Pierwszenstwo: Opublikowano: 26.IV.1971 62352 KI. 21 e, 35/00 MKP G 01 r, 35/00 Twórca wynalazku: Jan Raubiszko Wlasciciel patentu: Zjednoczone Zespoly Gospodarcze Sp. z o. o., War¬ szawa (Polska) Sposób kalibracji woltomierzy selektywnych Przedmiotem wynalazku jest sposób kalibracji woltomierzy selektywnych wielkiej i bardzo wiel¬ kiej czestotliwosci zbudowanych w ukladzie super- heterodynowym.Sposób kalibracji wedlug) wynalazku znajduje za¬ stosowanie w mikrowoltomierzach selektywnych oraz miernikach zaklócen radioelektrycznych na za¬ kres czestotliwosci od 0,1 do kilkunastu gigaher¬ ców zbudowanych w ukladzie superheterodynowym z jedna lub wiecej przemiana czestotliwosci.Znane sposoby kalibracji woltomierzy selektyw¬ nych w czasie ich eksploatacji polegaja na stosowa¬ niu zewnetrznych lub wbudowanych w te mierniki zródel napiec wzorcowych, którymi moga byc ge¬ neratory napiecia sinusoidalnego lub impulsowe ge¬ neratory widma wzglednie generatory szumów.Dla wykonania kalibracji do wejscia woltomierza dolacza sie wymienione zródlo napiecia wzorcowe¬ go, a nastepnie reguluje wzmocnienie woltomierza tak, by uzyskac zgodnosc jego wskazan z napieciem wzorcowym.Niedogodnoscia tych sposobów jest stosunkowo wysoki koszt zródel napiec wzorcowych, a ponadto w przypadku stosowania generatora sinusoidalnego niezbedne jest dokladne dostrojenie jego czestotli¬ wosci do czestotliwosci pomiarowej miernika. W przypadku generatorów szumu lub widma wyste¬ puja duze trudnosci konstrukcyjne osiagniecia rów¬ nomiernego ich* poziomu w szerokim zakresie cze¬ stotliwosci, przy czym obecnie osiagniecie zakresu 10 15 10 25 czestotliwosci ponad 5 GHz jest praktycznie nie¬ mozliwe.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu kali¬ bracji woltomierzy selektywnych przez zastosowa¬ nie mozliwie prostego rozwiazania laczacego cechy dodatnie generatorów widma 'to jest zbednosc do¬ strajania woltomierza selektywnego do czestotliwos¬ ci isygnalu oraz osiagniecie tak wysokiej czestotli¬ wosci granicznej, jaka obecnie umozliwiaja sygnalo-* we generatory napiecia sinusoidalnego.Cel ten osiagnieto w ten sposób, ze do wejscia woltomierza selektywnego doprowadza sie napiecie o charakterystyce'widmowej zawezonej do obszaru zblizonego do czestotliwosci pomiarowej selektyw¬ nego woltomierza ze stopnia przemiany czestotliwo¬ sci, do którego podaje sie napiecie sinusoidalne ko¬ rzystnie pobierane z heterodyny woltomierza oraz napiecie badz impulsowe zawierajace skladowe har¬ moniczne w obrebie pierwszej czestotliwosci po¬ sredniej woltomierza selektywnego badz sinusoidal¬ ne modulowane czestotliwosciowo wokól pierwszej czestotliwosci posredniej woltomierza.Zaleta sposobu cechowania woltomierzy selek¬ tywnych wedlug wynalazku jest wyeliminowanie koniecznosci dostrojenia czestotliwosci miernika do czestotliwosci sygnalu wzorcowego a równoczesnie umozliwienie stosowania tego sposobu w woltomie¬ rzach selektywnych pracujacych w zakresie do kil¬ kunastu gigaherców. Nie mniej istotna zaleta jest to, ze wymagania stawiane zespolom realizujacym 62 35262 352 3 4 sposób wedlug wynalazku sa latwe do spelnienia.Generator napiecia sinusoidalnego powinien do¬ starczyc niezbednego napiecia odpowiadajacego w przyblizeniu napieciu optymalnemu dla rodzaju za¬ stosowanego dodatkowego stopnia przemiany cze¬ stotliwosci.Od generatora impulsowego wymaga sie by ge¬ nerowany impuls zawieral skladowe harmoniczne w obrebie pierwszej czestotliwosci posredniej mier¬ nika.Sposób kalibracji selektywnych mierników napiec wedlug wynalazku jest blizej wyjasniony na rysun¬ ku, na którym fig. 1 przedstawia schemat bloko¬ wy ukladu realizujacego sposób kalibracji wolto¬ mierzy selektywnych wedlug wynalazku, a fig. 2 wyjasnia graficznie dzialanie ukladu.Podany na fig. 1 uklad blokowy, w którym rea¬ lizuje sie sposób kalibracji wedlug wynalazku skla¬ da sie ze stopnia przemiany czestotliwosci 1 na przyklad diodowego, do którego doprowadzone sa napiecia badz impulsowe badz sinusoidalne modu¬ lowane czestotliwosciowo wokól pierwszej czestotli¬ wosci posredniej woltomierza selektywnego z gene¬ ratora 2, oraz napiecie sinusoidalne z generatora 3, którego funkcje pelni oscylator lokalny woltomierza selektywnego inaczej zwany heterodyna.Na fig. 2 przedstawiono we wspólrzednych pro¬ stokatnych, na których na osi rzednych oznaczono czestotliwosc f (MHz) zas na osi odcietych gestosc widmowa S (co), przykladowa charakterystyke wid¬ mowa S2(co) sygnalu z generatora 2, czestotliwosc fh heterodyny pelniacej role generatora 3, charak¬ terystyke widmowa &4 (co) sygnalu uzyskanego na wyjsciu 4 ze stopnia przemiany czestotliwosci 1, n-ta skladowa harmoniczna f n (S2) przebiegu wy¬ twarzanego przez generator 2.Symbol Ai oznacza na fig. 2 pierwsza czestotli¬ wosc posrednia woltomierza selektywnego. Czesto¬ tliwosc pomiarowa oznaczono fs, zas czestotliwosc lustrzana fL.Kalibracja woltomierza selektywnego wykonywa¬ na jest wedlug niniejszego wynalazku w nastepu¬ jacy sposób.Do stopnia przemiany czestotliwosci 1 doprowa¬ dzane jest w sposób ciagly napiecie z oscylatora lokalnego woltomierza selektywnego o czestotliwos¬ ci, fh a wyjscie 4 jest odlaczone od wejscia wol¬ tomierza selektywnego.Celem wykonania cechowania zostaje zalaczony generator 2 zas wyjscie 4 laczy sie z wejsciem wol¬ tomierza selektywnego.Wówczas na wyjsciu 4 pojawi sie przebieg na¬ piecia, którego skladowe moga byc opisane równa¬ niem 00 00 S4(co) ~ rj Y an[ n =o n o przy czym, rj oznacza sprawnosc stopnia przemia¬ ny czestotliwosci 1, an jest amplituda n-tej sklado¬ wej harmonicznej przebiegu wytwarzanego przez generator 2.Jak wynika z fig. 2 oraz podanej zaleznosci w zakresie czestotliwosci pomiarowej miernika, to znaczy róznicy lub sumy czestotliwosci heterodyny oraz pierwszej czestotliwosci posredniej woltomie¬ rza selektywnego, wystepuja wówczas na wyjsciu 4 'skladowe widma, które moga byc wykorzystane do kalibrowania woltomierza selektywnego, gdyz ich stabilnosc zalezy praktycznie tylko od stabil¬ nosci amplitudy impulsów z generatora 2. Przy zmianie czestotliwosci heterodyny i przy zmianie czestotliwosci pomiarowej woltomierza selektywne¬ go nastepuje przeniesienie iskladowych widma uzy¬ skanego na wyjsciu 4 wlasnie o róznice czestotli¬ wosci heterodyny to jest o tyle o ile zmienia sie czestotliwosc pomiarowa woltomierza selektywnego, a wiec uklad kalibruje si$ tak jak przy wykorzy¬ staniu generatorów widma lub generatorów szumu — bez potrzeby dostrajania do czestotliwosci syg¬ nalu wzorcowego.Zmniejszenie skladowych widma wyjsciowego w obszarze czestotliwosci pomiarowej fs w stosunku do skladowych widma S2 (co) okreslona jest spraw¬ noscia stopnia przemiany czestotliwosci. Sprawnosc przemiany w przypadku mieszaczy diodowych, naj¬ prostszych w budowie i predysponowanych do ukladu wedlug wynalazku, jest zazwyczaj mniej¬ sza od jednosci.Nie umniejsza to jednak zalet sposobu kalibracji wedlug wynalazku, gklyz na wyjsciu 4 mozna uzy¬ skac przebieg napiecia o gestosci widmowej &4(co) w zakresie czestotliwosci pomiarowej fs ponad 0,05 jll Vs co odpowiada poziomowi okolo 60 dB/^y dla selektywnego miernika napiecia o pasmie prze¬ noszenia okolo 120 kHz. PL PLPriority: Published: April 26, 1971 62352 KI. 21 e, 35/00 MKP G 01, 35/00 Inventor: Jan Raubiszko Patent owner: United Zespół Gospodarcze Sp. z o. o., Warsaw (Poland) Calibration method of selective voltmeters The subject of the invention is a method of calibrating selective voltmeters of high and very high frequency built in a superheterodyne system. The method of calibration according to the invention is used in selective microvoltmeters and radioelectric interference meters. the frequency range from 0.1 to several gigahertz built in a superheterodyne system with one or more frequency transformation. Known methods of calibration of selective voltmeters during their operation rely on the use of external or built-in reference voltage sources which may be sinusoidal voltage generators or pulsed spectrum generators or noise generators. For calibration, the above-mentioned reference voltage source is connected to the input of the voltmeter, and then the voltmeter gain is adjusted so as to obtain its indicated compliance with the voltage from The inconvenience of these methods is the relatively high cost of the reference voltage sources, and, moreover, in the case of using a sinusoidal generator, it is necessary to fine-tune its frequency to the measuring frequency of the meter. In the case of noise or spectrum generators, there are great design difficulties in achieving a uniform level over a wide frequency range, and at present it is practically impossible to achieve a frequency range of more than 5 GHz. calibration of selective voltmeters through the use of a possibly simple solution combining the positive features of spectrum generators, i.e. the need to adjust the selective voltmeter to the frequency and signal and to achieve such a high limit frequency as currently possible by sinusoidal voltage generators This objective was achieved in such a way that the input of the selective voltmeter is fed with a voltage with a spectral characteristic narrowed down to the area close to the measuring frequency of the selective voltmeter from the frequency conversion stage, to which a sinusoidal voltage is given, preferably taken from the heterodyne voltmeter and a