ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕВЫХ ЗНАЧЕНИЙ ВОЛНОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Концевое значение волнового сопротивления Ζκ определяют с помощью нагрузочного контура соответствующего типа коаксиальной пары. Нагрузочный контур представляет собой градуированное переменное сопротивление. Это сопротивление воспроизводит постоянную и изменяющуюся в зависимости от частоты составляющую активной части волнового сопротивления, а также реактивную часть волнового сопротивления коаксиальной пары.
Для измерения концевых значений волнового сопротивления также используют схему рис. 12.25 и приборы УИП-КС и Р5-14.
Рис. 12.27. Пример проверки правильности согласования нагрузочного контура с концевым значением волнового сопротивления измеряемой коаксиальной пары
Длительность зондирующих импульсов при измерении концевых значений Ζκ строительных длин должна быть 40... 60 нс для коаксиальных пар 2,6/9,4 и 120 нс для коаксиальных пар 1,2/4,6 и 2,1/9,7.
Метод измерения концевого значения волнового сопротивления заключается в следующем (см. рис. 12.25). Импульсный прибор — генератор Г включают на входе измеряемой коаксиальной пары КП, а на противоположном конце, где необходимо измерить концевое значение волнового сопротивления, включают нагрузочный контур НК. При несоответствии волновых сопротивлений КП и НК на экране ЭЛТ будет наблюдаться отраженный импульс (всплеск). Подбором переменных элементов R и С нагрузочного контура добиваются отсутствия отраженного импульса.
При этом необходимо стремиться свести амплитуду отраженного импульса к прямой линии, совпадающей со средней линией экрана. Правильность согласования нагрузочного контура с концом коаксиальной пары проверяют путем разбалансировки контура на ±∆R> при которой в месте несогласованности должны быть получены относительно оси развертки прибора одинаковые по амплитуде отраженные импульсы (рис. 12.27). По мере достижения согласования необходимо повышать чувствительность прибора. Для повышения точности и наглядности измерений конец импульсной характеристики измеренной пары ручкой «Просмотр линии» должен устанавливаться в средней части экрана ЭЛТ. При достижении согласования, на что указывает отсутствие отражения, концевое значение волнового сопротивления отсчитывается по шкале R нагрузочного контура. Нагрузочные контуры отградуированы на волновое сопротивление отечественных коаксиальных пар, равное 75 Ом при частоте 1 МГц. Основная погрешность нагрузочных контуров после калибровки по образцовой коаксиальной паре не превышает ±0,05 Ом для пар 2,6/9,4 (2,6/9,5) и ±0,1 Ом для пар 1,2/4,6 и 2,1/9,7.
ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЯ ДО НЕОДНОРОДНОСТИ
Отечественные импульсные приборы предусматривают два способа измерения расстояния до неоднородности: приближенный по меткам; точный с помощью фазовращателя УИП-КС и по отсчетному устройству Р5-14 с подвижной меткой, имеющей плавный калиброванный сдвиг относительно начала импульсной характеристики.
Приближенное измерение расстояния прибором УИП-КС производится по меткам с интервалами, соответствующими длине кабеля 250 м. Километровые отметки имеют большую амплитуду для удобства отчета. В приборе Р5-14 приближенное измерение расстояния производится по периодическим меткам, имеющим одинаковую амплитуду, с интервалом между ними, зависящим от типа применяемого корректора. Приближенное расстояние до неоднородности, м, определяют по формуле
где а — интервал между метками; Ν' — число целых интервалов до неоднородности; b — цена одного деления на масштабной сетке ЭЛТ: М' — число делений до неоднородности; ξ — коэффициент, равный 1 для пары 2,6/9,4; 0,94 для пары 1,2/4,6 и 0,85 для пары 2,1/9,7.
Точное расстояние до места неоднородности при использовании прибора УИП-КС определяют отчетом времени прохождения импульса до неоднородности и обратно по подвижной шкале фазовращателя в микросекундах, а по неподвижной шкале — в долях микросекунды. Исходя из времени и скорости прохождения импульса определяют расстояние, км, до места неоднородности по формуле
(12.40)
где с — скорость распространения электромагнитных волн в пустоте (скорость света), км/с; εЭКв — эквивалентная диэлектрическая проницаемость изоляции коаксиальных пар; t —время прохождения импульсом расстояния до неоднородности и обратно, с.
При использовании Р5-14 точное расстояние до места неоднородности отсчитывают непосредственно по шкале отсчетного устройства с возможностью измерения до 3200 м.
При измерениях за начало и конец кабеля принимают точки перехода подвижной части импульсной характеристики в неподвижную, которые определяют путем изменения формы кривой путем вращения реохорда R балансного и нагрузочного контуров (см. рис. 12.27). За начало фронта отраженного импульса от неоднородности следует принимать точку, в которой импульс достигает 0,1 амплитуды. Измерение расстояния до неоднородности следует проводить с обязательным применением коррекции отраженных импульсов и при максимальном усилении прибора.
ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ КАБЕЛЯ
При анализе результатов измерений необходимо знать точную длину кабеля, поскольку измеренные значения первичных и вторичных параметров приводят к длине, равной 1 км, для которой указываются нормы в ГОСТ, ОСТ и ТУ.
Длина кабеля (цепи), км, может быть определена:
- по мерной ленте, расположенной под слоями поясной изоляции или под металлической оболочкой. На ленте через 200 мм нанесены условные обозначения предприятия-изготовителя, год изготовления кабеля и деления с цифрами. Разность цифр на ленте на концах А и Б кабеля обозначают длину кабеля с погрешностью до ±0,5%;
- по результатам расчета по формуле
где R20изм — измеренное значение сопротивления внутреннего проводника коаксиальной пары постоянным током, приведенного к 20° С; R20 — среднее значение сопротивления внутреннего проводника пары, Ом/км, постоянному току при 20° С: для КП 2,58/9,4 мм—3,37; для КП 1,2/4,6 мм — 15,59; для КП 2,14/9,7 мм —4,75.
ИЗМЕРЕНИЕ ЗАТУХАНИЯ ОТРАЖЕНИЯ КОАКСИАЛЬНЫХ ПАР
Затухание отражения характеризует степень однородности волнового сопротивления коаксиальной пары при установившемся режиме. При этих измерениях выявляются периодические неоднородности (амплитуды и частоты, на которых они проявляются).
Затухание отражения может быть измерено с помощью метода сравнения или мостового метода с применением преобразования частоты.
Схема измерения методом сравнения представлена на рис. 12.28. Затухание отражения измеряют в диапазоне частот до 100 МГц комплектом аппаратуры фирмы «Сименс», состоящим из генератора уровня W-2072, измерителя уровня Д-2072, переключателя В-2003, магазина затухания Д-117, разветвителя В-2017, измерительного моста Rel-273 и панорамного осциллографа Rel 3D-346 со вставным блоком типа Rel 3D-922.
Рис. 12.28. Схема измерения затухания отражения методом сравнения
Высокочастотный сигнал с генератора качающейся частоты ГКЧ через разветвитель сопротивлений по 75 Ом поступает одновременно на магазин затухания МЗ и мост отражения МО, к которому подключается измеряемая КП с согласованной нагрузкой 75 Ом. Сигналы с выходов моста и магазина затухания поступают на переключающее устройство Я, которое осуществляет их попеременное переключение к индикатору Инд и панорамному осциллографу ПО, где производится наблюдение и сравнение этих сигналов. Вращением курбеля МЗ совмещается измерительная линия на экране (характеристика магазина затухания) с максимальными выбросами частотных рефлектограмм в заданной полосе частот.
Для КП типа 2,6/9,4 по ГОСТ 10971—78 установлен диапазон частот 20... 100 МГц, а для КП типа 1,2/4,6 по ТУ 16Д78-12-91 — 1 ... 40 МГц. Затухание отражения, дБ, рассчитывают по формуле
(12.41)
где амз—затухание магазина; (α0+Δα)—затухание, вносимое мостом отражения (определяется по графику, указанному на приборе на корпусе моста).
Схема измерения затухания отражения мостовым методом с применением преобразования частоты показана на рис. 12.29.
Рис. 12.29. Схема измерения затухания отражения методом преобразования
частоты прибором Р.4-11
Измерение затухания отражения может быть произведено с помощью измерителя комплексных коэффициентов передачи Р4-11, в который входят генератор качающейся частоты ГКЧ, измерительный блок ИБ, рефлектометр Р на частоты 1 ...610 МГц для измерительных трактов с волновым сопротивлением 75 Ом, аттенюатор Д2-27 (3 дБ); аттенюатора Д2-31 (10 дБ) и согласованная нагрузка (75 Ом).
Высокочастотный сигнал генератора качающейся частоты ГКЧ поступает на измерительный блок ИБ, где преобразуется в два сигнала, сдвинутые по частоте один относительно другого на 100 кГц. Один из сигналов через Р поступает на измеряемую коаксиальную КП. В рефлектометре выделяются сигналы, пропорциональные напряжениям падающей (опорной) и отраженной (измерительной) волн. Эти сигналы поступают на смесители опорного и измерительного сигналов, куда в качестве гетеродина подается сигнал, сдвинутый по частоте на 100 кГц. После смесителей сигналы частотой 100 кГц поступают на делительную схему, где производится измерение отношения амплитуд. После детекторов постоянная составляющая напряжения подается на экран ЭЛТ.
Подготовка прибора Р4-11 к работе, его калибровка, а также проведение измерений должны производиться в соответствии с инструкцией по эксплуатации.
Значение затухания отражения определяют суммированием показаний отсчетного устройства со значением, установленным на переключатель «Модуль аВ».
Гарантированные измерения затухания отражения Аотр ограничиваются величинами 32,3... 9,5 дБ. Прибор позволяет также измерять коэффициент стоячей волны (КСВ) от 1,05 до 2,0. Связь между КСВ и Аотр, дБ, определяется соотношением Аотр= 201g(KCB-l)/(KCB+l).
