RU1807422C - Устройство дл измерени средней скорости изменени частоты и линейности модул ционных характеристик частотно-модулированных генераторов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  скорости изменени  частоты и линейности модул ционных характеристик частотно-модулированных генераторов. Устройство содержит линии 1,20 задержки, m управл емых фазовращателей 2, m счетчиков 3 импульсов, смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот, т-1 фазовращателей 6 на 2л /т, т управл емых фазовращателей 7, управл емый генератор 8 импульсов, интегратор 9., суммирующий усилитель 10, частотный детектор 11, электронно-счетный частотомер 12, блок 13 пам ти частоты, строб-каскад 14, амплитудный детектор 15, фазовые детекторы 16,22, формирователь 17 импульсов, видеоусилитель 18, вычитающий блок 19, фазовращатель 23 на  /2, осциллограф 24. 7 ил. W и

Description

Изобретение относитс  к радиоиэмере- тельной технике.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерений устройства. На фиг.1 приведена структурна  схема устройства; на фиг.2 - структурна  схема блока пам ти частоты; на фиг.З - эпюры, по сн ющие работу устройства.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит линию 1 задержки, m управл емых фазовращателей 2, m счетчиков 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот 5, т-1 фазовращателей 6 на 2  /m, т управл емых . фазовращателей 7, управл емый генератор 8, интегратор 9, суммирующий усилитель 10, частотный детектор 11, электронно-счетный частотомер 12, блок 13 пам ти частоты, строб-каскад 14, амплитудный детектор 15, фазовый детектор 16, формирователь 17 импульсов , видеоусилитель 18, вычитающий

блок 19, линию 20 задержки, интегратор 21, фазовый детектор 22, фазовращатель 23 на  /2, осциллограф 24.

Блок 13 пам ти частоты (фиг.2) содержит сумматор 25, линию 26 задержки, и синхронизируемый генератор 27.

При этом устройство (фиг.1) содержит соединенные последовательно смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот/первую линию 20 задержки, первый фазовый детектор 16 и, вычитающий блок 19, последовательно соединенные строб-каскад 14, подключенный к выходу усилител  5 промежуточных частот, и блок 13 пам ти частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора 16 и через фазовращатель 23 на  г/2 к второму фазовому детектору 22. Второй вход последнего подключен к выходу первой линии 20 задержки, а выход - к вычитающему блоку 19. последо00

О 1

JSb

ЬО Ю

вательно с которым соединены видеоусилитель 18, первый интегратор 21 и осциллограф 24. Второй вход осциллографа, также как и второй вход строб-каскада 14, подключен к последовательно соединенным амплитудному детектору 15 и формирователю 17 импульсов. Устройство имеет также последовательно соединенные частотный детектор 11, подключенный к выходу усилител  5 промежуточных частот, суммирующий усилитель 10, второй вход которого подключен к выходу первого фазового детектора 16, второй интегратор 9, управл емый генератор 8 и подключенные к его выходу электронно-счетный частотомер 12, первый из m одинаковых счетчиков 3 и первый из гл-1 одинаковых фазовращателей 6 на 2  г/т, остальные сп-2 фазовращатели соединены последовательно с первым. Кроме того, к выходу каждого из них подключено по одному из т-1 одинаковых счетчиков 3, пр мые выходы каждого из m счетчиков 3 подключены к соединенным последовательно одинаковым управл емым фазовращател м 2, а инверсные - аналогично к цепочке управл емых фазовращателей 7. Второй вход первого из m фазовращателей 7  вл етс  входом устройства, а второй вход первого из m фазовращателей 2 подключен к входу устройства через линию 1 задержки. Выходы последних из m фазовращателей 2 и m фазовращателей 7 подключены к входу смв-, сител  4.

В блоке пам ти частоты 13 (фиг.2) соединены последовательно синхронизируемый генератор27, треть  лини  26 задержки и сумматор 25, при этом выход сумматора соединен с входом синхронизируемого генератора , вход сумматора  вл етс  входом блока пам ти частоты, а выход синхронизируемого генератора  вл етс  выходом этого блока.

