Microsoft Word - Pt8.doc

Väljavõte

1 1 8 AHELAPAAMEETITE MÕÕTMINE 8.1. Üldist Lihtsim elektrihel 1-port (2-klemm) tkistuseg Z Mõõtmine ntkse voolulliklt pinge j vool (hel ise on pssiivne!) Allispingel mõõdetkse elektrihelte tkistust või juhtivust: tkistus (ühik oom, tähis Ω) juhtivus G 1/ (ühik siimens, tähis S) Vhelduvpingel on vj mõõt komplekstkistuse Z rel- j imginros: Z I IZ Keerukmd elektriheld 2-port (4-klemm) 1 I 1 2 I 2 n-port omb n porti (klemmipri) Kõrgeml sgedusel (üle 1 GHz) tuleb vhelduvvooluhelid vdeld kui hjuprmeetriteg süsteeme. Nn koondprmeetriteg hel semel minnkse üle ruumis jottud prmeetritele. Allpool p.8.5 vdeldkse ksuttvid prmeetrite süsteeme, millest kõrgeml sgedusel on kõige enm ksutusel H-prmeetrid. A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

2 2 8.2 Lihtsd mõõtmised llisvoolul: oommeeter j sild 0 x 1 3 I 2 x Oommeetrig mõõtmine: vool I I mx, kui x 0 loetkse x Omdused: mõõtevig % mittelinerne skl mx 0 min 0 Ω Sill tskluvõrrnd: I 0; 1 / 2 3 / x ; siit x 2 3 / 1 Mõõtmine: sild tsklusttkse (I 0) loetkse x Omdused: he täpsus 0,5... 0,05% vjdus sild tsklustd 8.3 Linerne isetsklustuv lülitus x Tskl 1 / 0 2 / x siit x 0 2 / 1 linerne skl 2 järgi Ksutusel uutes sedmetes (dig. multimeetrid) Täpsus kuni 0,01% A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

3 3 8.4 Vhelduvvooluhelte prmeetrid Prmeetrite keerukus: prmeetrid on komplekssed Z ze jϕ + jx Y 1/Z jne prmeetrid sõltuvd mõõtesgedusest Z L jωl G C jωc Z jωl + 1/( jωc) jne prsiitprmeetrid (mhtuvused j induktiivsused) on sõltuvlt sedme töösgedusest väg olulised, rske on vlid otstrbekt seskeemi esonntsmetod Väikeste kdudeg L j C mõõtmiseks sobib resonntsmeetod. Prktiliselt ksuttkse hüveteguri mõõturit (Q-meetrit), mis koosneb järgmistest osdest: kõrgsgedusgenertor (häälesttv lis sgedusls) mõõtevõnkering (häälesttv mhtuvuseg) kõrgsgedusvoltmeeter. L x x 2 G 1 C V Põhilised mõõtmised: 1) Induktiivsuse mõõtmine mõõdetv element L x, võnkering häälest. resonntsi C bil, lugem sdkse L x 1/(ω 2 C) 2) Mhtuvuse mõõtmine: võnkering häälest. resonntsi soovitud sgedusel ilm mõõdetv C-t; C x pnnkse prlleelselt C-g j vähenddes C-d svuttkse teine resonnts, lugem on C x C 1 C 2. Võimldb mõõt: ) mhtuvust j selle kotegurit tgδ b) induktiivsust j selle hüvetegurit Q L c) võnkeringi hüvetegurit Q mhtuvuste mõõtmiseks on vjlik etloninduktiivsus; sgedusl 22 khz MHz. A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

4 Isetsklustuv sild Isetsklustuv sild lülitus vhelduvvoolu tkistuse mõõtmiseks lis sgedusls. Võrrndist I 1 I 2 sme: Z 2 1 / 2 Digitlsedme täpsus kuni 0,05% I 1 I 2 2 G 1 Z x 2 10 Hz MHz Mdlsgeduslikud vhelduvvoolu silld Vhelduvvoolu tkistus Z ze jϕ + jx Z 1 Z 2 Sild on tsklus, kui I 0 Tskluvõrrnd komplekskujul Z 3 I Z x Z 1 Z x Z 2 Z 3, moodulite j fside kudu z 1 z x z 2 z 3, ϕ 1 + ϕ x ϕ 2 + ϕ 3. Mõned käsitsi tsklusttvd silld G 1 +jωc /jωC x +1/jωC x 3 x +jωl x A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

