нормы, результаты обработки и

теристике сведены в таблицу:

 

 

 

 

 

 

Характеристика

ДЯ, Ом

ГШл,

Ом/км

Гпзаэ,

ГизЬз,

 

 

 

 

МОм •км

МОм •км

Норма

 

<6,97

Л80± 12

> 5 - 1 03

5>5-103

•Результат обработки

%2

192

1,5-НО3

<1,51-10*

Заключение

 

IB норме

В норме Не в норме

Не в

норме

З а д а ч а

13. Определить

действительные

значения

электрического

сопро­

тивления шлейфа и электрического сопротивления изоляции цепи

воздушной

линии связи,

если при измерении получены следующие

результаты: электри­

ческое сопротивление шлейфа 1892 Ом, электрическое сопротивление изоляции цепи 4,3 кОм.

От в е т . Л?шл.д=2270 Ом; 1?изаьд,!!=3583 Ом.

2. Измерение электрических параметров цепей связи переменным током

2.1. Состав измерений

Электрические параметры цепей связи, измеряемые постоянным током (гл. 1), дают только предварительную оценку состояния цепи. Измерения це­ пей связи переменным током производят после измерений постоянным током,

если все

электрические параметры

соответствуют нормам. В том случае, ког­

да цепь

неисправна, производят

аварийные измерения, устраняют

поврежде­

ния и лишь после этого

приступают к измерениям переменным током.

 

 

 

 

Таблица 2.1

 

 

 

 

 

 

 

 

Объем измерений, %

 

Измеряемый параметр

 

 

Кабель типа

Воздушные

 

 

 

 

 

 

Т, ТПП

кепп

 

 

 

 

 

 

линии

Переходное

затухание

на

ближнем

100*

100

100

конце линии между цепями в спектре

 

 

 

частот используемой системы

передачи

 

 

юо**

Переходное

затухание

на

ближнем

Не измеря­

Не измеря­

конце на частоте 800 Гц между цепями

ется

ется

 

телефонной связи и проводного вещания

 

100

 

Защищенность между цепями на даль­

То же

100

нем конце линии в спектре частот ис­

 

 

 

пользуемой системы передачи

 

 

юо***

100

100

Рабочее или собственное затухание це­

пей в спектре частот используемой си­ стемы передачи

*Определяется прослушиванием сигнала генератора на частоте 800 Гц. ** Измеряется в случае подвески на одних опорах цепей СТС н PC.

***Измеряются линии межстанционной связи и удаленных абонентов.

Переменным током измеряют: входное сопротивление цепи, волновое со­ противление цепи, внутренние неоднородности волнового сопротивления цепи, собственное затухание цепи, рабочее затухание цепи, вносимое затухание цепи, характеристики взаимного влияния цепей, электрическую прочность, емкостную асимметрию, емкостную связь, частотные годографы.

Состав измерений зависит от типа линии и от назначения измерений. Для примера в табл. 2.1 приведены состав и объем приемо-сдаточных измерений переменным током нескольких типов цепей сельских телефонных сетей.

Для обеспечения требуемой точности измерения электрических параметров цепи переменным током погрешность измерительных приборов не должна пре­ вышать следующих величин:

 

 

Измеряемый параметр

 

Допустимая

 

 

 

 

 

 

погрешность

по

Входное сопротивление цепи:

.

± 2 %

модулю

 

 

по

углу .

.

 

...............................

± 3 °

Неоднородность волнового

сопротивления

цепи

± 1 0 %

Собственное затухание цепи, дБ:

 

 

кабельной

коаксиальной

 

 

± 0 ,5

кабельной

симметричной

 

.

± 1 ,0

в о зд у ш н о й ................................................................

± 2 ,0

Переходное

затухание

и

защищенность,

дБ

± 2 ,0

Линейные помехи (шумы), дБ .

 

± 2 ,0

Затухание

асимметрии

цепи, дБ

 

± 2 ,0

2.2. Измерение входных сопротивлений цепей

Из теории передачи электрических сигналов известно, что ка­ чество передачи информации во многом зависит от режима рабо­ ты цепи. Если цепь работает в согласованном режиме, т. е. со­ противление приемника Z„P равно волновому сопротивлению це­ пи ZB, то мощность информационных сигналов ослабляется толь­ ко за счет собственного затухания цепи, взаимные влияния меж­ ду цепями минимальны и искажения сигналов также минимальны.