В качестве фазовращателей 2 и 7 могут рыть использованы дискретные многоразр дные диапазонные фазовращатели с переключаемыми каналами разной длины.

Устройство дл  измерени  средней скорости изменени  частоты и нелинейности модул ционных характеристик частотно- модулированных генераторов работает следующим образом.

Управл емый генератор 8 вырабатывает тактовые импульсы с частотой следовани  fn 0,5 Рсде п, где Рсдв - смещение частоты сигнала на одном фазовращателе; п - количество ступеней аппроксимации пилообразной фазовой модул ции на одном фазовращателе. При использовании известных в насто щее врем  дискретных фазовых модул торов с числом разр дов

управл ющего цифрового кода N 6 количество ступеней аппроксимации может составить п 2N 64. Первый из п-разр дных двоичных счетчиков 3, работающий со сбросом при переполнении, осуществл ет под- счет тактовых импульсов управл емого генератора 8. Выходные пр мой и инверсный коды первого двоичного счетчика 3 подаютс  в качестве управл ющих соответственно на первые дискретные фазовращатели 2 и 7. На высокочастотные входы дискретных фазовращателей 2 и 7 подаетс  соответственно задержанный на линии 1 задержки и незадержанный исследуемый

ЛЧМ-сигнал. В результате ступенчатой пилообразной фазовой модул ции ЛЧМ-сиг- нала на дискретных фазовращател х 2 и 7 происходит смещение задержанного и незадержанного исследуемых сигналов по частоте соответственно вверх и вниз на величину Рсдв/2.

Однако, как показано выше, величина Рсдв существенно ограничена быстродействием цифровых схем и реально  вл етс  недостаточной при больших значени х отклонени  частоты исследуемых ЛЧМ-сиг- налов от линейного закона модул ции. Применение двух дискретных фазовращателей

2 и 7 позвол ет уменьшить вли ние их инерционности на точность измерений за счет уменьшени  в два раза частоты повторени  управл ющего кода. Работа последующих звеньев, состо щих из счетчика тактовых

импульсов и двух дискретных фазовращателей , отличаетс  лишь тем, что на вход счетчика 3 поступают тактовые импульсы, задержанные с помощью фазовращател  6 на 2 ttlm. При этом каждое последующее

звено обеспечивает фазовый сдвиг на одну ступень с задержкой по времени, котора  обеспечиваетс  фазовращателем 6 на 2  /m. Таким образом, применение т звеньев позволит сократить длительность каждой

ступени в m раз. В результате на выходе последних фазовращателей величина Рсдв/2 возрастет в m раз (фиг.3,4). Предельное значение числа звеньев m определ етс  быстродействием примен емых дискретных

фазовращателей и дл  реально существую2 Рпер

щих схем составл ет m

: 200, где

Рпер - предельна  частота переключени  дл  дискретного фазовращател  пор дка 1 ГГц. Однако при такой частоте переключени  длительность линейкой частоты ступеней аппроксимации закона фазовой .модул ции практически равна нулю, т.е. после завершени  переходных процессов при