5 5 Mõõdetv tkistus: C-järjestikühendus Tskluvõrrnd: 1 ( x +1/jωC x ) 3 ( 2 +1/jωC 2 ); 1 x 3 2 ; x 3 2 / 1 ; 1 /jωc x 3 /jωc 2 ; 1 /C x 3 /C 2 ; C x 1 C 2 / 3 ; tgδ x ωc x x ωc 2 2 ; L-järjestikühendus Tskluvõrrnd: 2 (G 1 +jωc 1 )( x +jωl x )/ 3 ; 2 G 1 x / 3 ; x 2 G 1 3 ; 2 C 1 L x / 3 ; L x 2 C 1 3 ; Q x ωl x / x ωc 1 /G 1 ; Mõlemd lülitused tsklusttkse 2 reguleeritv elemendi muutmise teel, tulemused sdkse reguleerimisskldelt. Ksutusel mdltel sgedustel kuni 2 khz. 8.5 Prmeetrite süsteemid Kksklemmi (1-pordi) prmeetriks on Z: võrrnd IZ, Y 1/Z. Neliklemmi (2-pordi) prmeetrite süsteemid: Z-prmeetrid (tkistusprmeetrid) 1 z 11 I 1 + z 12 I 2 2 z 21 I 1 + z 22 I 2 1 I 1 Z 2 I 2 Z-prmeetrite mõõtmine toimub tühijooksu olukorrs: I 2 0 (tühijooks väljundis), leime z 11 1 /I 1 j z 21 2 /I 1 I 1 0 (tühijooks sisendis), leime z 22 2 /I 2 j z 12 1 /I 2 Y-prmeetrid (juhtivusprmeetrid) I 1 y y 12 2 I 2 y y I 1 Y 2 I 2 Juhtivusprmeetrid leitkse lühise olukorrs: 2 0 (lühis väljundis), leime y 11 I 1 / 1 j y 21 I 2 / (lühis sisendis), leime y 22 I 2 / 2 j y 12 I 1 / 2 A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

6 6 H-prmeetrid (hübriidprmeetrid) 1 h 11 I 1 + h 12 2 I 2 h 21 I 1 + h 22 2, ksutusel trnsistortehniks S-prmeetrid (hjuprmeetrid) on ksutusel kõrgetel sgedustel. Seosed lngev j peegeldunud pingeline vhel: b 1 S S 12 2 b 2 S S 22 2 Siin on lngev pingeline kompleks j b peegeldunud pingeline kompleks. S-prmeetrid määrtkse 2-pordi khepoolsete mõõtmiste järgi. Pärisuunline (sisendist väljundisse FOWAD) edstus määrb prmeetrid S 11 j S 21, eeldusel et väljundis on sobittud koormus j 2 0: S S peeg lng edst lng b 1 b b 1 Vstssuunline (väljundist sisendisse EVESE) edstus määrb prmeetrid S 22 j S 12, eeldusel et sisendis on sobittud koormus j 1 0: b 2 S S peeg lng edst lng b b b 1 b 2 2 A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

7 7 Suundhrgmik on sede, mis erldb lngev j peegeldunud line komponendid sisendis ( 1 j b 1 ) j väljundis ( 2 j b 2 ). 0 dbm 1 mw -20dBm 0.01 mw K l K p Mõõtmised tehkse komplekskujul, mis nnb mplituudi j fsi. Hetkväärtuste mõõtmiseks on ksutusel strobeeriv 3- või 4-knline lülitus. Allpool on toodud sedme struktuurskeemi näide sgeduslle 300 khz... 3 GHz. 8.6 S-prmeetrite nlüstorid S-prmeetrite nlüstorid on ette nähtud 2-pordi prmeetrite mõõtmiseks: pärisuunlisel edstusel, kui on vj leid vid võimendus S 11 j peegeldustegur S 12 sisendi poolelt; khepoolsel edstusel, kus mõõdetkse kõik S-prmeetrid; selleks tuleb teh mõõtmised nii pärisuuns kui vstssuuns. A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

