Szint és csillapítás mérés

Átírás

1 Összeállította: Mészáros István tanszéki mérnök

2 A mérés célja az átviteltechnikai alapméréseknél használt mérőadó és mérővevő megismerése, valamint a különböző csillapítás és szint definíciók méréssel történő igazolása. A távközléstechnikában a villamos jeleket szintekkel fejezzük ki, amely a feszültségek, vagy teljesítmények viszonyának logaritmikus értéke. Feszültségek viszonyítása esetén feszültségszintről, teljesítmények viszonyítása esetén teljesítményszintről beszélünk. A viszonyítási alaptól függően relatív és abszolút szintekről beszélünk. Relatív teljesítményszint A vizsgált helyen mért teljesítmény viszonya egy tetszőleges pont teljesítményéhez Pm p 10lg dbr P 1 Relatív feszültségszint A vizsgált helyen mért feszültség viszonya egy tetszőleges helyen mért feszültséghez U m t 20lg dbr U 1 Abszolút teljesítményszint A vizsgált helyen mért teljesítmény viszonya 1 mw-hoz p Pm 10 lg dbm 1mW Abszolút feszültségszint A vizsgált helyen mért feszültség viszonya az U 0 =775 mv-hoz U m t 20lg dbm 0,775 Relatív szint esetén az áramkör egy tetszőleges pontján mért értékhez, míg abszolút szint esetén a normálgenerátor kimeneti jeléhez viszonyítunk. A normálgenerátor egy olyan eszköz, melynek 600 Ohmos illesztett lezárásán 1 mw teljesítmény jelenik meg. A mérés műszerei ET-90 átviteltechnikai mérőadó és mérővevő. A generátor 0, khz-es sávban pontos méréseket tesz lehetővé folyamatos frekvencia állítási lehetőséggel. A generátor szintjének pontos és gyors beállítását teszi lehetővé a hasonló műszereknél általánosan alkalmazott 10 db-es szintosztó (2) mellett a folyamatos szintszabályozó (4). A kimenőszint folyamatos szabályozása db-es tartományban lehetséges. A mérőadó kimenőjelét két oszcillátor jelének összelebegtetéséből állítja elő, így a kimenőjel frekvenciája pontosan beállítható (6, 13).

3 1. ábra A mérőadó és mérővevő önálló egységet képez, de szinkron üzemmódban közös időalapról működve nagyban megkönnyíthetők a mérések. A kimenőjel frekvenciáját a (8, 10) jelű kijelzők mutatják külön-külön a két oszcillátorét. Az ET-90 mérőhelynél lehetőségünk van arra, hogy - az adó szolgálja, a vevő fogadja - a vevő szolgálja, az adó fogadja a szinkronjelet - csak részleges szinkronizálást végzünk Szinkronizáláskor a szinkron-hüvelyeket (SYNC) csatlakozókábelekkel összekötjük és értelem szerűen az adót és a vevőt a szinkron jel adására, illetve vételére állítjuk. Az adó kimeneti impedanciáját a (1) gombbal, míg szimmetrikus (12), vagy aszimmetrikus kimenetet (11) a (14) kapcsolóval állíthatjuk be. Kezelőszervek: 1 Impedancia váltó 2 Kimeneti szintosztó 3 Ellenőrző kimenet 4 Folyamatos szintszabályozó 5 Üzemmód kapcsoló 6 Frekvencia szabályozó 7 Szinkron csatlakozó 8 Frekvencia kijelző 9 Szintmérő műszer 10 Frekvencia kijelző 11 Aszimmetrikus kimenet 12 Szimmetrikus kimenet 13 Frekvencia szabályozó 14 Szimmetrikus/aszimmetrikus kimenet átkapcsoló Frekvenciaskála hitelesítése

4 Állítsuk mindkét oszcillátor frekvenciaskáláját 0 Hz-re. Ezek után addig forgassuk a 0 Hz feliratú trimmerkondenzátort, amíg a kimeneti szint ellenőrző műszer mutatója lebegés után visszaesik skálájának jelzésű osztására. Ezzel a frekvenciaskála hitelesítését elvégeztük. Frekvencia beállítása Az adó kimeneti kapcsain a két frekvenciaskáláról leolvasható frekvenciák algebrai összege jelenik meg. Kimeneti szint és impedancia beállítása A (14) kapcsolót állítsuk szükség szerint szimmetrikus, vagy aszimmetrikus állásba. Az (1) jelű kimeneti impedancia kapcsolóval állítsuk be a szükséges kimeneti impedanciát feszültségszintes, vagy teljesítményszintes üzemmódban. A (2) és (4) jelű kapcsolókkal állítsuk be a szükséges kimenő szintet. A kimenő szint a (2) jelű kapcsolóval beállított érték és a (9) jelű műszer által mutatott érték algebrai összege. ET-90 átviteltechnikai mérővevő A műszer alkalmas szint-, csillapítás-, és erősítés mérésére a 0, khz-es frekvenciasávban. Az ET-90 mérővevő az ET-90 mérőadóval önálló mérőhelyet alkot, közöttük a szinkron üzemmód mindkét irányban lehetséges. A mérőhely kiegészíthető az ETM-4 mérőmezővel, így egyszerűen mérhetünk impedanciát, szimmetriát, reflexiót és intermodulációs torzítást. A mérővevő alkalmas teljesítmény és feszültségszint mérésére szélessávú és szelektív üzemmódban. 2. ábra A műszer kezelőszervei:

