Bài giảng môn Đo lường điện: Bài 9 - Mai Quốc Khánh

Chia sẻ: Trần Văn Thắng | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:53

Thêm vào BST

Báo xấu

147
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng môn Đo lường điện - Bài 9: Đo công suất gồm 2 phần trong đó phần 1 giới thiệu về khái niệm chung, phần 2 các phương pháp đo. Bài giảng được biên soạn nhằm giúp người học nắm được các nội dung cơ bản về Đo công suất. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng môn Đo lường điện: Bài 9 - Mai Quốc Khánh

Môn học: Đo lường điện L -Đ Bài 9 M Đo công suất LT ôn Mai Quốc Khánh m Khoa Vô tuyến điện tử Học viện KTQS ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 1/53
Nội dung L -Đ  Phần I: Khái niệm chung M  Phần II: Các phương pháp đo LT ôn m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 2/53
PhÇn I Kh¸i niÖm chung L -Đ M  Phép đo công suất LT  Các đơn vị đo công suất  Các loại công suất ôn m ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 3/53
Phép đo công suất L -Đ  Công suất là một trong những tham số quan M trọng cần đo trong các thiết bị thu phát thông tin, đài điều khiển tên lửa, trạm ra đa, động cơ LT và máy phát điện, máy phát tín hiệu đo lường  Phạm vi đo rộng: ôn  từ 10-18 W đến 109 W m  Mỗi đối tượng đo có thành phần công suất đặc trưng xác định ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010 Đo CS hệ thống phát truyền hình 4/53
Tầm quan trọng của các mức công suất L  Mức c/s ra là một chỉ tiêu quan -Đ trọng trong thiết kế và đánh giá chất lượng hoạt động của các M hệ thống. Công suất quá thấp LT  – Tín hiệu sẽ bị che lấp bởi tạp âm  Các thiết bị RF và viba thường làm việc ở gần c/s giới hạn, RL 0.0 dBm nguy cơ hỏng hóc cao  đo c/s ATTEN 10 dB là rất cần thiết ôn 10 dB / DIV  Công suất quá cao – Dễ gây ra méo phi tuyến m – Tăng độ phức tạp thiết kế, giá thành thiết bị, giảm độ tin ộ cậy Hoặc thậm chí xấu hơn! B START 150 MHz STOP 1.150 GHz – RB 3.00 MHz VB 300 kHz ST 13.89 msec © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Các đơn vị đo công suất L Đơn vị c/s - Oát (W) -Đ  1W = 1 joule/sec  Oát là một đơn vị cơ bản trong hệ SI: M 1 volt = 1 W/A LT  Thường dùng số đo c/s tương đối biểu diễn theo dB: P(dB) = 10 log(P/Pref) Dễ biểu diễn bằng số: VD +63 dB ÷ -153 dB thay cho 2 ôn × 10+6 ÷ 0.5 × 10-15 Dễ biểu diễn tăng ích - suy giảm của các hệ thống ghép tầng: thay phép nhân (W) = phép cộng - trừ số (dB) m Số đo công suất tuyệt đối được biểu diễn theo dBm: ộ  P(dBm) = 10 log(P/1 mW) B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất: P = (V)(I) L  Với 1 tải tùy ý  Định nghĩa c/s: năng -Đ P = UI cosφ lượng truyền trong I một đơn vị thời gian M  Với 1 tải thuần trở + R được lấy trung bình V P = UI qua nhiều chu kỳ tín LT - hiệu P Thành phần công suất xoay chiều AC Thành phần công suất một chiều DC Biên độ ôn m t I ộ B V © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Phép đo công suất ở các tần số khác nhau L -Đ + Z S V ± R  DC L M - I LT Z S  Tần số thấp ( 1GHz) Z O V Inc ộ B VR © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Phép đo công suất ở các tần số khác nhau L DC: đo trực tiếp U và I  P = U.I -Đ   Tần số < 100 KHz: đo trực tiếp U và I  P = U.I M  Tần số = vài chục MHz ÷ vài trăm MHz: Đo trực tiếp P  tính ra U và I. LT  Mặc dù vẫn có thể đo U và I, nhưng phép đo trực tiếp P có ĐCX cao hơn và dễ thực hiện hơn.  Tần số tới 1 GHz (dải RF và vi ba): đo trực tiếp P  tính ra U ôn và I.  P duy trì không đổi, trong khi U và I có thể thay đổi theo m vị trí trên đường truyền dẫn không tổn hao  Xác định U và I trong đường truyền dẫn sóng là khó ộ khăn. B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Các loại công suất L -Đ M  Công suất trung bình Tín hiệu RF liên tục (Average Power) LT  Công suất xung Tín hiệu RF (Pulse Power) dạng xung ôn Tín hiệu xung m  Công suất đường bao đỉnh Gauss (Peak Envelope Power) ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất trung bình  Thông dụng vì thiết (Average Power) bị đo thuận tiện về L thiết bị đo và độ -Đ chính xác cao; Biết c/s trung bình M   có thể suy ra c/s xung và c/s đường LT bao đỉnh (nếu biết dạng sóng) ôn Lấy trung bình qua một vài chu kỳ điều chế m ộ thời