Лабораторна робота № 3
Дослідження характеристик прямокутного хвилеводу
Мета роботи: навчитися працювати з обладнанням, призначеним для вимірювання КСХН і вимірювання послаблення коаксіальних і прямокутних хвилеводів.
Обладанання: Блок ГКЧ Я2Р-74, блок індикаторний Я2Р-70, прямокутний хвилевід.
Генератор частоти, що коливається (ГКЧ)
1.1. Блоки ГКЧ Я2Р-74, Я2Р-75, Я2Р-76, Я2Р-77 призначені для використання як джерело ЗВЧ сигналу в складі панорамних вимірювальних приладів.
1.2. Прилади призначені для роботи в лабораторних і цехових умовах, а також в ремонтних майстерних і перевірочних органах при температурі навколишнього середовища від 5 до 40°С, відносній вологості до 98% при 30°С; можуть зберігатися при температурі від мінус 55°С до плюс 50°С.
Умови експлуатації, при яких реалізується погрішність приладів:
1) напруга мережі живлення, В, 220± 4,4;
2) відносна вологість, %, 30-80;
3) навколишня температура, К (°С), 2935 (205)
1.3. Прилади мають можливість вмикання у КОП для роботи на прийом. Через КОП можна встановлювати частоту в діапазоні частот ГКЧ , вмикання і вимикання потужності СВЧ сигналу.
2. ТЕХНІЧНІ ДАНІ
2.1. Діапазон робочих частот ГКЧ відповідає значенням, що вказані в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Умовна назва
|
Діапазон частот,
|
Примітка
|
приладу
|
ГГц
|
|
ГКЧ Я2Р-74
|
0,01 - 2,14
|
|
ГКЧ Я2 Р-75
|
2 - 8,30
|
|
ГКЧ Я2Р-76
|
8,15 – 18
|
|
ГКЧ Я2Р-77
|
2 –18
|
|
2.2. Максимальна смуга коливання частоти не менше робочого діапазону частот, мінімальна смуга коливання не більше 0,5 від максимальної частоти робочого діапазону частот.
2.3. Межі значення допустимої похибки відліку й установки частоти не більше:
1) ± 3 МГц у діапазоні частот 0,01-0,6 ГГц і ±0,5% від поточної частоти - понад 0,6 ГГц, для ГКЧ Я2Р-74;
2) ±0,5% від поточної частоти для ГКЧ Я2Р-75, Я2Р-76, Я2Р-77.
2.4.У приладі забезпечуються наступні режими перебудови й установки частоти:
1) періодичний з періодом перебудови 0,08 і I с;
2) однократний з періодом перебудови 10 с,
3) ручний (РПЧ);
4) із набірного поля ( Fo );
5) ручного коливання частоти.
2.5. Нестабільність частоти у режимі Fo за 15-хвилинний,інтервал часу після закінчення 15 хвилин після перебудови частоти для ГКЧ Я2Р-75 не більше 2,5*10-4.
2.6. Ширина спектра в режимі Fo на рівні мінус 10 дБ від амплітуди сигналу несучої частоти не перевищує I Мгц.
2.7. Вихідна потужність у режимі НГ при роботі на погоджене навантаження не менше 7 мВт для Я2Р-75;
2.8. Рівень стабілізованої в повному робочому діапазоні частот вихідної потужності на погоджене навантаження в режимі НГ аРМ, при роботі від внутрішнього перетворювача сигналу помилки, не менше (середнє значення) 6 мВ для Я2Р-75 з нерівномірністю щодо середнього значення не більше ± 1.2 дБ.
Регулювання рівня стабілізованої вихідної потужності ГКЧ менше 15 дБ щодо максимального стабілізованого рівня.
2.9. Похибка системи АРМ щодо частотної характеристики зовнішнього перетворювача сигналу помилки не більше 0.45дБ.
2.10. KСBH виходу в режимі АРМ від власного перетворювача сигналу помилки не більш:1,6 для ГКЧ Я2Р-75.
У ГКЧ забезпечуються наступні режими роботи:
1) безупинна генерація;
2) внутрішня амплітудна модуляція меандром частотою 100 кГц;
3) зовнішня частотна модуляція сигналами частотою 0,1-250 кГц.
Глибина внутрішньої амплітудної модуляції не менше 15 дБ.
2.13. Залишкова ЧМ у режимі Fo на виході ГКЧ не перевищує I МГц.
