Принцип действия прибора ИПИМ

Измеритель проходящей импульсной мощности предназначен для измерения мощности падающей волны икоэффициента бeryщей волны по напряжению (КБВн) в коаксиаль­ном 75-омном тракте передающего устройства.

Принцип работы прибора заключается в следующем. Направленный ответвитель, включенный в передающий тракт, с затуханием примерно 40 дб и направленностью не менее 20 дб, ответвляет часть мощности падающей или отраженной волны, в ре­зультате чего на нагрузке (75 Ом) направленного ответвителя образуется импульсное высокочастотное напряжение, пропорцио­нальное корню квадратному от величины мощности.

Это напряжение детектируется высокочастотным диодом, на нагрузке которого образуются видеоимпульсы. Meжду направлен­ным ответвителем и высокочастотным диодом включен RС-делитель предназначенный для компенсации частотной зависимости коэффи­циента переходного затухания направленного ответвителя в ра­бочем диапазоне частот.

Полученные на нагрузке высокочастотного диода видеоим­пульсы поступают на измерительный блок, который представляет из себя пиковый вольтметр. Измерительный прибор блока имеет две шкалы. Одна шкала градуирована в единицах мощности, вто­рая шкала - в относительных единицах КБВн.

При измерении мощности петля связи направленного ответвителя устанавливается в положение, при котором направленный ответвитель реагирует только на мощность падающей волны, и по прибору отсчитывается мощность падающей волны (Р_п).

Для определения проходящей активной мощности (Р_а) необхо­димо знать величину отраженной мощности (Р_о) или КБВн антенно-фидерного тракта.

Эти две величины могут быть определены, если петлю связи направленного ответвителя повернуть на 180° по сравнению первоначальным положением.

Таким образом, величина активной мощности (Р_а) может быть определена по двум формулам:

 

P_а = P_п – P_о, (1)

 

_. (2)

 

где Р_а - активная мощность, кВт;

Р_п - мощность падающей волны, кВт;

Р_о - мощность отраженной волны, кВт;

КБВн - коэффициент бегущей волны по напряжению.

 

Высокочастотный блок ВИ-001

Высокочастотный блок ВИ-001 предназначен для ответвления части высокочастотной мощности из тракта передатчика, выделения падающей или отражённой мощности из передающего тракта и детектирования ответвлённого сигнала.

Блок ВИ-001 изображён на рис. 4

Конструктивно блок разделяется на следующие элементы:

а) направленный ответвитель;

б) высокочастотный элемент;

в) электромагнит;

Направленный ответвитель

Направленный ответвитель включается в высокочастотный тракт передатчика и предназначен для ответвления части высокочастотной мощности падающей или отражённой волны в зависимости от положения петли связи. Изменение положения петли связи на 180^о производится с помощью механизма, расположенного на корпусе ответвителя.

В приборе использован направленный ответвитель с поворотной петлёй связи и емкостным зондом. Длина петли связи во много раз меньше минимальной длины волны. Такой направленный ответвитель обладает высокой направленностью, но имеет зависимость коэффициента переходного затухания по частотному диапазону.

При увеличении частоты в направленном ответвителе пропорционально растёт наводимая электродвижущая сила (ЭДС) и уменьшается коэффициент переходного затухания направленного ответвителя.

В боковое плечо направленного ответвителя включён реостатно-ёмкостный делитель, напряжение на выходе которого имеет обратную зависимость.

При сочетании реостатно-ёмкостного делителя с направленным ответвителем получается слабо выраженная частотная зависимость переходного затухания во всём рабочем диапазоне.

Направленный ответвитель отбирает часть высокочастотной мощности, проходящей по линии передач, за счёт электрической и магнитной связи коаксиальной вставки с основным трактом.

Электрическая связь обеспечивается конструктивной ёмкостью, выполненной в виде зонда, магнитная связь – индивидуальностью, выполненной в виде петли.

Напряжения, наводимые в петле и в зонде, складываются на общей активной нагрузке. Величина и фаза вектора напряжения, наводимого за счёт ёмкостной связи, не зависит от угла поворота зонда.

Величина и фаза вектора напряжения, наводимого за счёт магнитной связи, зависит от угла поворота петли и изменяется по закону косинуса. В результате сложения этих двух векторов, при условии, что они равны по абсолютной величине, получаем направленную зависимость наводимого напряжения падающей и отражённой волны в зависимости от угла поворота петли.