5 1 Bemeneti impedancia kapcsoló 2 Szintosztó kapcsoló 3 Szélessávú szelektív átkapcsoló 4 Szélessávú hitelesítő 5 Szelektív hitelesítő 6 Üzemmód kapcsoló 7 Frekvencia szabályozó 8 Szinkron üzemmód kapcsoló 9 Szinkron csatlakozó 10 Frekvencia skála 11 Szintmérő műszer 12 Aszimmetrikus bemenet 13 Bemeneti választó kapcsoló 14 Szimmetrikus bemeneti csatlakozó 15 Lezárás kapcsoló A mérés kezdete előtt a vevőt hitelesíteni kell szélessávú és szelektív (3) üzemmódban. A vevő szimmetrikus (14) és aszimmetrikus (12) bemenettel rendelkezik. A megfelelő bemenetet a bemenet és transzformátor váltó kapcsolóval (13) lehet kiválasztani. Ez a kapcsoló szimmetrikus bemenet esetén a mérőfrekvenciától függően két különböző bemenő transzformátort kapcsol a bemenetre. A vevő impedanciáját az (1) kapcsolóval lehet beállítani, mellyel azt is megválaszthatjuk, hogy feszültség, vagy teljesítmény szintet mutasson a műszer. Amennyiben nagy impedanciával szeretnénk mérni a bemenetet lezáró kapcsoló segítségével (15) a bemeneti lezáró ellenállást leválaszthatjuk. A vevőt szélessávú, szelektív üzemmódban lehet használni. A megfelelő üzemmódot az üzemmód váltó kapcsolóval (3) lehet kiválasztani.

6 Hitelesítés A mérővevőt használat előtt hitelesíteni kell. Hitelesítés közben a bemeneti csatlakozókat szabadon kell hagyni. Szélessávú szintmérés hitelesítése Állítsuk a (3) kapcsolót állásba. A jelű gomb segítségével állítsuk a műszer mutatóját a jelzésre. Ezzel a szélessávú hitelesítés megtörtént. Szelektív szintmérés hitelesítése Állítsuk a (3) kapcsolót a állásba. Keressük meg a frekvenciahangolóval a hitelesítő oszcillátor 114 khz-es jelét. A gomb segítségével állítsuk a műszer mutatóját pontosan a jelzésre. Ismételje át a szint és csillapítás fogalmakról tanultakat (feszültség és teljesítményszint, abszolút és relatív szint, üzemi-, beiktatási-, maradék csillapítás, ) Mérési feladatok: 1., Oszcilloszkóp és feszültségmérő segítségével ellenőrizze a szintadó és szintvevő működését különböző beállítások esetén. Mérje meg a 0, -3, -6, +3 és +6 db-hez tartozó feszültségeket. Ellenőrizze a jelalakot az adó khz-es állásában 1 khz-en. 2., Határozza meg a rendelkezésre álló négypólus üzemi csillapítását. A négypólusok üzemi csillapítása a=10 lg P 0 /P 1 = 20 lg U 0 / 2U lg Z 2 /Z 1 ahol P 0 a generátor által leadható illesztett teljesítmény. Az összefüggésből kitűnik, hogy a négypólus Z 2 lezáró impedanciája és a generátor Z g impedanciája ismert, akkor az üzemi csillapítás mérése feszültségszint mérésre vezethető vissza. Először a terheletlen generátoron mérünk abszolút feszültségszintet nagy bemeneti ellenállású szintmérővel, majd a Z 2 impedanciával a kimeneten. A módszer hátránya, hogy két szintet kell mérni, így hosszadalmas lehet. Ha mind a két szintet ugyanazzal a szintmérővel mérjük, akkor a szintmérő pontatlansága és frekvenciahibája a mérés pontosságát nem befolyásolja. 3. ábra A mérés során figyelembe kell venni, hogy a mérőgenerátor szintmérőjén leolvasható s U1 feszültségszint nem üresjárásra vonatkozik, hanem illesztett lezárásra, tehát U 1 = U 0 /2. Ezzel az üzemi csillapítás: a= 20 lg U 1 /U lg Z 2 /Z g =s U1 s U2 +10 lg Z 2 /Z g