voltage or pulse containing harmonic components within the first intermediate frequency of a selective voltmeter or sinusoidal frequency modulated around the first intermediate frequency of the voltmeter. at the same time enabling the application of this method in selective voltmeters operating in the range of up to several gigahertz. An equally important advantage is that the requirements for the units implementing the method according to the invention are easy to meet. The sinusoidal voltage generator should provide the necessary voltage corresponding approximately to the optimal voltage for the type of additional frequency conversion used. From the pulse generator it is required that the generated pulse contains harmonic components within the first intermediate frequency of the meter. The method of calibration of selective voltage meters according to the invention is explained in more detail in the drawing, in which Fig. 1 shows the block diagram of the circuit implementing the method of calibrating selective voltages according to the invention, and Fig. 2 illustrates graphically the operation of the system. The block circuit given in Fig. 1, in which the calibration method according to the invention is carried out, consists of the degree of frequency conversion 1, for example, of a diode, to which are supplied with voltages or pulses or sine the ideal frequency modulated around the first intermediate frequency of the selective voltmeter from generator 2, and the sinusoidal voltage from generator 3, the function of which is performed by the local oscillator of the selective voltmeter, otherwise known as heterodyne. Fig. 2 shows the rectangular coordinates, on which on the ordinates the frequency f (MHz) is marked, and on the truncated axis the spectral density S (co), an example spectral characteristic S2 (co) of the signal from the generator 2, the frequency fh of the heterodyne acting as generator 3, spectral characteristics & 4 (co) The signal obtained at the output 4 from the frequency conversion stage 1, the nth harmonic component fn (S2) of the waveform produced by the generator 2. In FIG. 2, the symbol A1 denotes the first intermediate frequency of the selective voltmeter. The measuring frequency is marked as fs, and the mirror frequency fL. Calibration of the selective voltmeter is performed according to the present invention in the following way. The frequency conversion degree 1 is continuously supplied by the voltage from the local oscillator of the selective voltmeter with the frequency , fh and the output 4 is disconnected from the input of the selective voltmeter. The purpose of the calibration is to turn on the generator 2 and the output 4 is connected to the input of the selective voltmeter. Then the voltage waveform will appear on the output 4, the components of which can be described as ¬n 00 00 S4 (co) rj Y an [n = it, where, rj is the efficiency of the frequency conversion stage 1, and n is the amplitude of the nth harmonic component of the waveform produced by the generator 2. As shown in Fig. 2 and the given relationship in the measuring frequency of the meter, i.e. the difference or sum of the heterodyne frequency and the first intermediate frequency of the voltome There are then 4 'spectral components at the output, which can be used to calibrate the selective voltmeter, because their stability depends practically only on the stability of the amplitude of the pulses from the generator 2. When changing the frequency of the heterodyne and changing the measuring frequency of the voltmeter, selective it is followed by the transfer of the trace spectrum obtained at output 4 just by the difference in the frequency of the heterodyne, i.e. as far as the measuring frequency of the selective voltmeter changes, so the system is calibrated as when using spectrum generators or noise generators - without the need to tune to the frequency of the reference signal. The reduction of the components of the output spectrum in the measuring frequency area fs in relation to the spectrum components S2 (co) is determined by the efficiency of the frequency conversion degree. The conversion efficiency in the case of diode mixers, the simplest in construction and predisposed to the system according to the invention, is usually lower than one. However, this does not diminish the advantages of the calibration method according to the invention, as at the output 4 a voltage waveform of spectral density can be obtained & 4 (co) in the measuring frequency range fs over 0.05 µl Vs which corresponds to a level of about 60 dB / y for a selective voltage meter with a transmission band of about 120 kHz. PL PL