8 8 Анализатор сети включает в себя ВЧ генератор качающейся частоты (Source) и три приемника каналов (eceivers, A, B). Генератор вырабатывает опорный сигнал (eference signl), частота которого линейно изменяется в диапазоне измерения. Этот сигнал является падающим и измеряется приемником канала. Вход испытуемого прибора подключается к Порту 1 анализатора, выход к Порту 2. Измеряемые сигналы портов 1 и 2 снимаются направленными ответвителями (directionl couplers, смотри пункт 6) и подаются на приемники А и В каналов соответственно. Сигналы приемников (, A и B) преобразуются в цифровую форму, обрабатываются процессором и результаты измерений отображаются на дисплее в желаемом формате. Disply ADC CP eceiver eceiver A Trnsfer switch eceiver B Fwd ev Source (sweep genertor) Directionl coupler 50 Ω Directionl coupler Port 1 Port 2 1. Forwrd: S11, S21 2. everse: S22, S12 Incident eflected Device nder Test Input DT Output Trnsmitted Передаточным ключом (trnsfer switch) осуществляется переключение между прямыми (Forwrd, показано на рисунке выше) и обратными (everse) измерениями. Прямые измерения. Падающий сигнал воздействует на вход тестируемого прибора, а выход нагружается 50 Ом резистором для исключения отражения. Отраженный от входа сигнал измеряется приемником А канала, а переданный со входа на на выход приемником В канала. Результом прямых измерений являются параметры S11 и S Ω A S11 Input Forwrd TWO POT NETWOK Output S21 B 50 Ω Input reflected S11 Incident S21 Forwrd trnsmitted Incident A fwd B fwd Обратные измерения. Падающий сигнал воздействует на выход тестируемого прибора, а вход нагружается 50 Ом резистором для исключения отражения. Отраженный от выхода сигнал измеряется приемником В канала, а переданный с выхода на вход приемником А канала. Результом обратных измерений являются параметры S22 и S Ω A S12 Input everse TWO POT NETWOK Output 50 Ω B S22 Output reflected S22 Incident S12 everse trnsmitted Incident B rev A rev A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

9 9 8.7 Sideliini rikkekoh määrmine Liinides tekkivte rikete ktkestuste, ülemäärse tkistuse, isoltsiooni rikete jne määrmine j rikkekoh lokliseerimine impulss-reflektomeetrig. eflektomeetri tööpõhimõte v / ε km/s IG Z L Z k t ikke kugus l on määrtud peegelduse hilistumiseg : l 0,5v t. Peegeldunud impulsi kuju (reflektogrmm) võimldb ligikudu määrt rikke iseloomu. Peegeldustegur oleneb rikkekoh tkistuse j linetkistuse ρ suhtest: ρ > 0 kui Z k > Z L, j ρ < 0 kui Z k < Z L. Ktkestus k, ρ 1 Suur koormus k > Z L, 0 <ρ <1 Väike koormus k < Z L, 0 > ρ >-1 Lühis k 0, ρ -1 C-koormus lghetkel lühis L-koormus lõppväärtus lühis A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008

10 10 Impulsi kestus määrb lhutusvõime (1 ns 20 cm). Impulsside kordussgedus võib oll kuni 10 khz. Lngev j peegeldunud impulsi erldmine suundhrgmik vms sobitussede. kbel IG mõõtesignl sobittud koormus eflektomeetri ksutmine vlgusjuht-liinides (fiibrites): on jälgitv nii vlgussignli nõrgenemine piki liini (peegeldused optilistelt ebühtlustelt liinis) kui liini liitekohd, mõõtmine ilm märgit (fsit), kun toimub vid intensiivsuse järgi (lngus ühikutes db/km). t t t t A. Meister, Mõõtmised telekommuniktsioonis, STI TTÜ 2008