РОЗДІЛ 2
розробка принципових засад побудови вимірювачів параметрів поля
2.1. Автоматичний компаратор напруженості поля
З матеріалів, що стосуються зон обслуговування радіотехнічними системами,
випливають основні вимоги до характеристик процесів вимірювання напруженості
поля або вимірювання густини потужності випромінювання, а, отже, і до приладів,
що реалізують ці процеси. Найважливіші з них є такі:
1. Переважну більшість вимірювань необхідно проводити в польових умовах на
значних територіях з різними параметрами поляризації електромагнітних хвиль.
2. Стаціонарні вимірювання виконуються при випробуваннях та сертифікації
радіообладнання (в лабораторних умовах) і на станціях радіоконтролю, але і в
цьому випадку необхідно зважати на поляризацію електромагнітних хвиль, на
напрям їх приходу, нестабільність випромінювання в часі і на загальний
електромагнітний фон. Отже, вірогідні усереднені значення інтенсивності
випромінювання можна отримати в таких умовах лише при наявності достатнього
обсягу даних вимірювань, отриманого в короткі проміжки часу.
3. Сучасні методики визначення зон обслуговування систем радіозв’язку та
радіомовлення передбачають представлення досліджуваної території у вигляді
сукупності малих зон, в яких необхідно проводити вимірювання напруженості поля.
Чим менша площа малих зон і чим менший проміжок часу, за який можна визначити
напруженість поля у всіх зонах, тим точніше встановлюються зони
обслуговування.
4. У системах мобільного зв’язку застосовують контроль напруженості поля вздовж
певних маршрутів. Вважаючи на те, що напруженість поля систем мобільного
зв’язку змінюється як і вздовж маршруту, так і в часі, процес вимірювання
повинен бути неперервним і швидкозмінним у просторі (бажано, щоб точки контролю
знаходилися на відстані 0,8л у кожному каналі).
5. При проведенні вимірювань мобільними засобами необхідно, щоб результати
визначення напруженості поля були спряжені з місцеположенням вимірювача
напруженості поля.
6. Реєстрація і запам’ятовування результатів вимірювань є необхідною умовою
таких польових досліджень.
7. При визначенні координатних відстаней та координатних зон необхідно
вимірювати захисне відношення, правильне значення якого зможе бути знайдене при
похибках вимірювання вдвічі менших за допустимі відхилення інтенсивності
випромінювання. Так, наприклад, якщо допустимі похибки вимірювання поля
випромінювання виокремленої системи дорівнюють 10%, то при побудові
координаційних зон похибки повинні бути меншими 5%. Такі точності вимірювань
відомі вимірювачі напруженості поля не забезпечують.
8. Вимірювальний пристрій повинен забезпечувати обробку результатів вимірювання
і відображати на дисплеї дані вимірювань в реальному часі, щоб своєчасно
відмічати відхилення рівнів інтенсивностей випромінювань від установлених
норм.
Очевидно, що розв’язати таке завдання, задовольнити ці вимоги щодо точності і
швидкодії можна лише за допомогою метода компарування, повної автоматизації
вимірювального процесу і об’єднання пристроїв вимірювання з пристроями цифрової
обробки сигналів.
Використання методу компарування збільшує точність вимірювання, але зменшує
швидкодію пристрою. Для збільшення швидкодії необхідно автоматизувати процес
порівняння напруг: використати перемикачі, в яких перемикання трактів
здійснювалось би за дуже короткі проміжки часу, застосувати способи
електронного керування атенюаторами і максимально скоротити тривалість
перехідних процесів в окремих блоках вимірювального комплексу.
Очевидно, що поєднати всі необхідні властивості в одному конструктивному типі
приладу, дуже важко, тому корисно розглянути різні підходи до створення
автоматичного вимірювального комплексу.
2.1.1. Структурна схема компаратора
Сучасні комп’ютерні технології та сучасна елементна база надають можливість
задовольнити вимоги, що наведені вище. На рис. 2.1 зображена розроблена в
процесі дисертаційних досліджень структурна схема автоматизованого
вимірювального комплексу (АВК), яка забезпечує і високу точність вимірювання і
значну швидкодію [71 – 73].
Рис. 2.1 Структурна схема компаратора напруженості поля
Як і відомі схеми компараторів напруженості поля схема АВК має в своєму складі
два основних тракти: тракт вимірюваного сигналу (вимірювальна антена, приймач і
детектор Д2) і тракт стандартного сигналу (генератор проміжної частоти, той же
самий приймач і детектор Д2).
Стандартний сигнал, який використовується для компарування, виробляється за
допомогою генератора проміжної частоти. Отже, він працює на одній частоті, що
забезпечує стабільність вихідної напруги. Частота стандартного сигналу
змінюється за допомогою змішувача і спільного з приймачем гетеродина. Вихідний
сигнал змішувача контролюється процесором і його значення визначається з
похибкою, яка залежить від розрядності аналого-цифрового перетворювача.
Крім цих двох каналів доцільно використовувати ще і канал для приймання та
обробки сигналів системи супутникової навігації (GPS). Цей канал складається з
додаткової антени й приймача GPS. Він забезпечує місцевизначення АВК і
прив’язку результатів вимірювання до точного часу.
2.1.2. Принцип дії компаратора
З виходу вимірювальної антени знімається сигнал
, (2.1)
де – амплітуда сигналу , – нормована функція часу, тобто .
Комутатор приєднує вхід 1 або вхід 2 до входу приймача через рівні проміжки
часу, що дорівнюють
, (2.2)
де Т – період перемикання.
На вхід 2 комутатора надходить напруга від керованого атенюатора надвисокої
частоти з електронним керув
- Киев+380960830922