Диапазоне радиочастот

Аппроксимацию функции преобразования линейной зависимостью будем называть линейной аппроксимацией. Однако линейная аппроксимация не всегда приемлема, так как при значительных отклонениях аппроксимируемой функции от линейной возникают большие погрешности аппроксимации. Тогда прибегают к аппроксимации более сложными функциями, в том числе степенными, экспоненциальными, тригонометрическими, дробно-линейными во всем диапазоне преобразования или с разбивкой на несколько участков и аппроксимацией каждого участка отдельной базисной функцией.

Измерительные преобразователи неэлектрических величин в электрическое сопротивление R (x) имеют ограниченное значение измерительного тока. Поэтому важно обеспечить, чтобы во всем рабочем диапазоне преобразования его значение не превышало допустимого. При заданном напряжении U питания моста максимальное значение тока через преобразователь

где R (х)ср = 0,5 [R (х)тах + R (*)minl — среднее значение сопротивления преобразователя в диапазоне преобразования; Rrp — эквивалентное входное сопротивление измерительного трансформатора тока с учетом вторичной нагрузки (Rn + /?эк).

Измерительные преобразователи неэлектрических величин в электрическое сопротивление R (х) имеют ограниченное значение измерительного тока. Поэтому важно обеспечить, чтобы во всем рабочем диапазоне преобразования его значение не превышало допустимого. При заданном напряжении U питания моста максимальное значение тока через преобразователь

где R (я)ср = 0,5 [R (х)та* + R (x)min] — среднее значение сопротивления преобразователя в диапазоне преобразования; ^тр — эквивалентное входное сопротивление измерительного трансформатора тока с учетом вторичной нагрузки (Rn + R3K).

По принципу считывания схема ПНК, приведенная на 3.44, содержит т резистивных делителей эталонного напряжения и столько же схем сравнения. Число т определяется количеством дискретных значений преобразуемого напряжения в полном диапазоне преобразования, т. е. если максимальное значение напряжения U3, а допустимая погрешность преобразования L\U, то т = UJ&u — 1. Напряжения эталонных делителей удовлетворяют соотношению U3

Погрешность коэффициента передачи в диапазоне преобразования сигнала вызывает постоянное относительное отклонение

Нелинейность 8л характеризует идентичность минимальных приращений выходного сигнала во всем диапазоне преобразования и определяется как наибольшее отклонение выходного сигнала от прямой линии абсолютной точности, проведенной через ноль и точку максимального значения выходного сигнала. Значение нелинейности не должно превышать ±0',5 единицы МЗР.

Погрешность преобразования ЦАП принято делить на дифференциальную и погрешность нелинейности. С ростом кода на входе ЦАП растет и выходное напряжение, однако при увеличении напряжения могут быть отклонения от линейной зависимости. Погрешностью нелинейности называют максимальное отклонение выходного напряжения от идеальной прямой во всем диапазоне преобразования.

Практическая схема ЦАП с параллельными делителями напряжения приведена на 27.6. Каждый делитель состоит из двух сопротивлений R, и R'h сумма которых остается постоянной во всем диапазоне преобразования. Коэффициент передачи каждого звена делителя определяется по формуле

где цю=4я-10-7= 12,556-К)-7 Гн/м —магнитная постоянная вакуума. Относительную магнитную проницаемость ц, как правило, следует полагать равной единице, поскольку большинство диэлектриков в диапазоне радиочастот не проявляют собственных магнитных свойств.

Ламповые генераторы являются источниками питания индукционных установок в диапазоне радиочастот. Нормами на индустриальные радиопомехи выделено несколько льготных полос с повышенным допустимым излучением. Средние точки полос: 0,066; 0,44; 0,88; 1,76; 5,28; 13,56; 27,12; 40,68 и 81,36 МГц. Для индукционного нагрева используются в основном частоты 0,066 и 0,44 МГц. Частоты 0,88—5,28 МГц применяются для специальных высокочастотных процессов (получение индукционной плазмы, сварка тонких изделий, плавка окислов и т. д.). Более высокие частоты используются для нагрева диэлектриков [10, 41].

Другим недостатком систем, построенных на принципе дискретизации, является необходимость значительного расширения спектра сигналов по сравнению со спектром передаваемой информации. Особенно нежелательно расширение спектра сигналов, излучаемых в пространство. При этом возрастает уровень шумов и помех на входе приемного устройства. Могут создаваться также дополнительные помехи радиосредствам, работающим в близком диапазоне радиочастот. Следовательно, могут нарушаться условия их электромагнитной совместимости, под которой понимают возможность одновременной работы радиосредств различного назначения при отсут-•ствии взаимных помех между ними, обусловленных паразитными внеполосными излучениями (см. § 3.2).