7 Ha a generátor szintmérőjéről leolvasható feszültségszint 0 db, akkor a= -s U2 +10 lg Z 2 /Z g 3., Határozza meg a rendelkezésre álló négypólus beiktatási csillapítását A négypólus beiktatása előtt és után a négypólus lezárására jutó feszültségek hányadosának logaritmusát beiktatási csillapításnak nevezzük. A mérés során a definíciónak megfelelően először négypólus nélkül, majd beiktatott négypólussal mérünk az előírt lezáró impedancián feszültséget, vagy feszültség szintet. a b = 20 lg U 1 /U 2 = s U1 s U2 db 4. ábra 4., Mérje meg egy adott négypólus maradékcsillapítását A maradékcsillapítás valamely összeköttetés, vagy négypólus üzemi, vagy beiktatási csillapítása 600 -os lezárások között. A mérés során először lemérjük a méréshez használt 600 -os belső ellenállású generátor kimenő feszültségszintjét 600 -os lezáráson. Ezután a generátort az áramkör bemenetére kötve a négypólus 600 -os lezárásán mérünk feszültséget, vagy feszültségszintet. 5. ábra A mért adatokból a maradékcsillapítás: a m = 20 lg U 1 /U 2 = s U1 s U2 Ha a méréshez normálgenerátort és 600 -os szintmérőt használunk, a szintmérőről közvetlenül a maradékcsillapítás olvasható le.

8 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM JÁ GIVI TÁVKÖZLÉSI TANSZÉK Vezetékes Távközléstechnika labor Az elvégzett mérésekről készítsen jegyzőkönyvet, külön kiemelve a mérések értékelését! A méréshez ESCORT-97 típusú digitális multimétert használjon. A DMM AC állásban 40 khz-ig mér, vagyis a műszerek és négypólusok vizsgálatát 40 khz alatti frekvenciájú jellel végezze el. A multiméter kezelő szervei: 1 Háttér világítás KI BE kapcsoló (rövid ideig megnyomva) 1 mp-nél hosszabb ideig benyomva 4 digitről 5 digitre vált a kijelző 2 Rövid ideig megnyomva DC, AC és DC+AC tesztre vált 1 mp-nél hosszabb időre megnyomva KI-BE kapcsolja a csúcstartás tesztet 3 Rövid ideig lenyomva Maximum, Minimum és Átlag érték mérése között vált 1 mp-nél hosszabb időre lenyomva Rögzítés üzemmódba kerül 4 Relatív ( ) mérési mód KI-BE kapcsolása 5 Rövid ideig lenyomva manuális üzemmódban méréshatár váltás 1 mp-nél hosszabb időre lenyomva automatikus méréshatár váltás üzemmódba kerül db mérésnél impedancia váltás 6 Rövid ideig lenyomva kettős kijelzés kombinációinak váltása ACV üzemmódban V-ról db-re váltás 7 Frekvencia, Kitöltési tényező, és Impulzusszélesség mérés váltása 8 Üzemmód választó 1 Kikapcsolt állapot 2 AC feszültség mérés 3 DC, AC vagy DC+AC mérés 4 DC, AC vagy DC+AC mv mérés 5 Ellenállás és vezetés mérés 6 Dióda vagy 10 MHz-es mérés 7 Kapacitás mérés 8 DC, AC vagy DC+AC A mérés 9 DC, AC vagy DC+AC ma mérés 10 Hőmérséklet mérés vagy négyszögjel kimenet A műszernél lehetőség van soros porton keresztül a mérési eredmények PC-re való letöltésre. A DUAL gombot lenyomva tartva kell a műszert az adott mérési állapotba kapcsolni, ezután a kijelzőn az RS232 felirat jelenik meg, vagyis a műszer kész a kommunikációra. A műszerhez tartozó kommunikációs kábelt a PC soros portjához kell csatlakoztatni. Indítsa el a PC-n a DMM Szoftver programot. 8

9 SZÉCHENYI ISTVÁN EGYETEM JÁ GIVI TÁVKÖZLÉSI TANSZÉK Vezetékes Távközléstechnika labor Lépjen be a Sample Interval Mode Setting menüpontba. Állítsa be a Manual Sampling módot, így lehetőség van a mérési eredményenkénti manuális rögzítésre. A Start Recording gombbal indítsa el a mérési eredmények gyűjtését, majd a RECORD gombbal egyenként mentheti az eredményeket. A Stop Recording gombbal A Make Report gombbal állítsa le az adatgyűjtést. a rögzített mérési eredményeket *.txt fájlba mentheti. 9