Таким образом конструктивно петлю связи можно установить в направленном ответвителе так, что, наводимые падающей волной, напряжения Е_c и E_L будут складываться на резисторе, а напряжения, наводимые отражённой волной, взаимно уничтожаются.

Если повернуть петлю связи на 100^о, произойдёт сложение напряжений Е_c и E_L для отражённой волны и уничтожение (вычитание) Еc и E_L для падающей волны.

Направленность в децибелах определяется по формуле:

. (3)

Конструктивно размеры основных элементов направленного ответвителя, определяющих величину связи, выбраны из условия получения минимально-допустимой величины наводимого напряжения, которое необходимо для обеспечения работы детектора на линейном участке характеристики.

Направленный ответвитель выполнен в виде отдельного элемента (рис. 4. 1), который сочленяется с высокочастотным элементом (2) с помощью коаксиального разъёма. На поворотной части (6) ответвителя размещены:

Коаксиальная вставка (5), ёмкостный зонд, петля связи и резистор.

Для создания магнитной связи в стенке коаксиального тракта прорезаны щели. Зонд опускается в отверстие, прорезанное в наружной стенке коаксиала.

Высокочастотный элемент.

Высокочастотный элемент состоит из реостатно-ёмкостного делителя и детектирующего диода.

Реостатно-емкостной делитель состоит из резистора R7,включенного последовательно в коаксиальную линию, и конструктивной емкости C2, RC-делитель предназначен для выравнивания коэффициента переходного затухания направленного ответвителя в частотном диапазоне.

Расчет емкости делителя произведен на основании соотношения

, (4)

где N-затухание делителя, дБ;

f -частота сигнала, проходящего через направленный ответвитель в антенну, Гц;

C-величина конструктивной емкости, ф;

R-сопротивление резистора, входящего в делитель, Ом;

 

Высокочастотный элемент имеет коаксиальную конструкцию. Волновое сопротивление коаксиальной линии – 75 Ом. Для обеспечения хорошего согласования входа высокочастотного элемента наружный проводник коаксиальной линии сделан в виде экспоненциального конуса. Емкость реостатно-емкостного делителя образована фторопластовыми шайбами.

Детектирование высокочастотного сигнала производится с помощью диода Л2. Между анодом диода и конструктивной емкостью включен антирезонансный резистор R6. С наружной стороны высокочастотного элемента, выше конструктивной емкости,расположен фланец для крепления электромагнита.

Высокочастотный элемент расположен в центре корпуса. На внешней стороне корпуса расположены две высокочастотные розетки и вилка. Розетка Ф1 служит для снятия сигнала на измерительный блок БТ-006, розетка Ф2 – для снятия сигналана блок допускового контроля БК-005.

Питание высокочастотного элемента осуществляется с измерительного блока БТ-006 через вилку Ш1.

Внутри корпуса размещена радиолампа, обе половины которой работают по схеме катодных повторителей.

Электромагнит ЕЛЗ.254.020

Электромагнит предназначен для подачи калибрующего напряжения относительно корпуса на анод диода Л2.

Конструктивно электромагнит состоит из цилиндрического наружного магнитопровода, торцы которого оформлены в виде фланцев. Одним фланцем электромагнит крепится к высокочастотному элементу.

На втором фланце крепится контактная колодка. Якорь электромагнита несет изолированный от корпуса электрический контакт, с помощью которого и осуществляется подача калибрующего напряжения на анод диода Л2.Обмотка электромагнита размещена на латунной катушке. Сопротивление обмотки постоянному току составляет 90 Ом 5 Ом. Напряжение срабатывания электромагнита минус 27 В.

Измерительный блок БТ-006

Блок БТ-006 предназначен для измерения величины мощности и коэффициента бегущей волны по напряжению (КБВн).

Конструктивно и электрически блок БТ-006 разделяется на следующие элементы;

а) линейка импульсного вольтметра

б) линейка анодного стабилизированного выпрямителя 200 В 120 мА;

в) линейка стабилизированного накального напряжения 6,3 В 8 А.

Основным назначением измерительного блока является измерение амплитуды видео импульсов, поступающих с выхода блока ВИ-001, который производятся с помощью импульсного вольтметра.