Если цепь работает в несогласованном режиме, т. е. Znp¥=ZB, то в цепи кроме электромагнитных волн, распространяющихся от отправителя информации (генератора) к приемнику, появляются встречные (отраженные) волны. Это создает дополнительные по­ тери энергии в самой цепи и увеличивает влияние на соседние цепи. Если и на входе цепи несогласованный режим, т. е. сопро­ тивление генератора Zr не равно волновому сопротивлению или в цепи имеются значительные внутренние неоднородности, то по­ является вторичный поток информации, возвращающийся к при­ емнику с определенной задержкой во времени. В телефонных каналах это вызывает явление эха, а в каналах передачи изобра­ жений появляются «повторы». Основным параметром, определя­ ющим согласованный режим работы цепи, является входное со­ противление.

Входным сопротивлением ZDX называется сопротивление, ко­ торое встречает электромагнитная волна в начале цепи.

Добиться идеального режима согласования работы цепей свя­ зи во всем рабочем спектре частот системы передачи невозмож­ но, так как частотные характеристики волнового сопротивления цепи связи и входного сопротивления аппаратуры систем пере-

дачи, включаемой по концам линий, не совпадают. Для примера на рис. 2.1 приведены частотные характеристики модуля волно­ вого сопротивления двух типов цепей. Однако обеспечить высо­ кокачественную связь можно и при некоторой несогласованности сопротивлений, если входное (выходное) сопротивление аппара­ туры связи и волновое сопротивление цепи не будут значительно отличаться от своих номинальных (нормируемых) значений.

Ш м

77b

 

 

 

76

 

 

 

75

Ш к-топ

 

 

7h

 

 

 

О

в

в

w г ,т

Рис, 2.1. Зависимость мо­ дуля волнового сопро­ тивления от частоты:

а — коаксиальной пары 2,6/9,4; б — симметрич­ ной пары кабеля М К С -4Х 4Х 1,2

Для оценки степени отличия измеренного значения модуля волнового сопротивления |ZB| от его номинального значения 1ZH| используется несколько характеристик:

абсолютное отклонение модулей

AZ = |ZH|— |ZB|;

(2.1)

относительное отклонение модулей

6 = A Z/|ZH|;

(2.2)

коэффициент отражения

p=(|ZH- Z 1|)/(|Zn + 2,|);

(2.3)

затухание несогласованности

^ = 2 0 1 g ((Z H+ Z,)/(ZE- Z ,) ] .

(2.4)

Все характеристики, оценивающие степень несогласованности сопротивлений, взаимосвязаны. Так,

р = б/(2— б); Ли = 20 lg(l/p).

(2.5); (2.6)

Относительные отклонения модуля волнового сопротивления и коэффициенты отражения нормируются обычно в процентах, а затухание несогласованности — в децибелах. Для примера в

3 0

табл. 2.2—2.4 приведены типовые частотные характеристики но­ минальных значений волнового сопротивления нескольких типов симметричных цепей с дополнительной индуктивностью.

Таблица 2.2

Диаметр

Индуктивность

Шаг пупнни-

жил, мм

катушки, мГн

зации, км

1,2 70 1.7

б. %

1+ СЛ

| ZH |, Ом, на частотах, кГц, для пар НЧ

кабелей, оборудованных универсальными усилителями

0,3

0,8

1,0

2 ,0

2,4

3 ,0

3 ,5

1170 1150 1150 1230 1280 1400 1565

Таблица 2.3

 

 

 

|ZH j , Ом, на частотах, кГц, для экрани­

Диаметр

Индуктивность

Шаг пупини-

рованных пар НЧ кабелей, оборудованных

б, %

 

усилителями вещания

 

 

жил, мм

катушки, мГн

зации, км

0,1

0 .8

1

5

8

10

13

 

 

 

1,4

7,65

1,7

< ± 9 1070

445

430

410

440

450

800

Таблица 2.4

Диаметр

Индуктивность

Шаг пупини-

б, %

1 2н j , Ом,

на частотах, кГц,

для рабочей

пары в коаксиальном кабеле

 

жил, мм

катушки,

мГн

зации, км

/

0 ,3 0 ,5

0 ,8

1 .0

|f 1 ’5

2 ,0

3 ,0

 

 

 

 

0 ,9

100

 

1,2

< ± 1 5

1650 1595 1590 1605 1650 1715 1975

П р и м е р 8.

