Miernictwo_05 Generatory.pdf

Miernictwo

POZNAJEMY PRZYRZĄDY

POMIAROWE

W poprzednim artykule cyklu, omawiającego

różne przyrządy pomiarowe, przedstawiliśmy urzą−

dzenia będące źródłami sygnałów, czyli generato−

ry. Generatory sygnałowe należą do ostatniej grupy

źródeł sygnałów, klasyfikownych według zakresu

częstotliwości sygnałów jakie mogą wytwarzać.

Najczęściej spotykane generatory sygnałowe to

urządzenia wytwarzające sygnały o częstotliwoś−

ciach należących do pasma tzw. częstotliwości ra−

diowych. Na Międzynarodowej Konferencji Radio−

wej w Atlantic City w 1947 r. przyjęto podział za−

kresu częstotliwości radiowych na poszczególne

pasma. Częstotliwości mniejsze od 30 kHz zaliczo−

no do pasma częstotliwości bardzo niskich VLF.

Częstotliwości należące do zakresu od 30 do 300

kHz nazwano falami niskimi LF, a należące do za−

kresu 300 − 3000 kHz, falami średnimi MF. Pozo−

stałe zakresy to odpowiednio fale wysokie HF (3 −

30 MHz), bardzo wysokie VHF (30 − 300 MHz), ul−

trawysokie UHF (300 − 3000 MHz), super wysokie

(3 − 30 GHz) oraz nadzwyczaj wysokie EFH (3 −

300 GHz). Najczęściej jednak mamy do czynienia

z klasyfikacją ustaloną jeszcze wcześniej bo na

Międzynarodowej Konferencji CCIR. Ustalono na

niej, że fale radiowe dzielą się na fale: długie (od

10 do 100 kHz, średnie (od 100 do 1500 kHz), fale

pośrednie (od 1500 do 6000 kHz), krótkie (od 6 do

30 MHz) i bardzo krótkie (powyżej 30 MHz). Te

ostatnie są często nazywane falami ultrakrótkimi.

Stacje nadawcze UKF działające w Polsce nadają

albo w tzw. pasmie OIRT (od 65,5 do 74 MHz) albo

w pasmie CCIR (od 87,5 do 108 MHz). Stacje nada−

jące na falach długich nadają najczęściej w zakre−

sie od 150 do 285 kHz, a na falach średnich od 525

kHz do 1605 kHz. Zakres fal krótkich podzielono

na 9 wąskich pasm: 11m, 13m, 19m, 25m, 31m,

41m, 49m i 75m. Stacje telewizyjne nadają w za−

kresie częstotliwości od 40 do 960 MHz. Telewizja

satelitarna wykorzystuje częstotliwości mikrofalo−

we tj. częstotliwości powyżej 1 GHz.

Generatory sygnałowe, w porównaniu z genera−

torami akustycznymi czy funkcyjnymi, to urządze−

nia dużo bardziej skomplikowane a więc dużo

droższe. Jakkolwiek, prosty generator sygnałowy,

w zasadzie próbnik, jest w stanie skonstruować na−

wet początkujący radioamator.

Najczęściej stosowane generatory sygnałowe

wytwarzają sygnały o częstotliwościach należą−

cych do pasma o górnej granicy nie przekraczają−

cej 110 MHz. Pozwala to na testowanie większości

popularnych urządzeń radiowych. Sygnały wytwa−

rzane przez te urządzenia muszą całkowicie odpo−

wiadać sygnałom wytwarzanym przez radiowe sta−

cje nadawcze i to nie tylko pod względem częstot−

liwości lecz także pod względem kształtu tj. powin−

ny być odpowiednio zmodulowane.

Typowy generator sygnałowy powinien umożli−

wiać wytworzenie sygnału zmodulowanego ampli−

tudowo (AM) lub częstotliwościowo (FM). Źródło

sygnału modulującego jest najczęściej umieszczo−

ne w urządzeniu, jakkolwiek generator powinien

mieć specjalne wejście tj. gniazdo do dołączenia

zewnętrznego źródła modulacji, czasem osobne do

modulacji typu AM i osobne do modulacji FM.

