[9.2] Расчёт уровней кабельного тракта и калибровка стенда #
Техник БПЛА · радиосвязь, РЭБ и РЭР
Достоверность всех последующих измерений определяется тем, насколько точно известно ослабление в каждом участке тракта.
Содержание
1. Расчёт уровней
Уровень на входе приёмной платы определяется выражением, аналогичным уравнению радиолинии, но без потерь при распространении:
\( P_{вх} = P_{вых} - L_{att} - L_{сум} - L_{каб} \)
Здесь \( P_{вых} \) — уровень на выходе передающей платы, \( L_{att} \) — суммарное ослабление аттенюаторов [вики], \( L_{сум} \) — потери сумматора, \( L_{каб} \) — потери кабелей и разъёмов.
| Элемент тракта | Типовые потери на 868 МГц | Типовые потери на 2,4 ГГц |
|---|---|---|
| Сумматор резистивный двухканальный | около 6 дБ | около 6,5 дБ |
| Сумматор на элементе Уилкинсона | около 3,3 дБ | около 3,6 дБ |
| Кабель сборный длиной 0,5 м | от 0,2 до 0,4 дБ | от 0,4 до 0,8 дБ |
| Пара разъёмов SMA | около 0,1 дБ | около 0,15 дБ |
| Аттенюатор постоянный | номинал с погрешностью до 0,5 дБ | номинал с погрешностью до 0,8 дБ |
Расчётный пример для схемы B
Исходные данные. Рабочая частота 868 МГц. Уровень на выходе платы полезного сигнала принят равным 10 дБм. В плече полезного сигнала установлен аттенюатор 20 дБ, в плече помехи — переменный аттенюатор. Сумматор на элементе Уилкинсона вносит 3,3 дБ. После сумматора установлен аттенюатор 30 дБ. Суммарные потери кабелей и разъёмов приняты равными 1 дБ.
Уровень полезного сигнала на входе приёмной платы. \( 10 - 20 - 3{,}3 - 30 - 1 = -44{,}3 \) дБм.
Проверка безопасности. Полученное значение ниже предельного уровня минус 5 дБм на 39,3 дБ, что обеспечивает надёжный запас даже при случайном увеличении выходной мощности передающей платы до наибольшего значения 15 дБм.
Уровень помехи. При переменном аттенюаторе, установленном на 20 дБ, уровень помехи совпадает с уровнем полезного сигнала, то есть отношение помеха-сигнал равно нулю. Каждое уменьшение ослабления на 1 дБ повышает это отношение на 1 дБ.
Приём построения стенда. Переменный аттенюатор устанавливается только в плече помехи. Тогда его показание непосредственно связано с отношением помеха-сигнал, и снятие характеристики подавления сводится к изменению одного элемента без пересборки тракта.
2. Калибровка
Плата не является измерительным прибором и показывает уровень в относительных единицах. Калибровка заключается в привязке показаний к известному уровню.
- Собрать схему A с известным суммарным ослаблением тракта.
- Установить на передающей плате фиксированный режим излучения немодулированного колебания на рабочей частоте.
- Зафиксировать все параметры усиления приёмной платы: входной каскад выключен, промежуточное усиление 16 дБ, основное усиление 20 дБ. Автоматическая регулировка не применяется.
- Записать показание уровня в программе панорамного приёма.
- Вычислить расчётный уровень на входе по разделу 1.
- Определить поправку как разность расчётного и показанного значений.
- Повторить для трёх значений ослабления, различающихся на 10 дБ, и убедиться в линейности показаний.
| Ослабление тракта | Расчётный уровень | Показание программы | Поправка |
|---|---|---|---|
| 40 дБ | минус 30 дБм | заполняется при выполнении | заполняется при выполнении |
| 50 дБ | минус 40 дБм | заполняется при выполнении | заполняется при выполнении |
| 60 дБ | минус 50 дБм | заполняется при выполнении | заполняется при выполнении |
| 70 дБ | минус 60 дБм | заполняется при выполнении | заполняется при выполнении |
Расхождение поправок между строками более 3 дБ означает, что приёмный тракт работает нелинейно: при малых ослаблениях наступает перегрузка, при больших сигнал приближается к уровню собственного шума. Рабочим считается участок, на котором поправка постоянна.
↑ К оглавлению3. Контроль перегрузки
Перегрузка приёмного тракта является основной причиной недостоверных результатов. Разрядность преобразователя составляет 8 бит, поэтому запас по динамическому диапазону невелик.
| Признак | Причина | Устранение |
|---|---|---|
| Ложные составляющие, кратные частоте сигнала | Перегрузка входного каскада | Увеличить ослабление, выключить входной усилитель |
| Повышение уровня шума во всей полосе при появлении сигнала | Перегрузка основного усилителя | Снизить основное усиление |
| Показание уровня не растёт при уменьшении ослабления | Насыщение преобразователя | Увеличить ослабление на 10 дБ |
| Составляющая точно в центре полосы обзора | Собственная составляющая приёмного тракта | Сместить частоту настройки, признак не является сигналом |
| Зеркальная составляющая симметрично центру | Неполная развязка квадратурных каналов | Учитывать при опознавании, не принимать за источник |
Правило выбора усиления. Усиление подбирается так, чтобы шумовая дорожка была видна над нулевым уровнем на 10–15 дБ, а наибольший сигнал не доходил до верхней границы шкалы на 10 дБ и более. Этот режим фиксируется и не изменяется до конца серии измерений.
4. Практическая работа
Практическая работа 9.2
Цель. Откалибровать стенд и определить границы участка линейности приёмного тракта.
Порядок выполнения.
- Собрать схему A и выполнить калибровку по разделу 2 для частоты 868 МГц.
- Снять зависимость показания уровня от ослабления тракта в пределах от 30 до 90 дБ с шагом 5 дБ.
- Построить график показания в зависимости от расчётного уровня.
- Определить верхнюю границу участка линейности по отклонению от прямой более чем на 1 дБ.
- Определить нижнюю границу по приближению к уровню собственного шума менее чем на 6 дБ.
- Повторить измерения для частоты 2440 МГц.
- Занести результаты в паспорт стенда.
Критерий выполнения. Определён рабочий участок уровней шириной не менее 40 дБ, в пределах которого поправка постоянна с точностью до 2 дБ. Паспорт стенда заполнен для обеих частот.
4.1 Паспорт стенда
| Графа | Содержание |
|---|---|
| Состав тракта | Перечень элементов с номиналами и заводскими номерами |
| Измеренные потери тракта | Значение по каждой рабочей частоте |
| Режим усиления приёмной платы | Значения всех трёх регулировок |
| Поправка показаний | Значение по каждой рабочей частоте |
| Рабочий участок уровней | Верхняя и нижняя границы в дБм |
| Поправка частоты плат | Значение в частях на миллион для каждой платы |
| Дата калибровки | Калибровка повторяется после любой пересборки тракта |
5. Проверьте себя
- Почему переменный аттенюатор устанавливается именно в плече помехи?
- Какие потери вносит сумматор на элементе Уилкинсона и чем он лучше резистивного?
- Как определяется поправка показаний приёмной платы?
- По каким признакам обнаруживается перегрузка приёмного тракта?
- Что означает расхождение поправок более 3 дБ между строками калибровочной таблицы?
Контрольный перечень
6. Источники
- Документация проекта HackRF, раздел о регулировках усиления.
- Рекомендация Международного союза электросвязи ITU-R SM.1753 об измерении радиошума.
- Техническое описание применяемых аттенюаторов и сумматора.
Проверено: 20.09.2026
↑ К оглавлению- мод. : Понедельник, 21 сентября 2026