Определить по данным

табл. 2.2: а) допустимые пределы аб­

солютного отклонения

модуля волнового сопротивления

от

номинала на

ча­

стоте

800 Гд; 'б) рассчитать для этой цепи допустимый коэффициент отраже­

ния и в) допустимое затухание

несогласованности.

 

 

 

Р е ш е н и е ,

а) Представим

(2.2) в процентах: 6 = [(Z H— ZB)/Zn] •100%. От­

сюда

Zu—Zn=AZ=6Z„/100;

AZ= ( ± 5 - 1 150)/100=tfc57,5

Ом;

ZBmin=ZH—AZ=

— 1150—57,5=1092,6 Ом; ZB max=-ZH+AZ=|l 150+57,5= 1207,5 Ом;

б)

норму

коэффициента

отражения рассчитаем

по

(2.3) и сделаем про­

верку

по (2.5): pn^ ( Z a —Zu min)/(Zn + Zj, min) =0,0256. В

процентах />н<2,56%.

Проверка: р сб / (2—б) =0,0256;

 

(2.6):

Лн.н5=20 lg(l/p) =

в)

норму

иесогласованностн рассчитаем по

= 31,8

дБ.

 

 

 

 

 

 

Характеристики, оценивающие степень несогласованности со­ противлений, могут быть определены косвенным способом путем подстановки в (2.1) — (2.4) результатов измерения модулей вол­ новых сопротивлений. Коэффициент отражения и затухание не­ согласованности могут быть также измерены методом сравнения с помощью неуравновешенных мостов.

Волновое сопротивление цепи может быть измерено с помощью импульсного прибора (см. § 2.3) или определено по результатам измерения входных сопротивлений.

Входное сопротивление цепи может быть измерено методом сравнения или нулевым методом.

Метод сравнения (рис. 2.2) дает возможность определить мо­ дуль входного сопротивления. Если затухание измеряемой цепи

Рис. 2.2. Схема измерения мо­ дуля входного сопротивления цепи методом сравнения

не превышает 13 дБ, то по схеме рис. 2.2 измеряют модули вход­ ных сопротивлений цепи в режиме холостого хода (|ZX'|) и в ре­ жиме короткого замыкания (|ZK|), а затем рассчитывают мо­

дуль волнового сопротивления

по

формуле \ZB\= V^ |ZxIIZK\. Ес­

ли затухание цепи больше 13

дБ

(электрически длинная цепь),

измерения модуля входного сопротивления производят по схеме рис. 2.2, но в конце цепи включают нагрузку, сопротивление ко­ торой Я„р равно номиналу входного сопротивления аппаратуры.

Так как в электрически длинных цепях амплитуда

отраженных

волн, возвратившихся к началу цепи U0.н> очень мала по срав­

нению с напряжением падающей волны в начале цепи £/п.н, то

модуль

измеренного входного сопротивления |ZBX|

практически

равен модулю волнового сопротивления, т. е.

 

 

|ZB|= |ZBX|.

(2.7)

Измерение по схеме рис. 2.2 производят в следующей после­

довательности:

 

а)

собирают схему и на противоположном конце создают не­

обходимый режим работы цепи; б) настраивают измерительный генератор Г на необходимую

частоту сигнала. Уровень сигнала устанавливают в зависимости от чувствительности индикатора;

в) предел высокоомного индикатора переменного напряжения И (вольтметр, измеритель уровня или осциллограф) выбирают таким, чтобы в процессе измерения стрелка (луч) возможно боль­ ше отклонялась в пределах шкалы (экрана);

г) изменяя сопротивление магазина сопротивлений RM, доби­ ваются одинаковых показаний индикатора в обоих положениях переключателя S;

д) результат измерения модуля входного сопротивления

про--

читывают по показаниям магазина сопротивлений, т. е.

 

|Z„| = R „ .

(2.8)

Убедимся в справедливости (2.8). Токовая цепь представляет собой последовательное соединение измерительного генератора, измеряемого объекта с входным сопротивлением |ZBX| и магази-

на сопротивлений. Одинаковые показания высокоомного индика­ тора в обеих позициях переключателя свидетельствуют о том, что падение напряжения на входном сопротивлении цепи UBX равно падению напряжения на магазине сопротивлений £/м, т. е. UBX= = UMили /|2вх|=//?м. Так как в последовательной цепи сила то­

ка одинакова, то |ZВХ I =^м.