2.14. Рівень гармонічних складових на виході ГКЧ не більше:
мінус 25 дБ у діапазоні частот 0.01-2,14 і 8.15-18.00 ГГц;
2) мінус 36 дБ у діапазоні частот 2.0-8.3 ГГц.
2.15. Електрична ізоляція між ланцюгами мережного живлення і корпусом ГКЧ витримує без пробою випробувальну напругу 1.5 кВ синусоїдальної форми частотою 50 Гц, у нормальних умовах і 0,9 кВ при підвищеній вологості.
2.16. Електричний опір між контактом захисного заземлення і корпусом ГКЧ не більше 0.5 Ом.
2.17. Електричний опір ізоляції між ланцюгами мережного живлення і корпусом ГКЧ не менше:
1) у нормальних умовах 20 МОм.
2) при підвищеній температурі навколишнього повітря 5 МОм;
3) при підвищеній вологості навколишнього повітря I МОм.
2.18. Напруга індустріальних радіоперешкод, створюваних ГКЧ. не перевищує:
80 дБ на частоті від 0.15 до 1 МГц
70 дБ на частоті від 1 до 5 МГц
60 дБ на частоті від 5 до 30 МГц
3. ПРИНЦИП ДІЇ
3.1. Блоки ГКЧ-74, ГКЧ-75, ГКЧ-76
3.I.I. ГКЧ-74, ГКЧ-75, ГКЧ-76 побудовані по загальному принципі і складаються із блоку генераторного (БГ), формувача керуючого струму (ФУТ), блоку обробки сигналу (БОС), формувача керуючих сигналів (ФУС), лицьової панелі (ЛП) і блоку живлення (БП).
3.1.2. БГ є керованим по частого джерелом ЗBЧ сигналу.
3.1.3. ФУТ містить перетворювач дванадцяти розрядного коду у струм керування БГ. Зміна значення частоти пропорційна зміні керуючого струму і, отже, пропорційна значенню керуючого коду. Діапазон установлюється масштабним підсилювачем. Код у діапазоні частот міняється від 0 до 4095. Перерахування значень частот, установлюваних на ЛП, у код відбувається у ФУС.
3.I.4. Блок ГКЧ-74 містить перетворювач частоти, у котрому відбувається перетворення і регулювання сигналу. На перетворювач, що знаходиться в МПЧ, від БГ надходить сигнал з частотою 4,5-8,64 ГГц, де змішується з частотою гетеродина, рівною 4,5 ГГц. Діапазон частот вихідного сигналу дорівнює 0,01-2,14 ГГц. Цей сигнал може модулюватися сигналом з частотою 100 кГц, одержуваним у ГУІ шляхом ділення на десять частоти 1 MГц кварцового генератора лічильником D 18. Включення лічильника провадиться подачею логічного нуля тумблером S I (АМ), розташованим на задній стінці БП.
МПЧ містить систему керування АРМ, при впливі на яку сигналу помилки з датчика AРМ, як внутрішнього так і зовнішнього, рівень потужності сигналу на виході вирівнюється з достатнім ступенем точності.
Для підтримування точності установки початкової частоти діапазону передбачена її періодична автокалібрування на частоті 5 МГц. МПЧ містить підсилювач ЗВЧ.
3.1.5. ГКЧ-75 містить блок обробки і посилення сигналу. Сигнал, що поступає із БГ, так само як у МПЧ може бути модульований сигналом з частотою 100 кГц і відрегульований системою АРМ. На виході схеми включений підсилювач ЗВЧ. Для зменшення рівня гармонійних складових вихідного підсилювача в БОС застосовуються комутуючі фільтри.
3.1.6. Керування режимами ДУС виконується з лицьової панелі.
Можуть бути встановлені наступні режими:
I) Fo – набір будь-якої частоти діапазону з цифрового поля;
У цьому режимі паралельно котушці БГ включається конденсатор великої ємності контактами реле на платі ЦАП. Реле керується кнопкою СТОП плати УВИ. Підключення конденсатора зменшує паразитну ЧМ ЗВЧ сигналу;
2) Fм - автоматичне коливання частоти у всьому діапазоні частот. Мітка в цьому діапазоні встановлюється ручкою керування;
3) РПЧ - установка ручкою керування будь-якої частоти в повному діапазоні частот;
4) F1 - F2 - установка будь-якого діапазону коливання частоти при умові F1 < F2. Мітка в цьому режимі встановлюється ручкою керування. F1 і F2 можуть бути встановлені як з цифрового поля так і за допомогою ручки керування. За допомогою ручки керування в цьому режимі, при натисканні кнопки РКЧ, може бути здійснена зміна частоти у встановленому діапазоні;
5) зміна значень параметрів частоти (набір з цифрового поля, зміна ручкою М, РКЧ, МПЧ, у КОП) повинне вироблятися тільки в режимі 0,08 с,
Усі частоти відображаються на трьох п'яти розрядних цифрових табло. Па першому і другому відображаються F0, FI і F2 відповідно, на третьому в залежності від режиму роботи значення частоти мітки, поточної частоти в режимах РПЧ і РКЧ і FI, F2 при введенні їх ручкою керування.