Dzięki temu możemy wytworzyć sygnał zmodulo−

wany o kształcie bardziej odpowiadającym na−

szym indywidualnym wymaganiom, niż gdybyśmy

chcieli skorzystać z wewnętrznego źródła modula−

cji. Jak już wspomniano generator sygnałowy ma

swój wewnętrzny generator akustyczny. Nawet

w najdroższych rozwiązaniach generatorów sygna−

łowych ma się zwykle do wyboru parę częstotli−

wości sygnału modulującego np. 400 Hz i 1 kHz.

Efektywność procesu modulacji jest określana

terminem głębokości modulacji (w przypadku mo−

dulacji typu AM) oraz dewiacji częstotliwości (w

przypadku modulacji typu FM). Parametry te moż−

na regulować płynnie lub korzystać z nastaw fab−

rycznych (czyli najczęściej używanych wartości

głębokości i dewiacji) umieszczonych w pamięci

generatora sygnałowego.

Kompletny, zmodulowany sygnał, imitujący syg−

nał stacji nadawczej otrzymuje się na gnieździe

wyjściowym generatora, zwykle o impedancji wy−

jściowej 50 W . Poziom tego sygnału można regulo−

wać w pewnych granicach. Można go też odczytać

na wskaźniku poziomu w jaki zwykle jest wyposa−

żony generator sygnałowy. W starszych konstruk−

cjach do odczytu głębokości modulacji, dewiacji

oraz poziomu sygnału wyjściowego stosowano

mierniki analogowe (wskazówkowe). Obecnie do

tego celu stosuje się wskaźniki cyfrowe.

Do podstawowych parametrów charakteryzują−

cych generator sygnałowy należą: sposób wytwa−

rzania częstotliwości fali nośnej; zakres, rozdziel−

czość oraz dokładność wytwarzanych częstotli−

wości; zakres regulacji dewiacji FM (w kHz) i głę−

bokości modulacji (w %), zakres regulacji poziomu

wyjściowego (w dBm) oraz funkcje użytkowe jak

np. liczba oraz sposób wykorzystania pamięci, za−

bezpieczenia oraz dane dotyczące współpracy

z komputerem (złącze interfejsu szeregowego

RS232C lub GPIB). Szczególnie istotne są dane od−

nośnie poziomu wyjściowego. Oprócz wymienio−

nego już zakresu regulacji podaje się rozdzielczość

z jaką można ustawić poziom wyjściowy, dokład−

ność, zniekształcenia tj. poziom tzw. harmonicz−

nych oraz subharmonicznych a także pozostałości

procesu modulacji. W grupie parametrów dotyczą−

cych modulacji podaje się oprócz zakresu modula−

cji rozdzielczość, dokładność oraz zniekształcenia

(w %).

Standardowy generator sygnałowy, przeznaczo−

ny do serwisu wielozakresowych odbiorników ra−

diowych, radiostacji typu CB czy telefonów bez−

przewodowych powinien wytwarzać sygnały

CZĘŚĆ 5

Generatory

sygnałowe

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/96

Miernictwo

o częstotliwościach od 100kHz do 110MHz, zmo−

dulowanych amplitudowo i częstotliwościowo. Po−

nadto, powinien być wyposażony w koder sygnału

stereofonicznego. Do testowania odbiorników ra−

diowych, wzmacniaczy, fitrów i innych układów

elektronicznych pracujących w pasmach AM, FM

oraz telewizyjnych nadają się generatory sygnało−

we “pokrywające” pasmo częstotliwości od 10 kHz

do 260 MHz. Natomiast do serwisu telefonów bez−

przewodowych pracujących na wyższych częstot−

liwościach (np. ok. 900 MHz) oraz telefonów ko−

mórkowych stosuje się generatory sygnałowe wy−

twarzające sygnały należące do zakresu częstotli−

wości np. od 200 kHz do 1,1 GHz. Im górna częs−

totliwość graniczna generatora sygnałowego wy−

ższa tym generator droższy.

