Измерительные приемники. 
Методы и средства измерений в телекоммуникационных системах

С помощью измерительного приемника измеряются частота и напряжение сигнала в широком диапазоне, поэтому измерительный приемник в нашем традиционном понимании должен обеспечивать высокую точность измерений.

Широкие диапазоны измерений, высокая избирательность и устойчивость к перегрузкам отличают измерительные приемники фирмы «Rohde & Schwarz». Селективные микровольтметры SMV-11, SMV-8.5, описанные в предыдущем разделе, тоже относятся к измерительным приемникам разработки и выпуска 1970—1980 гг. В 1990;х гг. фирма RFT (ГДР) перестала существовать, а отечественная промышленность так и не смогла освоить выпуск современных измерительных приемников. Поэтому на современных российских предприятиях и лабораториях применяют в основном измерительные приемники типов ESH и ESV фирмы «Rohde & Schwarz».

Структурная схема такого измерительного приемника приведена на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Структурная схема приемника ESH2.

ESH2 относится к измерительным приемникам с трехкратным преобразованием частоты. Он перекрывает диапазон частот 9 кГц—30 МГц с помощью 16 предселекционных фильтров, причем 14 нижних фильтров настроены на фиксированные частоты, а два верхних настраиваются синхронно на частоту принимаемого сигнала. Промежуточные частоты — 75 МГц, 9 МГц и 30 кГц. Измерительный сигнал через ВЧ-аттешоатор, откалиброванный ступенями по 10 дБ, подается на первый смеситель через блок фильтров. В эту же линию при калибровке поступает эталонный сигнал.

С помощью сигнала синтезатора частоты в смесителе измерительный сигнал преобразуется в первую промежуточную частоту 75 МГц. Для управления синтезатором служит реверсивный счетчик, которым управляет импульсивный датчик с магнитной блокировкой. Этот счетчик непосредственно связан с источником питания, поэтому при любом включении прибора сохраняется последнее значение частоты. После прохождения кварцевого фильтра с полосой пропускания 10 кГц сигнал частоты 75 МГц преобразуется в сигнал частоты 9 МГц. Два других кварцевых фильтра, включаемых по выбору, обеспечивают полосу пропускания 2,4 кГц или 500 Гц. Усилитель на частоте 9 МГц регулируется для поддержания заданного коэффициента усиления при автоматической калибровке этого тракта.

После преобразования в последнюю промежуточную частоту 30 кГц сигнал поступает в усилитель, коэффициент усиления которого регулируется в диапазоне 40 дБ с шагом по 10 дБ. С помощью специального фильтра полосу пропускания можно уменьшить до 200 Гц. В зависимости от типа подключаемого индикатора сигнал проходит через логарифмический или линейный усилитель с активным демодулятором или устройством оценки помех на соответствие рекомендациям SICPR 16.

Второй независимый усилитель на частоте 30 кГц с АРУ включен параллельно цени индикации. Сигналы с выхода этого усилителя поступают в демодулятор. Сигнал звуковой частоты прослушивается через встроенный громкоговоритель или головные телефоны. В результате описанных преобразований на выходе последней ПЧ создается сигнал с постоянной амплитудой, частота которого соответствует выставленной частоте приемника. Этот сигнал, во-первых, служит для калибровки измеряемого приемником напряжения, во-вторых, используется для измерения характеристик четырехполюсников и частоты сигналов с учетом норм SICPR.

Питание блоков измерительного приемника ESH2 осуществляется от сети через импульсный преобразователь с частотой 20 кГц или непосредственно от 12 В источника питания, 12 В батарей или 24 В сети.

ESV относится к классу измерительных приемников с двухкратным преобразователем частоты, в котором имеется настраиваемый гетеродин с фазовой синхронизацией. Сигнал через входной калиброванный аттенюатор поступает на ВЧ-фильтры. Первый диапазон частот принимаемого сигнала 20—520 МГц. В качестве ВЧ-фильтров используются пять полосовых фильтров с критической связью на варикапах, которые синхронно настраиваются на частоту синтезатора. На частотах в диапозоне 520—1000 МГц используются еще четыре одновременно настраиваемых фильтра. После этих фильтров по уровню 6 дБ частота сигнала составляет приблизительно 10% частоты настройки приемника. Следовательно, полоса пропускания по ВЧ изменяется для диапазона 20—1000 МГц от 2 до 100 МГц. ВЧ-фильтры включаются автоматически в зависимости от частоты настройки. Сигнал после прохождения усилителя поступает на первый каскад смесителя и при частоте генератора 830,7—1330,7 МГц, генерируемой с шагом 1 кГц, преобразуется в сигнал первой промежуточной частоты. Она составляет 810,7 МГц для сигналов в диапазоне 20—520 МГц и 310,7 МГц для частот до 1000 МГц. Дополнительно с избирательностью по ВЧ имеется двухзвенный ПЧ-фильтр с полосой пропускания около 4 МГц по уровню 6 дБ, что повышает избирательность на первой ПЧ.

Далее сигнал преобразуется во вторую ПЧ, равную 1,7 МГц. Предусмотрена специальная схема для регулирования перегрузки как синусоидальных, так и импульсных сигналов. Малошумящий усилитель на частоте 10,7 МГц усиливает сигнал после преобразования, а подключаемые кварцевые ПЧ-фильтры обеспечивают избирательность по второй ПЧ. Второй комплект ПЧ-фильтров служит для подавления шумов в широкой полосе частот.

Активный детектор с диапазоном около 70 дБ при линейности характеристики менее 0,2 дБ обеспечивает прохождение сигнала на пиковый детектор, логарифмический усилитель, эквивалент измерительного прибора и отсчетное устройство.

Первое логическое устройство в зависимости от положения ВЧи ПЧ-аттешоаторов и по результатам калибровки измерительного тракта определяет значение уровня с дискретностью 10 дБ, которому соответствует метка шкалы измерительного прибора 0 дБ. Другая маркировка этого преобразователя обеспечивает индикацию в единицах физических величин: для токоизмерительных клещей в дБ мкА и для антенн в дБ мкВ/м. При перегрузке первого усилителя ПЧ срабатывает индикатор, фиксирующий появление ошибки при измерениях вследствие высокого уровня сигнала на входе приемника. Второе логическое устройство управляет затуханием в тракте ПЧ в зависимости от полосы пропускания и режима индикации. Коэффициент усиления второго усилителя изменяется так, что стрелка измерительного прибора всегда стоит на отметка 0, если даже сигнал не подается на вход приемника. Синтезатор осуществляет настройку частоты приемника с шагом 1 кГц; с помощью специальной схемы можно осуществить быструю перестройку с шагом 10 или 100 кГц.