. П р и м е р

9. Для

цепи (см. табл. 2.3) на частоте 1 кГц были измерены

входные сопротивления по схеме

рис.

2.2 и .получено

|ZX|=631 Ом,

|ZK|=

= 339

Ом. Рассчитать

затухание

несогласованности,

сравнить

с нормой

и сде­

лать заключение.

 

 

 

 

 

рассчитаем по

(2.4),

но

предва­

Р е ш е н и е .

Затухание несогласованности

рительно определим модуль измеренного волнового сопротивления

 

 

|ZD| = V | Z X||ZK|=

462,5 Ом;

Лн =

20 lg|(430 +

462,5)/(430— 462,5)|=

 

 

 

 

 

=

28,76

дБ.

 

 

 

 

 

 

Норму

затухания Лп.п определим по

(2.6),

но

предварительно

рассчитаем

допустимый коэффициент отражения для данной цепи по формуле (2.5):

 

/><6/(2 — 5) = 0,09/(2— 0,09) =

0,0471 ; Лн н 2* 20lgl /p = 26,54 дБ.

З а к л ю ч е н и е .

Для данного результата измеренная несогласованность

цепи в пределах допустимой нормы, так

как

измеренная величина

затухания

несогласованности Ав =28,76

дБ

больше

минимально

допустимой

величины

Лп.н~ 26,54 дБ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н улевой

метод

дает возможность определить модуль |ZBX| и

угол

фвх

входного

сопротивления.

В

диапазоне

низких

частот

входные

сопротивления

измеряют

магазинным

мостом (рис. 2.3),

Рис. 2.3. Схемы измерения входного

Рис. 2.4. Схемы измерения входно­

сопротивления цепи магазинным мо­

го сопротивления цепи дифференци­

стом:

 

альным мостом:

 

а — при активно-емкостном,

характе­

а — при активно-емкостном

характе­

ре входного сопротивления;

б — при

ре входного сопротивления;

б — при

активно-индуктивном характере вход­

актнвно-индуктивном характере вход­

ного сопротивления

 

ного сопротивления

 

а в

диапазоне высоких частот — дифференциальным мостом

(рис.

2.4).

И з м е р е н и е в х о д н ы х с о п р о т и в л е н и й м а г а з и н ­ ным м о с т о м . Условием равновесия магазинного моста являет­ ся равенство произведений полных сопротивлений противолежа­ щих плеч. Для схемы (рис. 2.3,а) исходное условие равновесия имеет вид

 

 

 

R iK = R>Z^.

 

(2.9)

Из (2.9) следует

 

 

 

 

 

 

|2И1е1

= R, ZJR2= К, (/?„ + 1/j B)CJ/V?,=

 

 

~ ^1 R j ^2 “Ь Rl/R%j © См~ ^1 ^м/^2---j Rl/Ri © См,

 

откуда

 

 

 

 

 

 

 

 

<pflS =

arctg

ЯхЯм/Яг

=

_ arctg

- ------.

(2.Ю)

 

 

 

 

 

© См Ям

 

Зная угол входного сопротивления, модуль входного сопротив­

ления можно рассчитать по формуле

 

 

 

 

 

|2В1|= (#! Ям/# 2) cos ф.

 

(2-11)

Для схемы рис. 2.3,6 исходное условие равновесия имеет вид

 

 

 

Л, Я, =

4 4 с -

 

(2.12)

Из (2.12)

следует

 

 

 

 

 

 

 

 

 

zM

 

Ri Яа____

 

 

 

 

Ям (1/j © CJ

 

 

 

 

 

 

Ям +

(1/j © См)

 

 

Ях Яг Ям +

Ях Яа

 

 

 

 

 

j (0 См

•#Лп

р р | RiR*

 

 

 

n

„---------—

3©CMA:iA2i-----г —P »

 

 

 

Ям/]©СМ

 

 

Ям

 

откуда фвх= arctg© СМЯМ-

 

 

 

 

Рассчитав угол входного сопротивления, модуль входного со­

противления можно определить по формуле

 

 

IZBXI =

•RMI/COS Фдх-

 

 

 

 

Измерение входных сопротивлений нулевым методом с при­

менением магазинного моста (см. рис. 2.3)

производят

в сле­

дующей последовательности:

 

 

 

 

