TBrr; ^ s eAT&Af % 4 [Urzedu Putenf^weg POLSKIEJ RZECZYPOSPOLITEJ LUD0WE GPlS PATENTOWY J& zi & Nr 45117 Mgr inz. Witold Straszetuicz Waiszawa, Bobka KI. 21 e, .11/30 Sposób mierzenia znieksztalcen nieliniowych w ukladach i elementach telekomunikacyjnych Patent trwa od dnia 3 listopada 1960 r.Dotychczas stosowane metody pomiaru efek¬ tów wywolanych nieliniowoscia charakte¬ rystyki przenoszenia mozna nazwac metoda¬ mi ^statycznymi", gdyz niezaleznie ad tego z jakim sygnalem pracuje dany uklad czy element w .jego normalnej eksploatacji, a wiec w jego stanie „dynamicznym'*, bada sie jego nieliniowdSc przy przylozeniu na wejscie sygna¬ lu sinusoidalnego lub Sygnalu zlozonego z llwdch skladowych sinusoidalnych. W pierw¬ szym przypadku okresla sie „wspólczynnik za- *artosci harmonicznych", w drugim „wspól- eaynnik znieksztalcen róznicowych". Istotne jatt, ze teaidy z tych wspólczynników okresla tylko jeden rodzaj znieksztalcen nieliniowych, Jak np, harmonicznych lub intermodulacyj- oych, gdy tymczasem w stanie dynamicznym produkt nieliniowosci jest suma skladowych iproduktów róznych rodzajów, tym bardziej fkomplikowanych, im wiecej skladowych o lóziwch oastotliwosciach wystepuje w widmie sygnalu na wejsciu danego ukladu. Doswiadcze¬ nie pokazuje, ze jezeli dwa uklady maja jedna¬ kowe znieksztalcenia nieliniowe harmoniczne okreslone statycznie, to w stanie dynamicznym wystepowac moga produkty nieliniowosci rózne co do wielkosci. Zdarzyc sie moze nawet, ze w przypadku ukladów o roznych wspólczyn¬ nikach zawartosc! harmonicznych najwiekszy produkt nieliniowosci wystapi w stanfe dyna¬ micznym na wyjsciu tego ukladu, którego wspólczynnik zawartosci harmonicznycli byl najmniejszy. Znajomosc wielkosci poszczegól¬ nych harmonicznych w sygnale ztiieksitafco- nym pozwala na teoretyczne obliczenie jifro- duktu nieliniowosci dla stanu dynamfcznego, ale tylko dla pojedynczego elementu o nie¬ liniowej charakterystyce irzenosEeriia.W przypadku stosowania dowolnej metody, opartej na mierzeniu efektu uzyskiwanej na wyjsciu ukladu o nieliniowej charakterystyce, przy sygnale wejsciowym zlozonym % dwóchskladowych sinusoidalnych i mierzeniu jedne¬ go z wyzej wymienionych wspólczynników, sytuacja jest bardzo podobna, jak w przypad¬ ku mierzenia ^wspólczynnika zawartosci har¬ monicznej. Jezeli np. dwa uklady maja równe wspólczynniki intermodulacji, to nie ^ wiado¬ mo czy w tych ukladach powstana równe pro¬ dukty nieliniowosci w stanie dynamicznym, wiecej, w przypadku gdy te dwa uklady nie sa identyczne elektrycznie, produkty nielinio¬ wosci w stanie dynamicznym zasadniczo beda rózne.Z powyzszego wynika, ze dla uzyskania wy¬ ników pomilrów znieksztalcen nieliniowych, charakteryzujacych dany uklad w stanie dy¬ namicznym, nalezy dokonac pomiaru przy przy¬ lozeniu na wejscie ukladu oryginalnego sygna¬ lu, z jakim ten uklad normalnie pracuje, lub sygnalu o widmie dostatecznie zblizonym do widma oryginalnego sygnalu..Rozwazania teoretyczne prowadza do wnios¬ ku, ze dla celów praktycznych wystarczy gdy sygnal wejsciowy zawiera dziesiec skladowych o róznych czestotliwosciach, rozlozonych rów¬ nomiernie w zakresie czestotliwosci