Стабильность частоты L^-генераторов определяется стабильностью параметров колебательного коктура и его добротностью Q, которая, как указано в § 10.9, на низких частотах не может быть сделана достаточно большой. Поэтому LC-генераторы применяются главным образом в диапазоне радиочастот. Для генерации синусоидальных колебаний низко! частоты (например, в звуковом диапазоне и ниже) широко применяются генераторы с реостатно-ем-костной настройкой или генераторы RC.

Специализированные ЭСЧ предназначены, как правило, для работы в режиме .измерения частоты. Они значительно проще универсальных и уступают им по техническим характеристикам. Специализированные ЭСЧ предназначены для замены резонансных волномеров во всем диапазоне радиочастот от 100 кГц до 70 ГГц. На ОВЧ в специализированных ЭСЧ применяются гетеродинные преобразователи частоты.

щего элемента. Изменение величины опорного напряжения позволяет плавно измерять уровень выходного напряжения в сравнительно небольших пределах. Для установки требуемого уровня выходного напряжения или мощности в широком диапазоне его изменения служит обычно выходной плавный или ступенчатый аттенюатор с электрическим управлением. В диапазоне радиочастот в качестве управляемых элементов плавного аттенюатора применяются управляемые полупроводниковые резисторы, в том числе терморезисторы и фоторезисторные оптроны, а также полупроводниковые диоды и транзисторы. В СВЧ-диапазоне широко применяются плавные аттенюаторы на pin-диодах. Ступенчатые аттенюаторы выполняются в виде Т-, П- или Г-образных звеньев из прецизионных резисторов, они являются наиболее точными, но имеют малое быстродействие, так как для их переключения используются электромеханические реле.

В. П. Вологдиным и его сотрудниками были разработаны теоретические основы выбора частоты источников питания закалочных установок [1]. На основе выводов разработанной теории определилась шкала частот. Появились также тиристорные преобразователи (пока опытные образцы), используемые для поверхностной закалки на частотах 0,8—1,3 и 2,5 кГц. Подготавливается выпуск тиристорных преобразователей на частоту 8 кГц. В диапазоне радиочастот выпускаются серийно ламповые генераторы на частоту 70 и 440 кГц.

В настоящее время для усиления и генерирования маломощных электрических сигналов в основном используют транзисторы, а сигналов, мощность которых превосходит 100 Вт, — по-прежнему только лампы. Транзисторы генерируют и усиливают электрические сигналы в диапазоне частот до 10 ГГц при выходной мощности доли ватта, а лампы работают во всем диапазоне радиочастот — до 3 ТГц при выходной мощности, достигающей сотен киловатт в непрерывном режиме и нескольких мегаватт — в импульсном.

Радиопомехами являются все виды электромагнитных сигналов в диапазоне радиочастот, исключая радиоизлучение, на которое в данный момент настроен приемник. Помехи в значительной степени осложняют прием радиосообщений, а в некоторых случаях делают его невозможным. Наиболее существенны следующие радиопомехи:

Квадратурные сигналы диапазона радиочастот. В диапазоне радиочастот (выше нескольких мегагерц) формирование пары квадратурных сигналов синусоидальной формы снова достаточно тривиальная задача; в этом случае используются приборы, которые называются квадратурными гибридными схемами (или квадратурные расщепитель/объединитель). На низкочастотной границе радиочастотного диапазона (от нескольких мегагерц до, может быть, 1 ГГц) они принимают форму небольших трансформаторов с магнитным сердечником, в то время как на более высоких частотах нужно найти их воплощение в форме полосковых линий передачи (полоски и печатные проводники, изолированные от заземленной подложки) или световодов (полая прямоугольная трубка). Эти вопросы снова будут рассмотрены в гл. 13. Методика достаточно узкополосная, типовая ширина рабочей частоты не превышает октаву (т.е. соотношение частот 2: 1).

Устройства силовой электроники вследствие процессов быстрого включения и выключения тиристоров в цепях, содержащих индуктивности и емкости (особенно паразитные), генерируют высокочастотные колебания, которые распространяются или по токоподводящим цепям, или за счет излучения и влияют на работу различных электронных устройств, расположенных как внутри, так и вне преобразователя. Такие колебания в диапазоне радиочастот могут вызывать нарушения радиосвязи.