gian B Lấy trung bình qua nhiều xung thu được © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất xung (Pulse Power) L -Đ  Phân tích toàn bộ đường bao điều chế M C/S đỉnh Biên độ đỉnh xung Overshoot LT điểm 90% của biên độ điểm 50% của biên độ ôn C/S trung bình Độ rộng điểm 10% Biên độ đáy xung của biên độ xung m τ Risetime Falltime Offtime ộ B Khoảng lặp lại của xung © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất xung (tiếp theo) L  Nếu một bộ KĐ đang hoạt động gần mức đầu vào cực đại, -Đ c/s trung bình là chưa đủ thể hiện  cần biết lượng vượt quá (overshoot) ở sườn lên của xung  cần đo c/s xung để M có được đặc tính dạng sóng đầy đủ. LT  Khi đo c/s xung, chỉ quan tâm tới công suất trong mỗi xung. Việc lấy trung bình chỉ thực hiện qua độ rộng của xung đó, (không lấy trung bình qua nhiều lần lặp lại của xung) ôn  Giá trị c/s xung cung cấp nhiều tham số của một tín hiệu xung. Các phép đo này có thể thực hiện bằng cách dùng m máy phân tích c/s đỉnh (peak power analyzer), thiết bị có thể tìm ra các đặc trưng thống kê của đường bao với đầu ra ộ dạng oscillscope. B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất xung (tiếp theo) L  Đo c/s xung không phải là đo c/s đỉnh của xung, mà lấy -Đ trung bình những biến đổi bất thường trên đỉnh xung. Về toán học, c/s xung được tính theo: M  τ 1 ∫ LT Pxg = u(t )i (t )dt (1)  khó đo ở RF τ 0 • Thông thường, c/s xung được định nghĩa: ôn Ptb  Dễ đo hơn ở RF Pxg = (2)  Đo C/S trung bình, m f .τ từ đó tính ra c/s xung Ptb – chỉ số trên máy đo C/S trung bình; f – tần số lặp lại của ộ xung; τ - độ rộng của xung tính theo mức 0,5 chiều cao đỉnh xung B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất đường bao đỉnh (Peak Envelope Power) L -Đ M LT C/S đường Pxg tính theo (2) bao đỉnh ôn Pxg tính theo (1) điểm 50% của biên độ c/s tức thời ở t = t1 m ộ Xung Gauss và các loại c/s khác nhau B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất đường bao đỉnh (Peak Envelope Power) L -Đ  Nhiều ứng dụng dùng xung Gauss thay cho xung chữ nhật nhằm tiết kiệm băng thông M  C/s xung chỉ đúng cho xung chữ nhật, không đúng với xung Gauss  cần đo c/s đường bao đỉnh LT  C/s đường bao đỉnh mô tả c/s đường bao cực đại của xung ôn  C/s đường bao được đo bằng cách lấy trung bình trong khoảng thời gian rất nhỏ hơn 1/ fm m Với fm là thành phần tần số cao nhất của dạng sóng điều chế. Thời gian lấy trung bình phải > chu kỳ RF B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Công suất đường bao đỉnh L (Peak Envelope Power) -Đ  Hiển thị liên tục c/s đường bao trên một máy hiện M sóng (dùng một bộ tách sóng có điện áp ra ~ công suất RF đầu vào) LT  Máy phân tích c/s đỉnh  Cho biết hồ sơ của dạng xung ôn  C/s đường bao đỉnh là giá trị cực đại của c/s đường bao m  Khi các xung chữ nhật là hoàn hảo  c/s đường bao đỉnh = c/s xung  máy phân tích c/s đỉnh có thể ộ dùng để lấy đặc tính đầy đủ của dạng sóng này B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Tóm tắt về các số đo công suất L -Đ  Đối với một tín hiệu liên tục: M c/s trung bình = c/s xung = c/s đường bao đỉnh LT  Thường đo c/s trung bình vì thiết bị đo dễ sử dụng; độ chính xác cao; các chỉ tiêu kỹ thuật ôn có thể theo dõi được Thông thường, c/s xung và c/s đường bao m  đỉnh có thể được tính ra từ c/s trung bình ộ B © Mai Quốc Khánh - 04/2010
Đo c«ng suÊt ë tÇn sè cao L Đặc điểm của phép đo công suất ở tần số cao: -Đ   Phép đo được tiến hành thông qua biến đổi công suất M về một đại lượng trung gian rồi đo đại lượng đó C¸c ph¬ng ph¸p ®o c«ng suÊt ë tÇn sè cao: LT   BiÕn ®æi c«ng suÊt vÒ nhiÖt lîng  BiÕn ®æi c«ng suÊt vÒ quang n¨ng ôn  §o c«ng suÊt dïng chuyÓn ®æi Hall  §o c«ng suÊt b»ng c¸ch ®o ®iÖn ¸p trªn t¶i thuÇn trë m  §o c«ng suÊt dïng ®iÖn trë nhiÖt  §o c«ng suÊt dùa trªn t¸c ®éng c¬ häc cña sãng ®iÖn tõ ộ Ph¬ng tiÖn ®o c«ng suÊt gäi lµ o¸t mÐt B  © Mai Quốc Khánh - 04/2010 19/53
Khái niệm đo công suất hấp thụ L -Đ §o c«ng suÊt tiªu t¸n trªn t¶i hßa hîp cña M  chÝnh ph¬ng tiÖn ®o HÊp thô toµn bé c«ng suÊt cña nguån ph¸t khi LT  nguån ph¸t ®ó kh«ng m¾c t¶i ngoµi ôn Nguồn Tải Biến đổi Thiết bị công suất m hấp thụ năng lượng chỉ thị cần đo ộ Dây Oát mét B truyền © Mai Quốc Khánh - 04/2010 20/53