Измерительные генераторы: виды, устройство и применение в радиоэлектронике

Что такое измерительный генератор и для чего он нужен

Измерительный генератор — это специализированное радиоэлектронное устройство, основная задача которого заключается в точном воспроизведении и измерении электромагнитных сигналов. Эти сигналы могут иметь самую разную форму: от классической синусоидальной до импульсной, шумовой или специальной, заданной пользователем. Такие приборы незаменимы при настройке, проверке и ремонте каналов связи, разнообразной радиоэлектронной аппаратуры, а также для калибровки других измерительных приборов, обеспечивая эталонный сигнал.

Устройство и принцип работы

Конструкция измерительного генератора напрямую зависит от типа генерируемого сигнала. Однако можно выделить общие функциональные узлы. Сердцем устройства является источник исходного сигнала, которым может служить перестраиваемый генератор с самовозбуждением или высокоточный кварцевый синтезатор частоты. Далее сигнал проходит через формирующие и усилительные цепи. Важными компонентами также являются блок питания, выходной аттенюатор (для плавного регулирования уровня сигнала), а также системы управления и стабилизации. В состав современных генераторов часто входят дополнительные модули: формирователи временных интервалов, различные модуляторы и другие. Сегодня форма сигнала во многих приборах синтезируется цифровыми методами, что обеспечивает высокую точность и гибкость. Отдельно стоит отметить генераторы оптического диапазона, в основе которых лежат технологии кварцевой электроники.

Классификация измерительных генераторов

Измерительные генераторы принято классифицировать по нескольким ключевым признакам. По типу сигнала и частотному диапазону их делят на:

• Низкочастотные (НЧ) и высокочастотные (ВЧ)
• Генераторы качающейся частоты (ГКЧ)
• Генераторы шумовых сигналов
• Генераторы сигналов специальной формы
• Импульсные генераторы

Стоит отметить, что многие современные модели носят комбинированный характер, сочетая в себе признаки разных типов. Оптические генераторы имеют свою градацию: стандартные, входящие в состав измерительных комплексов и имеющие отраслевое значение.

Примеры конкретных моделей и их назначение

На практике используется широкий спектр генераторов, каждый для своих задач:

• Генераторы шума (Г2-37, Г2-59): имитируют белый или розовый шум для испытаний аппаратуры.
• Высокочастотные генераторы (Г4-129, РГ4-14): работают в радиочастотном диапазоне.
• Низкочастотные генераторы (ГЗ-102, ГЗ-109): охватывают диапазон от 20 Гц до 200 кГц.
• Генераторы специальной формы (Г6-17, Г6-22): воспроизводят треугольные, пилообразные, трапецеидальные и другие импульсы.
• Импульсные генераторы (Г5-80, Г5-89): формируют последовательности прямоугольных импульсов.
• Отраслевые генераторы: создают сложные сигналы для конкретных областей (например, авионика — ГКС-69, И-331, телевидение — ГТИС-01).

Основные технические характеристики

При выборе генератора ключевыми параметрами являются:

• Диапазон воспроизводимых частот.
• Диапазон установки выходного напряжения или мощности.
• Точность установки частоты и уровня выходного сигнала.

В зависимости от типа прибора добавляются специфические характеристики, такие как параметры импульсов (длительность, скважность) или возможности модуляции (вид, глубина).

Типовая схема подключения и настройки

Для проведения измерений, например, при настройке приёмника, используется следующая типовая схема. Выход генератора (через переменный аттенюатор) подключается к одному входу мостового сумматора. К другому входу сумматора подключается диапазонный генератор сигналов. Выход сумматора соединяется со входом исследуемого приёмника, а выход приёмника — с измерительным вольтметром. Далее приёмник настраивается на фиксированную частоту кварцевого генератора, а диапазонный генератор — на ту же частоту для проведения необходимых измерений или калибровок.