Структурные схемы измерителей АЧХ

Приборы для исследований АЧХ линейных цепей и устройств называют измерителями АЧХ. Их широко используют в лабораторных и производственных условиях для настройки и контроля радиоаппаратуры.

Структурная схема для измерения АЧХ линейных цепей приведена на рис. 10.13, а. Диапазонный генератор гармонических колебаний перестраивают в исследуемом диапазоне частот. Амплитудно-частотную характеристику удобно снимать с помощью цифрового вольтметра по точкам при последовательной настройке генератора на частоты f₁, f₂, f₃, и т.д. По результатам измерений графически строят искомую АЧХ (рис. 10.13, б). Данный способ достаточно трудоемок. Кроме того, могут быть упущены изменения АЧХ в промежутках между точками измерений. Недостатки этого способа особенно заметны при настройке радиотехнических схем, когда после каждого изменения элементов схемы всю процедуру снятия АЧХ приходится повторять.

Широкое применение находят панорамные измерители АЧХ, с электронно-лучевым или современным дисплеем, построенные на основе генератора качающейся частоты и цифровой схемы управления и настройки. По принципу действия панорамные измерители близки к гетеродинным анализаторам спектра. Однако между этими приборами имеются и различия, связанные с тем, что анализаторы спектра служат для измерения параметров сигналов, а измерители АЧХ — для исследования характеристик цепей и устройств.

Структурная схема панорамного измерителя АЧХ приведена на рис. 10.14. Основой прибора является генератор качающейся частоты, создающий высокочастотное напряжение с периодически меняющейся частотой. Закон изменения частоты определяется формой модулирующего напряжения, в качестве которого используют пилообразное напряжение развертки. Огибающая напряжения на выходе цепи повторяет форму АЧХ. Если это напряжение подать на вертикально отклоняющие пластины ЭЛТ, то на экране появится изображение АЧХ.

Напряжение на индикатор можно подавать непосредственно с выхода исследуемой цепи — режим первый, или после детектора и усилителя низкой частоты — режим второй (переключатель на рис. 10.14 в положениях 1 или 2). Соответствующие изображения на экране дисплея приведены на рис. 10.15.

Первый режим применяют в тех случаях, когда напряжение на выходе линейной цепи имеет достаточно большую амплитуду. При этом устраняют ошибки, связанные с нелинейностью характеристики детектора и неравномерностью АЧХ усилителя низкой частоты. Второй режим используют при исследовании четырехполюсников с малым коэффициентом усиления. Показанная на рис. 10.15 горизонтальная линия прочерчивается автематически во время обратного хода луча. Генератор качающейся частоты на это время запирают напряжением генератора развертки.

Применяемые измерители АЧХ линейных цепей кроме элементов, показанных на рис. 10.14, имеют ряд дополнительных устройств, повышающих точность воспроизведения исследуемых АЧХ на экране дисплея и улучшающих ряд других свойств прибора. Назначение этих устройств нетрудно пояснить на примере структурной схемы панорамного измерителя АЧХ (рис. 10.16).

Согласно принципу действия измерителя АЧХ, отклонение луча дисплея по горизонтали должно быть пропорционально частоте, т.е. необходимо обеспечить линейную зависимость между мгновенными значениями напряжения развертки и частоты ГКЧ. Отклонения от линейной зависимости может привести к неравномерности частотного масштаба на экране прибора и к искажениям формы исследуемых АЧХ. Для устранения недостатка, в измеритель АЧХ введена схема линеаризации модуляционной характеристики ГКЧ. Однако качание частоты может сопровождаться изменением амплитуды напряжения, что приведет к искажениям формы исследуемых АЧХ на экране дисплея. Поэтому в данном приборе предусмотрено устройство автоматической регулировки амплитуды (на рис. 10.16 не показано), стабилизирующее напряжение на выходе ГКЧ.

Чтобы изменить напряжение, подаваемое на исследуемую цепь, на выходе ГКЧ включен переменный калиброванный аттенюатор. Измерение частот в характерных точках исследуемых АЧХ производят с помощью генератора частотных меток. Как правило, метки формируют из нулевых биений, полученных смешением напряжения ГКЧ с напряжением, спектр которого содержит набор калибровочных частот. Усиленное напряжение меток подается на дисплей и образует частотную шкалу на экране прибора.