а) создают схему измерения (см. рис. 2.3). Измеряемую цепь подсоединяют к клеммам моста 1 и 2. На противоположном кон­ це линии в зависимости от затухания измеряемой цепи создают необходимый режим работы цепи;

б) настраивают измерительный генератор Г на необходимую частоту f сигнала;

в) высокочувствительный избирательный (селективный) инди­ катор переменного напряжения И (избирательный вольтметр, из-

Ц

бирательный измеритель уровня или гетеродинный индикатор' настраивают на частоту измерительного сигнала;

г) попеременно изменяя сопротивление магазина сопротив­ лений Ям и емкость магазина емкостей См, балансируют мост, до­ биваясь минимальных (нулевых) показаний индикатора при его максимальной чувствительности;

д) показания Яь Я2, Ям. См и значение измерительной часто­

ты о)=2яf подставляют в формулы и производят расчеты.

П р и м е р 10. В результате балансировки магазинного моста по схеме рис. 2.3,а при частоте измерительного сигнала /=2,4 кГц получены следующие данные: Я1=Я2=1 кОм; Ям = 1096 Ом; См = 678 нФ. Рассчитать модуль и угол входного сопротивления.

Р е ш е н и е . Угол .входного сопротивления рассчитаем по формуле (2.10):

__________1___________

фвх —

— arctg

 

— arctg 0,0893 == — 5° 06'.

 

2 я .2 ,4 .1 0 3-678 .10-9.1096

 

 

Модуль

входного сопротивления рассчитаем

по формуле (2.11):

 

|2В1| = 1000.1096

со з(— 5°06')

=

1091 Ом.

 

1000

 

 

 

И з м е р е н и е в х о д н ы х с о п р о т и в л е н и й д и ф ф е р е н ­ ц и а л ь н ы м м о с т о м . Условием равновесия дифференциально­ го моста является равенство полных сопротивлений противоле­ жащих плеч. Для схемы рис. 2.4,а исходное условие равновесия имеет вид

 

 

 

 

ЯМ(1/1©СМ)

(2.13)

 

 

 

 

Ям +

(1/j © См)

 

 

 

 

 

Из (2.13)

следует

 

 

 

 

 

. z

I е 1<РВх =

_____ Ям______ __ ______ Ям 0в> См я м —

вх

 

]о>с„Ям+1

 

ашсмЯм+1) ашс м'Ям-1)

 

 

_

г Ям______________1 т С м Я ^

 

 

1 + 0 * с 1 # и

 

l + * ' C l R l

откуда

 

 

 

 

 

 

 

|2ВХ|= Я М/ У

1 + и2 С„Ям ;

фвх =

— arctg ю См Ям.

Для схемы рис. 2.4,6 исходное условие равновесия имеет вид

 

 

 

Я„ =

(1/3 © см) ZBX

(2.14)

 

 

 

(1/3 © См) + 2ВХ

 

 

 

 

 

Расчетные формулы получим из (2.14):

(Ям/j ® См) + Ям 2ВХ—

~ 2 BI/j ® С„;

Ям 2 BI

 

(2BX/j© См) =

(Ям/j о См);

 

7 _

J©C,м

Г

j©C,м (ям+rV)\ i © с м /

 

 

Ям

Г Ям

 

^вх —

j © См

откуда IZBX1= RM/ ] / " 1 + ю2 См Й ;

Фвх = arctg coCMRM.

П о р я д о к и з м е р е н и я в х о д н ы х с о п р о т и в л е н и й

д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы м м о с т о м .

Порядок измерения такой

же, как и магазинным мостом переменного тока, но перед под­ ключением измеряемого объекта к дифференциальному мосту не­ обходимо производить начальную балансировку моста для каж­ дой измерительной частоты. Для этого в дифференциальном мо­ сте имеются переменный резистор и переменный конденсатор (на схемах рис. 2.4 не показаны).

П о р я д о к и з м е р е н и я к о э ф ф и ц и е н т а о т р а ж е н и я

м а г а з и н н ы м н е у р а в н о в е ш е н н ы м

м о с т о м .