первом переключении сразу же начинаютс  переходные процессы при втором и так далее . Поэтому целесообразно величину частоты переключений выбирать в 2-3 раза меньшей Fnep. При этом значение m составит 70-100. Разнесённые по частоте на величину Рсдв задержанный и незадержанный ЛЧМ-сигналы перемножаютс  нэ,смесителе 4. На выходе смесител  4 образуютс  комбинационные частотные составл ющие, из состава которых усилителем 5 промежуточных частот выдел етс  разностна  частотна  составл юща  и через линию 20 задержки подаетс  на входы фазового детектора 16 и фазового детектора 22. Опорное колебание дл  фазового детектора 16 вырабатываетс  синхронизируемым генератором 27 блока 13 пам ти частоты, запоминающим частоту и начальную фазу сигнала, поступающего на вход с выхода усилител  5 промежуточных частот через строб-каскад 14 и сумматор 25 во врем  разрешающего импульса с формировател  17 импульсов, открывающего строб-каскад 14. Длительность разрешающего импульса вырабатываетс  такой, чтобы за это врем  в блоке 13 пам ти частоты установилс  стационарный режим. Поддержание посто нной частоты синхронизируемого генератора 27 в течение длительности ЛЧМ-радиоимпуль- са осуществл етс  с помощью петли самосинхронизации , в состав которой входит лини  26 задержки и сумматор 25. Чтобы не потер ть информацию об измер емых параметрах в начале импульса, сигнал с выхода усилител  5 промежуточных частот подаетс  на второй вход фазового детектора 16 через линию 20 задержки, врем  задержки которой равно суммарному времени переходных процессов в смесителе 4 и синхронизируемом генераторе 27. Сигнал с блока 13 пам ти частоты поступает на второй вход фазового детектора 16. Выходное напр жение фазового детектора 16 пропорционально мгновенной разности фаз колебаний синхронизируемого генератора 27 и сигнала с выхода линии 20 задержки. Вследствие инерционности фазового детектора 16 импульсное напр жение на его выходе имеет выбросы в начале и в конце импульсов (фиг.5,а). Эти переходные процессы, привод щие к потере части информации, а также- амплитудного искажени  сигнала на выходе фазового детектора 16 компенсируютс  на вычитающем блоке 19. Дл  этого параллельно фазовому детектору 16 включен аналогичный ему фазовый детектор 22, на который опорный сигнал с блока 13 пам ти частоты подаетс  через фазовращатель 23 на nil, рабоча  точка характеристики фазовращател  23 из положени  I перемеща- етс  в положение II (фиг.6). При этом фазовращатель становитс  нечувствительным к разности фаз входного и опорного сигналов,

5 и его выходной сигнал характеризует амплитудные искажени  входного сигнала и собственные переходные процессы. Этот сигнал (фиг.5,б) вычитаетс  на вычитающем блоке 19 из выходного сигнала фазового детек0 тора 16. Разностный сигнал (фиг.б.в), характеризующий частотные искажени  анализируемого ЛЧМ-сигнала, через видеоусилитель 18, интегратор 21 поступает дл  наблюдени  и измерени  на осцилло5 граф 24. Синхронизаци  осциллографа 24 и - строб-каскада 14 осуществл етс  импульсами с формировател  17 импульсов, запускаемого передним фронтом огибающей анализируемого ЛЧМ-радиоимпульса, вы0 деленной амплитудным детектором 15.

Так как частота синхронизируемого генератора 27 может измен тьс  в ограниченных пределах и в установившемс  режиме

5

принимать лишь дискретные значени , а

разностна  частоты на выходе смесител  4 при широком диапазоне скоростей изменени  частоты анализируемых ЛЧМ-сигналов измен етс  в широких пределах, то воэни0 кает разница частот колебаний на различной входах фазового детектора 16. Это приводит к ошибкам в измерении как скорости изменени  частоты, так и линейности модул ционных характеристик частотно5 модулированных генераторов.

Изменение разностной частоты и фазы сигнала на выходе смесител  4 при анализе ЛЧМ-сигналов с различной скоростью изменени  частоты компенсируетс  инер0 ционной схемой частотно-фазовой автоподстройки частоты управл емого генератора 8, образованной частотным детектором 11, суммирующим усилителем 10.и интегратором 9. При этом изменение частоты сигнала

5 на выходе усилител  5 промежуточных частот вызывает изменение частоты следовани  импульсов управл емого генератора 8 fn. При этом измен етс  частота повторени  управл ющего кода на выходах счетчи0 ков 3 f к fn/n,4 равна  частоте смещени  ЛЧМ-сигнала на первых дискретных фа- . зовращател х 2 и 7, а также компенсируетс  изменение разностной частоты на выходе смесител  4, следовательно, и раз5 личие частот сигналов на различных входах фазового детектора 16, возникающее при изменении скорости изменени  частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала. При этом точность компенсации разности частот колебаний на различных входах фазового детектора 16 повышаетс  при сложении на суммирующим усилителе 10 сигналов с частотного детектора 11 и фазового детектора 16, чем обеспечиваетс  частотно-фазова  автоподстройка частоты управл емого генератора 8.