Цифровий керуючий сигнал у всьому діапазоні змінюється від 0 до 4095 у двійковому коді, а установка значень на лицевій панелі виробляється в значеннях частоти. Тому для правильного перерахування значень частоти в двійковий код, в залежності від діапазону, виробляється кодування на трьох платах ФУС з допомогу перемичок (плати ПК, ГУІ і У.Выч.).
4. ПОРЯДОК РОБОТИ.
4.1. Розташування органів керування, підключення і пристроїв індикації.
4.1.1. На лицьовій панелі ГКЧ знаходяться органи керування, підключення і пристрої індикації, що мають наступні призначення:
1) тумблер СЕТЬ служить для включення мережі живлення;
2) кнопковий перемикач режимів перебудови частоти F0 , РПЧ, Fмах і F1 - F2 служить для установки режиму роботи ГКЧ;
3) кнопки набірного поля УСТАНОВКА ЧАСТОТЫ "0"-"9' служать для установки числових значень початкової і кінцевої частот коливання в режимі F1- F2, частоти генерації в режимі F0, кнопка “” служить для введення числового значення встановленої частоти, кнопка “X” служить для здійснення повторної установки;
4) кнопка СТАРТ служить для переводу ГКЧ у заданий режим перебудови частоти, кнопка СТОП служить для переводу в режим встановлення;
5) кнопки перемикача ПЕРЕСТРОЙКА S служать для установки періоду автоматичного коливання частоти, запуску однократної автоматичної перебудови частоти з періодом 10 с натисненням кнопки ПУСК;
6) кнопка F1, F0 поля індикатора й індикатор служать для установки частоти F1 у режимі F1 -F2 і частоти F0 у режимі F0;
7) кнопка F2 поля індикатора й індикатор служать для установки частоти F2. у режимі F1 - F2 ;
8) ручка керування М, РКЧ, РПЧ. F1 , F2 (далі ручка М) служить для установки частоти мітки в режимі Fмах і F1 - F2 ,для ручної перебудови частоти у всьому діапазоні частот ГКЧ у режимі РПЧ, для ручного коливання частоти і для плавної зміни частот F1 , F2. у режимі F1 - F2 ;
9) кнопка М поля індикатора (далі індикатора М) служить для переводу функції ручки М в режим перебудови, а індикатора М в режим відліку частоти мітки, кнопка РКЧ для переводу функції ручки М в режим ручного коливання частоти, а індикатора М в режим відліку частоти ручного коливання.
10) кнопка СВЧ слугує для відключення ЗВЧ потужності на виході ГКЧ при відкритому роз’ємі  ;
11) роз’єм слугує для подачі потужності у зовнішній тракт;
12) ручка управління і індикатор УРОВЕНЬ служать для встановлення і індикації наявності рівня ЗВЧ потужності на виході ГКЧ;
13) індикатори АМ і АРМ слугують для сигналізації про ввімкнений стан однойменних тумблерів, розміщених на задній стінці ГКЧ;
14) На задній стінці ГКЧ знаходяться органи управління і підключення, які мають наступне призначення:
1) роз’єм ІНДИКАТОР слугує для підключення кабелем до індикаторів або інших блоків при роботі в складі вимірювальних приладів;
2) тумблер AМ-НГ служить для включення модуляції ЗВЧ сигналу меандром частотою 100 кГц;
3) роз’єм НД для виводу напруги НД;
4) роз’єм  AРМ служить для роботи АРМ і підключення до системи АРМ зовнішнього датчика;
5) перемикач і роз’єм ЧМ служать для підключення сигналів зовнішньої частотної модуляції ЗВЧ сигналу;
перемикач КОП служить для ввімкнення інтерфейсу КОП і для установки адреси ГКЧ при його роботі в системі;
роз’єм КОП служить для підключення ГКЧ до системи ;
8) лічильник наробітку служить для відліку проробленого приладом часу;
9) роз’єм ~ 220 V 50 Hz 160 VА служить для підключення мережевого кабелю, контакти роз’єму якого служать для тримання запобіжників.