Порядок

измерения следующий:

 

 

а)

создают схему измерения (рис. 2.5). В балансных плечах

должны быть одинаковые по сопротивлению

резисторы

R, сопро­

Рис. 2.5. Схема измерения коэффи­ циента отражения магазинным мо­

 

 

стом

тивление которых может находиться в пределах

0,1— 1 кОм;

б)

настраивают измерительный генератор

на необходимую ча­

стоту сигнала. Уровень сигнала устанавливают в зависимости от чувствительности вольтметра. В плече сравнения устанавливают на магазине сопротивление RH, равное номинальному значению модуля волнового сопротивления для частоты измерительного сиг­ нала \Za\ (в соответствии с данными типовой частотной харак­ теристики измеряемой цепи). На противоположном конце цепи включают резистор Rnр, сопротивление которого равно модулю входного сопротивления аппаратуры;

в) измеряют напряжение

в первой позиции переключателя U|,

а затем во второй позиции С/г. Пределы вольтметра при этом вы­

бирают так, чтобы стрелка

вольтметра при каладом измерении

возможно больше отклонялась в пределах шкалы;

г) рассчитывают коэффициент отражения

 

p = UifUz.

(2.15)

В справедливости (2.15) убедимся, сделав вывод расчетной формулы. Измерительный генератор Г работает на две парал­ лельные ветви. В первой ветви через последовательна включен­ ные резисторы балансных плеч проходит ток /л, а во второй вет­ ви через последовательно включенные измеряемую цепь с вход­ ным сопротивлением ZBX и резистор сравнительного плеча RHпро­

ходит ток / вх. В

первой позиции переключателя вольтметр изме­

ряет разность падений напряжений на резисторах R и RH, так как

эти падения

напряжений

создаются

током / л и / вх, направленны­

ми в противоположные стороны:

 

 

 

 

 

 

 

U1 = I „ R „ - I R R.

 

 

(2.16)

Во второй позиции переключателя вольтметр измеряет паде­

ние напряжения на резисторе R

 

 

 

 

 

 

 

 

UZ= IR R.

 

 

(2.17)

Выражение (2.17) подставим в (2.16):

 

 

 

 

 

 

U ^ I n R u - U ,.

 

 

(2.18)

Ток через правую ветвь может быть представлен выражением

 

 

/ взс = 2UJ (Ru-f ZDX).

 

 

(2.19)

Подставим (2.19)

в (2.18):

 

 

 

 

 

 

TJ

2 Ц^RH_________ 2U2Ra— Uj (Ra -f~ ZBx)

 

 

RK ~t~' Z~BX

 

 

Ra + ZBX

 

 

 

_ #a (2 RuRuZgx)

^ 2 (RH

Zm)

(2.20)

 

 

Ra + ZBX

 

Ra +

 

 

Из (2.20) получим

 

 

 

 

 

 

 

 

а д

= (^н-^вх)/(^н +

2вх)-

(2.21)

Сравнив

(2.21) и (2.3), получим расчетную формулу (2.15).

Затухание несогласованности можно рассчитать по формуле

 

 

 

Лн = 20 lg (£/2/*Л)-

 

 

(2-22)

Справедливость

(2.22) следует

из

сравнения

(2.15) и

(2.6).

П р и м е р

И. При измерении по

схеме рис.

2.5

получено

Ui=250 мВ;

#а=2,б В.

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Рассчитать затухание несогласованности.

2.Сравнить с нормой для симметричной пары комбинированного коакси­

ального кабеля

(см. табл. >2.4) и сделать заключение.

по

(2.22):

Р е ш е н и е .

1. Затухание несогласованности

рассчитаем

 

Ая = 20 lg (2,6/250-1 0 -3 ) =

20,34 дБ.

 

 

2. Норму затухания несогласованности Лп.п

рассчитаем

по

(2.6), введя

в нее выражение коэффициента отражения из (2.5):

Лн.н > 2 0 lg [(2 - 0 ,15)/0,15]=21,82 дБ.

З а к л ю ч е н и е . Для

данного результата измерения несогласованность

цепи

не удовлетворяет норме, так как измеренное затухание

несогласованно­

сти

Лж=20,34 дБ меньше

минимально допустимого значения

Лп.п=21,82 дБ.

Если в схеме рис. 2.5 вместо вольтметра включить измеритель уровня, то затухание несогласованности можно определить по формуле

 

 

Ан= Lh2

^HI>

 

(2.23)

где

1 н1 и LH2 — показания

измерителя уровня

соответственно в

первой и второй позициях переключателя. В

справедливости (2.23)

убедимся, сделав вывод расчетной

формулы. Преобразуем (2.22);

 

Аа = 2 0 lg

=

20 lg ^ /0>775 = L Ha— L Hl,

 

Щ

 

f/i/0,775

на

н1

где

0,775 — напряжение,

 

соответствующее

нулевому абсолют­

ному уровню, В.