Na rysunku 1 przedstawiono wygląd płyty czo−

łowej nowoczesnego generatora sygnałowego wy−

twarzającego na swoim wyjściu (37) sygnał zmodu−

lowany amplitudowo lub częstotliwościowo (w

tym też sygnał stereofoniczny) w zakresie częstotli−

wości od 100 kHz do 110 MHz. Częstotliwość tę

można ustawiać z tzw. rozdzielczością równą 100

Hz poniżej 35 MHz i z rozdzielczością 1 kHz po−

wyżej 35 MHz. Urządzenie wyposażono aż

w cztery wskaźniki cyfrowe typu LED, oraz szereg

pojedynczych diod świecących. Najważniejszy

z nich (19), o długości 7 cyfr, służy do kontroli

ustawionej częstotliwości. Na innym wskaźniku

(11) można odczytać aktualnie stosowaną wartość

modulacji, a na wskaźniku (32) wartość poziomu

sygnału wyjściowego. Częstotliwość sygnału gene−

ratora można ustawiać wieloma sposobami: płyn−

nie za pomocą pokrętła (30), skokowo przy pomo−

cy przycisków góra − dół (31) w połączeniu z syste−

mem kursorów (29) lub wprowadzać bezpośrednio

z klawiatury numerycznej (20), (24). W podobny

sposób można ustawiać poziom sygnału wyjścio−

wego: pokrętłem (30), przyciskami (34) i klawiaturą

(21), (21). Typ jednostki poziomu można wybrać za

pomocą przycisku (36). Ponadto często używane

wartości poziomu mogą być zapamiętane w czte−

rech pamięciach i wywoływane za pomocą przy−

cisków (33).

Osobnego omówienia wymaga sposób ustawia−

nia rodzaju i wartości modulacji. Przycisk (14) słu−

ży do ustawienia źródła modulacji tj. źródła we−

wnętrznego o częstotliwości 1 kHz i 400 Hz albo

zewnętrznego, dołączonego do gniazda (9), nato−

miast przyciski (15) do wyboru rodzaju modulacji

AM lub FM. Wartość modulacji tj. głębokości i de−

wiacji można wprowadzać, podobnie jak w przy−

padku częstotliwości i poziomu wyjściowego, bez−

pośrednio z klawiatury (23), (24), za pomocą po−

krętła (30) lub za pomocą przycisków “góra−dół”

(31). Ponadto cztery pamięci (13) umożliwiają za−

pamiętanie do czterech najczęściej używanych

wartości modulacji i przywołanie ich w razie po−

trzeby.

Na tym jednak nie kończą się funkcje

“pamięciowe” generatora. Wyposażono go bo−

wiem jeszcze w 100 pamięci. W każdej z nich

można zapamiętać komplet nastaw wszystkich ele−

mentów regulacyjnych na płycie czołowej genera−

tora. Adres pamięci od 0 do 99 ustawia się za po−

mocą przycisków (6), tj zwiększa o 1 lub 10, i wy−

świetla na wskaźniku (3). Można go też wprowa−

dzić bezpośrednio z klawiatury (22), (24). Do pro−

gramowania czyli zapisu w pamięci oraz odczytu

służy zespół przycisków (4, 5, 7, 8).

Opisywany generator może pracować niezależ−

nie (tryb local) lub być też (jako element całego sys−

temu pomiarowego zawierającego np. zasilacz,

multimetr stacjonarny, oscyloskop) sterowany

przez komputer klasy PC (tryb remote − zdalne ste−

rowanie). W tym ostatnim przypadku komunikacja

z komputerem dokonuje się za pośrednictwem in−

terfejsu GPIB. Do przełączenia trybów pracy służy

przycisk (2).

Leszek Halicki

Rys. 1. Wygląd płyty czołowej typowego generatora sygnałowego na przykładzie generatora firmy Credix.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 5/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: