Прямой метод измерения

Прямой метод измерения, называемый также методом двух вольтметров, либо методом двойного детектирования, основан на выделении напряжения, пропорционального огибающей, и измерении его параметров, соответствующих параметрам АМ колебания. Схема, поясняющая реализацию метода, приведена на рис. 31. Здесь диод и резистор образуют детектор средневыпрямленных значений. Для обеспечения линейности его характеристики используется резистор с большим (10 – 20 кОм) сопротивлением и сравнительно большое, порядка 5 В, среднее значение амплитуды входного AM колебания (рис. 32, а).

Рис. 31. Схема реализации метода двух вольтметров

На резисторе выделяются положительные полуволны этого колебания (рис. 32, б). Далее включен развязывающий резистор, который служит для исключения влияния последующего фильтра нижних частот на работу детектора. Напряжение на выходе фильтра (рис. 32, в) при линейном детектировании – средневыпрямленное значение AM колебания. Как известно, средневыпрямленное значение гармонического напряжения связано с его амплитудой коэффициентом формы – 0,636 при двухполупериодном выпрямлении:

Рис. 32. Осциллограммы, поясняющие метод двух вольтметров

В данном случае выпрямление однополупериодное, т.е. это коэффициент 0,318. Напряжение на выходе фильтра совпадает по форме с огибающей положительных полуволн AM колебания. Среднее значение этого напряжения U_o, пропорционально среднему значению амплитуды Е_o, оно измеряется вольтметром постоянного напряжения, показанным на схеме (рис. 31). В точку «г» схемы через конденсатор проходит переменная составляющая выходного напряжения фильтра U(t) пропорциональная переменной составляющей огибающей E(t) – E₀ AM колебания (рис. 32, г). Пиковым (амплитудным) вольтметром можно измерить амплитуду положительной полуволны выходного напряжения U₁, пропорциональную ΔЕ_в = Е_мах – Е₀, или амплитуду отрицательной полуволны U₂, пропорциональную ΔЕ_н= Е₀ – Е_мин. По результатам измерений двумя вольтметрами определяются коэффициенты амплитудной модуляции:

M_В = U₁/U₀, M_Н = U₂/U₀ .

Для получения прямого отсчета напряжение U_o поддерживается постоянным путем ручной регулировки уровня AM сигнала на входе детектора или с помощью системы автоматической регулировки усиления – усилителя с АРУ. Для измерения среднеквадратичного коэффициента амплитудной модуляции M_cкз вместо выходного пикового вольтметра используется квадратичный. Наличие на выходе схемы (рис. 31) напряжения, линейно связанного с огибающей, позволяет исследовать форму огибающей, например, с помощью осциллографа, а также измерять коэффициент гармоник амплитудной модуляции КАМ с использованием измерителя нелинейных искажений или анализатора спектра. Измерителем нелинейных искажений осуществляется прямое измерение коэффициента гармоник. При этом минимальное измеряемое значение КАМ должно быть, по крайней мере, в 3 раза больше суммарного собственного коэффициента гармоник измерительного устройства, выполненного по рассмотренной схеме (рис. 31), и измерителя нелинейных искажений.

Определяющим является коэффициент гармоник детектора, который составляет 0,4 % при M = 30 % и 1 % при M = 90 %. При измерении коэффициента амплитудной модуляции погрешность определяется указанной выше нелинейностью детектора и погрешностями вольтметров. При использовании аналоговых вольтметров результирующая погрешность составляет 5 %, при использовании цифровых вольтметров – (2 – 3) %.

Прямой метод измерения широко использован в приборах для измерения параметров AM сигналов группы С2 – измерителях коэффициента амплитудной модуляции и СК3 – комбинированных измерителей девиации частоты ЧМ-сигналов и коэффициента амплитудной модуляции АМ-сигналов.

Вывод: для измерения коэффициента амплитудной модуляции используются методы: осциллографический, спектральный, прямого измерения (двух вольтметров).

Наиболее предпочтителен для измерения метод двух вольтметров, обладающий наименьшей погрешностью по сравнению с осциллографическим.