 

 

 

 

 

 

П о р я д о к и з м е р е н и я з а т у х а н и я н е с о г л а с о в а н ­

н о с т и д и ф ф е р е н ц и а л ь н ы м н е у р а в н о в е ш е н н ы м мо-

Рис. 2.6. Схема измерения затухания несогласованности дифференциальным мо­ стом

с т о м . Схема измерения изображена на рис. 2.6. Порядок изме­ рения следующий:

а) создают схему измерения. Настраивают измерительный ге­ нератор на необходимую частоту сигнала и, отключив измеряе­ мую цепь, производят начальное уравновешивание моста;

б) на магазине сопротивлений и магазине емкостей устанав­ ливают сопротивление RM и емкость См, соответствующие номи­ нальному значению волнового сопротивления для данной часто­ ты. Расчет RMи См производят по формулам

 

Ям= |ZB|/cosq>;

CM=|sin<p/|ZB|(Dl.

(2.24); (2.25)

Значения модуля и угла волнового

сопротивления приведены

в [11— 14]. Для

примера в табл. 2.5 приведены значения

модуля

и угла волнового сопротивления для

основных

цепей

кабеля

М КСА-4Х4Х1Д;

Таблица 2.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f, кГц

0 ,3

1.0

3 ,0

10

30

100

300

|Z.|, Ом

794

444

271

190

177

170

165

—Ф, град

43,28

39,50

31,75

16,45

7,13

2,83

1,75

в) к клеммам моста подключают измеряемую цепь. Противо­ положный конец цепи нагружают резистором RnР, сопротивление которого равно модулю входного сопротивления аппаратуры;

г) фиксируют показания индикатора си в первой позиции пе­ реключателя S;

д) переводят переключатель во вторую позицию и, изменяя затухание магазина М3, добиваются такого же показания инди­ катора, т. е. а2 =си;

е) рассчитывают затухание несогласованности, дБ;

 

Ая= Ат - 6 ,

(2.26)

В справедливости (2.26) убедимся, сделав вывод расчетной формулы. Выходное напряжение в диагонали неуравновешенного моста (выходная обмотка трансформатора Гг) равно

Цт_

Z„ 4~ZBX

(2.27)

2

Za — ZBX

 

где Uг — напряжение на выходе

генератора (для упрощения вы­

вода формулы коэффициенты трансформации обоих трансформа­ торов приняты равными единице); — номинальное значение волнового сопротивления; ZBX— входное сопротивление измеряе­ мой цепи.

Вывод аналогичного выражения (2.20) сделан для неуравно­ вешенного магазинного моста. Преобразуем (2.27)

ZnЧ~ ZBX

20 lg za4~ZBX

ZH— ZBX

Za — ZBX

Так как вход магазина затуханий и первичная обмотка пер­ вого трансформатора подключены параллельно к измерительно­ му генератору, то напряжение на входе магазина затуханий так­ же будет равно напряжению генератора, т. е. £/г=^вхмз*

Если показания индикатора в обеих позициях переключателя

одинаковы,

то

напряжение

на

выходе магазина

затуханий

йвых М3 будет

равно напряжению

на

выходе

моста, т. е. Ui =

= ^/вых мз •Следовательно,

 

 

 

 

 

Ад = 20 lg (UBXмз/2Uвыхмз) = 2 0 lg (UBXмз^вых мз)

20 lg 2 = Л^з

 

 

— 20 *0,3 = Лмз— 6.

 

 

П р и м е р

12.

Для измерения

затухания

несогласованности

основной цепи

кабеля М.КСА-4Х4Х1.2 дифференциальным мостом необходимо рассчитать со­

противления и емкости магазинов моста для

частоты измерительного

сигнала

3 кГц. Исходные данные см. в табл. 2.5.

магазина

сопротивлений

восполь­

Р е ш е н и е .

Для расчета сопротивления

зуемся формулой

(2.24), а для расчета емкости — (2.25):

 

 

 

== 271/cos ( — 31,75°) = 318,8

Ом;

 

См = I(sin( — 3 1 ,75°)/2> 3 .103*271)1= 0,103-10—6 Ф := 0,103 мкФ.