При измерении мощности ручку галетного переключателя В3 установить в положение МОЩНОСТЬ. Тумблер В1 установить в положение выбранного канала АЗИМУТ (азимутальный) или ДАЛЬН. (дальномерный). Ручки ПАТ.-ОТР. на блоках ВИ-001 установить в положение ПАД. (падающая волна). Подсоединить кабели между двумя блоками ВИ-001 и блоком БТ-006 согласно схеме. Прибор готов к измерению мощности падающей волны.

Работа пикового вольтметра основана на принципе накоплении заряда на конденсаторе диодного накопительного каскада с последующим измерением величины напряжения на этом

конденсаторе с помощью усилителя постоянного тока, собранного по балансной схеме.

Резистор R2 РЕГУЛИР. НУЛЯ (регулировка нуля) предназначен для симметрирования обеих половин лампы Л2 (грубая балансировка УПТ).

Резистор R2 совместно с регулируемым резистором R11 НУЛЬ ПРИБОРА, находящимся на лицевой панели блока БТ-006, образуют делитель напряжения, которое обеспечивает точную балансировку схемы, то есть установку стрелки индикаторного прибора на нуль шкалы.

В положении КБВн галетного переключателя В3 производится измерение КБВн передающего тракта. Для этого необходимо галетный переключатель В3 поставить в положение КБВн, ручку ПАД.- ОТР. на блоке ВИ-001 установить в положение ПАД. (падающая волна) и потенциометром КБВн, находящемся на передней панели блока БТ-006, установить стрелку прибора на шкале КБВн на нуль. Затем ручку ПАД. - ОТР. установить в положение ОТР. (отраженная волна), при этом петля связи направленного ответвителя повернется на 180^о .

В этом положении петли направленный ответвитель обладает малым коэффициентом затухания для отраженной волны и большим коэффициентом для падающей волны. По нижней шкале прибора (шкала КБВн) произвести отсчет величины КБВн передающего тракта.

В положении галетного переключателя КОНТРОЛЬ производится проверка коэффициента передачи измерительной схемы стабилизированным напряжением 6,3 В 400 Гц. В этом положении на анод ВЧ диода, находящегося в блоке ВИ-001, с помощью электромагнита подается калибровочное стабилизированное напряжение 6,3 В 400 Гц. Если коэффициент передачи схемы не изменился во времени, то стрелка индикаторного прибора покажет определенную величину мощности P₁, которая была установлена резистором R2 или R4, после калибровки прибора методом сравнения по калориметрическому измерителю мощности (эта величина мощности записана в графе КОНТРОЛЬ таблицы калибровки диодов для соответствующего диода и канала. Таблица помещена в формуляре радио маяк).

Если коэффициент передачи измерительной схемы уменьшился, то измерительный прибор покажет какую-то величину мощности P₂, что будет указывать о наличии ошибки в измерении. Для ликвидации этой ошибки необходимо галетный переключатель поставить в положение КАЛИБРОВКА и резистором R5 или R7, находящемся в блоке, установить первоначальное показание индикаторного прибора P₁^I. Величина P₁^I должна быть зафиксирована в момент калибровки по калориметрическому измерителю мощности (эта величина мощности записана в графе КАЛИБРОВКА таблицы калибровки диодов для соответствующего диода и канала).

В случае, если ошибка, вызванная изменением коэффициента передачи, будет более 30 %, то есть

(5)

где δ-величина ошибки, вызванная изменением коэффициента передачи, %,

 

то необходимо проверить лампы блока БТ-006 и лампу Л2 блока ВИ-001 соответствующего канала, несправные лампы заменить.

Если сшибка δ после смены указанных ламп будет опять более 30 %, следует сменить и лампу Л1 в блоке ВИ-001. После смены ламп, необходимо записать формуляр прибора или журнал радиомаяка величину показателя индикаторного прибора в положение КОНТРОЛЬ. Это будет новое значение P₁. Относительно этой величины необходимо производить отсчёт ошибки старения (δ).

Далее, после смены диода, галетный переключатель поставить в положение КАЛИБРОВКА и резистором R5 или R7 установить показания индикаторного прибора на величину, которая указана в таблице калибровке диодов, приведённой в формуляре на радиомаяк.