4.2. Правила користування кнопковим керуванням.
4.2.1 Керування ГКЧ здійснюється плавним короткочасним натисканням необхідної кнопки.
4.2.2 Кнопки керування утворюють чотири перемикачі з залежними кнопками:
I) F0 , РПЧ,  і F1– F2;
2) F1 , F0 , F2 , М, РКЧ, "#" і "X";
3) СТАРТ і СТОП;
4) "0,08, "I" і "І0".
При натисканні кожної з кнопок перемикача автоматично виключаються всі інші, залежні від неї кнопки. Ознакою ввімкнення кнопки є поява світлової індикації в центрі кнопки.
Для кнопок без світлової індикації " # " і "Х", вмиканню котрих у всіх режимах роботи передує включення кнопки F1 , F0 чи F2 , ознакою включення служить зникнення індикації в кнопках F1 , F0 чи F2 відповідно.
4.2.3. У режимі однократної автоматичної перебудови з періодом 10 с запуск здійснюється натисканням кнопки ПУСК, при цьому з'являється світлова індикація, яка після закінчення періоду перебудови зникає.
4.2.4. Кнопки "0" - "9" утворюють набірне поле частоти F0 , F1 чи F2 . Ознакою включення кнопок є поява цифрової індикації на однойменних індикаторах.
Набір частоти проводиться послідовно, починаючи зі сторони старшого розряду, приймаючи до уваги, що всі цифрові індикатори лицьової панелі мають розмірність 00,000 ГГц. Розряд індикатора, у який повинна заноситися чергова цифра числового значення частоти, гасне.
4.2.5. Включення ЗВЧ здійснюється натисканням однойменної кнопки, при цьому з'являється світлова індикація. Повторним натисканням кнопки здійснюється вимикання.
4.3. Підготовка до роботи
4.3.1. Ввімкніть ГКЧ тумблером СЕТЬ. При цьому повинна з'явитися світлова індикація в кнопках СТАРТ, СТОП, М і "0,08". Прогрійте ГКЧ протягом 10 хв.
4.3.2. Натисніть кнопку СТАРТ. Повільно обертаючи ручку М від упора до упора, переконаєтеся в тому, що показання індикатора М відповідають крайнім значенням діапазону частот ГКЧ.
4.3.3. Натисніть кнопку РПЧ. Повільно обертаючи ручку М від упора до упора, переконайтеся в тому, що покази індикатора М відповідають крайнім значенням діапазону частот ГКЧ.
4.3.4. Натисніть послідовно кнопки "СТОП", "F1– F2" , "F1 , F0", наберіть числове значення нижньої частоти діапазону, натисніть кнопки "#", "F2"» наберіть числове значення верхньої частоти діапазону, натисніть кнопки "#", "СТАРТ", "М". Повільно обертаючи ручку М від упора до упора, переконайтеся в тому, що покази індикатора М відповідають встановленим частотам.
4.3.5. Підключіть зовнішній ЗВЧ тракт до роз’єму , вхід осцилографу до роз’єму НД. Здійсніть зовнішню синхронізацію осцилографу від контакту 4 роз’єму ІНДИКАТОР.
4.3.6. Натисніть кнопку СВЧ, при цьому на екрані осцилографа повинний з'явитися сигнал з детекторної голівки внутрішнього датчика АРМ, пропорційний рівню потужності в смузі хитання.
Обертаючи ручку РІВЕНЬ, переконаєтеся в тому, що система АРМ діє, а крива нерівномірності рівня потужності вирівнюється.
4.4. Робота з ГКЧ.
4.4.1. У ГКЧ при проведенні вимірів можуть встановлюватися наступні режими роботи ГКЧ.
4.4.1.1. Режими, що визначають методи перебудови частот ЗВЧ сигналу:
1) автоматичне періодичне хитання частоти у всьому діапазоні робочих частот ГКЧ –;
2) ручна перебудова частоти - РПЧ;
3) ручне встановлення частоти - F0;
4) автоматичне періодичне хитання частоти в заданих межах - F1– F2 ;
5) автоматична однократна перебудова частоти з ручним запуском;
6) ручне хитання частоти в режимі F1– F2 - РКЧ;
7) перебудова частоти через KOП.
4.4.1.2. Режими, що визначають форму генерованого ЗВЧ сигналу;
1) безупинна генерація;
2) амплітудна модуляція (AM) від внутрішнього джерела модулюючого сигналу;
3) частотна модуляція (ЧМ) від зовнішнього джерела модулюючого сигналу.
4.4.1.3. Режим, що визначає рівень і стабілізацію рівня ЗВЧ сигналу.
1) автоматичне регулювання потужності (АРМ) від внутрішнього датчика;
2) автоматичне регулювання потужності від зовнішнього датчика.
4.4.2. Для встановлення в ГКЧ режиму виконайте наступні операції:
I) натисніть необхідну кнопку перемикача ПЕРЕБУДОВА S;
2) натисніть послідовно кнопки , СТАРТ, М.
Обертанням ручки М встановіть по індикатору М необхідну частоту мітки.
4.4.3. Для встановлення в ГКЧ режиму РПЧ У виконайте наступні операції:
1) натисніть кнопку "0,08";
2) натисніть кнопки РПЧ, СТАРТ.
Обертанням ручки М встановіть по індикатору М необхідну частоту генерації.
4.4.4. Для встановлення режиму Fо виконайте наступні операції:
1) натисніть кнопку СТОП;
2) натисніть послідовно кнопки Fo, F1, F2 ;
3) встановіть числове значення частоти генерації;
4) натисніть кнопку #.
4.4.5. Для встановлення у ГКЧ режиму F1– F2 виконайте наступні операції:
1) натисніть кнопку СТОП;
2) натисніть необхідну кнопку перемикача перебудова S;
3) натисніть послідовно кнопки F1– F2 , F1, F0;
4) встановіть числове значення частоти F1;
5) натисніть кнопку " # ";
6) встановіть числове значення частоти F2;
7) натисніть кнопку "№";
8) натисніть кнопку СТАРТ.
4.4.5.1. Дня розширення можливостей ГКЧ у режимі F1– F2 необхідно:
1) натиснути кнопку М, обертанням ручки М встановити по індикатору М необхідну частоту мітки;
2) натиснути кнопку РКЧ, обертанням ручки М установити по індикатору М необхідну частоту генерації в частотних межах від F1 до F2;
3) натиснути кнопку F1 Fo (при цьому згасне індикатор F1 , F0). Обертанням ручки М змінити по індикатору М частоту F1;
4) натиснути кнопку F2 (при цьому згасне індикатор F2), обертанням ручки М змінити по індикатору М частоту F2;
4.4.6. Для встановлення в ГКЧ режиму автоматичної однократної перебудови виконайте наступні операції: у відповідності з 10.4.5 встановіть режим F1 – F2 чи у відповідності до з 10.4.2 встановіть режим , натисніть кнопку "І0" і кнопку ПУСК, після чого почнеться автоматична перебудова протягом 10 с і потім повернення у вихідний стан. При повторному натисканні процес повториться.
4.4.7. Для перебудови частоти через КОП виконайте наступні підготовчі операції:
1) натисніть кнопку "0.08";
2) перемикачем КОП переключіть ГКЧ у режим роботи від КОП (положення "I") і встановіть значення адреси, визначеної для ГКЧ в інформаційно-вимірювальній системі. Кабелем КОП підключіть канал загального користування до роз’єму КОП ГКЧ.
4.4.8. Для встановлення в ГКЧ режиму безупинної генерації тумблер АМ-НГ встановіть в положення НГ.
4.4.9. Для встановлення в ГКЧ режиму амплітудної модуляції тумблер АМ-НГ встановіть в положення АМ.
4.4.10. Для встановлення в ГКЧ режиму зовнішньої ЧМ перемикач ЧМ встановіть в положення ЧМ і підключіть джерело зовнішнього модулюючого струму до роз’єму ЧМ.
4.4.11. Для встановлення в ГКЧ режиму АРМ від зовнішнього датчика до роз’єм AРM підключіть зовнішній датчик.
Примітка. В ГКЧ Я2Р-74 у режимі при перебудові частоти ручкою керування "М, РПЧ, РКЧ, f1, F2" нижче 7 МГц покази відповідного табло можуть бути довільними.
4. 4.12. Для роботи ГКЧ у складі вимірювачів KСBH натисніть кнопку "СВЧ", при цьому на роз’ємі з'явиться СВЧ потужність.
|