przenoszo¬ nych przez dany uklad. Okreslajac na wyjsciu ukladu wielkosc napiecia skladowych podsta¬ wowych i wielkosc napiecia produktu nie¬ liniowosci mozna okreslic wielkosc znieksztal¬ cen nieliniowych dynamicznych wedlug wzoru.Uz Uctlk (1) gdzie z — wspólczynnik znieksztalcen nielinio¬ wych, Uz wartosc skuteczna napie¬ cia produktu nieliniowosci, Ucalk — wartosc skuteczna napiecia bedace¬ go suma skladowych podstawowych i produktu nieliniowosci.Wspólczynnik „z" moze byc podawany w °/o i jest identyczny ze wspólczynnikiem zawar¬ tosci harmonicznych w przypadku, gdy pomiar w stanie dynamicznym jest wykonywany przy pojedynczym sygnale sinusoidalnym. Okresle¬ nie wielkosci Uz i Ucalk. moze byc dokonane albo na drodze eliminowania skladowych pod¬ stawowych z sygnalu znieksztalconego za po¬ moca ostrych filtrów srodkowo-przepustowych lub przez mierzenie amplitud tych skladowych za pomoca srodkowo-przepustowych filtrów rezonansowych o duzej selektywnosci lub do¬ wolna inna metoda, pozwalajaca na okresle¬ nie wielkosci wchodzacych do wzoru.Sposób pomiaru, który jest przedmiotem wy¬ nalazku umozliwia mierzenie znieksztalcen nie¬ liniowych przy dowolnym sygnale, jak np. przy sygnale mowy lub muzyki, co jest naj¬ bardziej pozadane. Jezeli zmiany sinusoidalne napiecia elektrycznego przedstawic w ukladzie wspólrzednych biegunowych, to otrzyma sie wykres kola (lub ósemki). Po znieksztalceniu sinusoidy przez dodanie harmonicznych, przy zachowaniu tej samej wartosci skutecznej na¬ piecia otrzyma sie linie l odksztalconego ko¬ la (lub ósemki), ograniczajaca takie samo pole.Z rachunku wariacyjnego wynika, ze dlugosc tej linii l bedzie wieksza niz dlugosc okregu.Wobec powyzszego mozna przyjac, ze przy danej wartosci skutecznej dwóch sygnalów znieksztalconych na wyjsciach dwóch ukladów nieliniowych, przy tym samym sygnale wejscio¬ wym, wiekszy produkt nieliniowosci bedzie wy¬ stepowal na wyjsciu tego ukladu, dla którego napiecia wyjsciowego bedzie wieksza-wartosc calki wyrazajacej dlugosc linii w ukladzie wspólrzednych biegunowych. przy czym i stanowi wielkosc chwilowa pradu (lub napiecia), a t — czas. Przyjmujac, ze kry¬ terium znieksztalcen nieliniowych jest wiel¬ koscia przyrostu dlugosci w jednostce cza- Al su , czulosc metody rosnie wraz z czasem, t w jakim wykonywany jest pomiar. Jezeli na wejscie badanego ukladu o nieliniowej cha¬ rakterystyce przenoszenia przylozy sie napie¬ cie, zlozone z wielu skladowych o róznych czestotliwosciach, którego widmo przyjmie sie Al jako standard, bedzie bezwzgledna miara t znieksztalcen nieliniowych. Taki pomiar bez¬ wzgledny musi byc wykonywany w ukladzie uwidocznionym blokowo na rysunku, a zlozo¬ nym ze zródla napiecia standardowego 1, wzmacniacza tego napiecia 2, zalaczonego rów¬ nolegle do ukladu badanego X, miernika war¬ tosci skutecznej 3 dla kontroli równosci war¬ tosci skutecznych napiec znieksztalconego i standardowego oraz ukladu calkujacego 4 ze wskaznikiem *5, na którym odczytujecie Al. — a —W przypadku pomiaru porównawczego zamiast zródla napiecia standardowego bedzie dowolne zródlo napiecia, a zamiast wzmacniacza napie¬ cia standardowego drugi uklad badany. PL