Частота управл емого генератора 8 пропорциональна, скорости изменени  частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала, которую можно определить путем измерени  электронно-счетным частотомером 12.

i

Как было показано выше, в отличие от прототипа, где сдвиг частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала производитс  с помощью двух дискретных фазовращателей и величина частоты сдвига существенно ограничиваетс  быстродействием цифровых счетчиков, составл   пор дка 10-15 МГц, в предлагаемым устройстве сдвиг частоты осуществл етс  с помощью 2т дискретных фазовращателей, что расшир ет диапазон измерений в m раз по сравнению с прототипом . Существенным отличием  вл етс  также то, что управл ющий код на дискретные фазовращатели поступает со счетчиков, которые производ т подсчет импульсов, сдвинутых друг относительно друга на 2л/т. Синфазна  запитка фазовращателей ведет лишь к снижению числа ступеней пилообразной фазовой модул ции анализируемого ЛЧМ-сигнала и, как следствие, к возрастанию уровн  боковых составл ющих в спектре сигнала, что крайне нежелательно, так как существенно снижает точность измерений.

Таким образом, цель достигаетс  за счет увеличени  частоты сдвига измер емых сигналов с помощью введенного (т-1)- го звена, составленного из фазовращател  на 2 л/m, счетчика и двух дискретных фазовращателей .

Поскольку изобретение не создает экономического эффекта, анализа проведен на рравнении ширины диапазона измерений с устройством, по которому получено авт.св. СССР № 1499259, кл. G 01 R 23/00, 1987, поскольку оно отвечает необходимым требовани м , предъ вл емым к подобным устройствам , и обладает самым, широким из известных диапазоном измерений.

Как показано выше, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет диапазон измерений в m раз шире, где m на практике определ етс  соотношением

2 F m -i- ne|J (Fnep частота переключени 

гсдв

дискретного фазовращател ; тсдв - величина разноса по частоте сигналов друг относительно друга) и составл ет пор дка 100.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  средней скорости изменени  частоты и линейности модул ционных характеристик частотномодулированных генераторов, содержащее последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточных частот, первую линию задержки, первый фазовый детектор и вычитающий блок, последовательно сое0 диненные подключенный к выходу усилител  промежуточных частот строб-каскад и блок пам ти частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора и через первый фазовращатель к

   5 второму фазовому детектору, второй вход которого подключен к выходу первой линии задержки, а выход - к вычитающему блоку, последовательно с которым соединены видеоусилитель , первый интегратор и осцил0 лограф, синхронизирующий вход которого и синхронизирующий вход строб-каскада, подключены к последовательно соединенным амплитудному детектору и формирователю импульсов, при этом амплитудный

   5 детектор подключен к входу устройства, а также последовательно соединенные подключенный к выходу усилител  промежуточных частот частотный детектор, суммирующий усилитель, второй вход кото0 рого подключен к выходу первого фазового детектора, второй интегратор, управл емый генератор и подключенные к его выходу электронносчетный частотомер и первый счетчик, пр мой и инверсный выходы перво5 го счетчика подключены к управл ющим входам соответственно второго и третьего дискретных фазовращателей, при этом вход второго фазовращател   вл етс  входом устройства , а вход третьего подключен к нему

   0 через вторую линию задержки, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений, в него введены т-1 последовательно соединенных дискретных фазовращателей, первый из которых под5 ключей к выходу второго дискретного фазовращател , а последний к первому входу смесител , а также т-1 последовательно соединенных дискретных фазовращателей, первый из которых подключен к выходу третьего

   0 дискретного фазовращател , а последний - к второму входу смесител , управл ющие входы первой и второй дополнительных цепочек из т-1 дискретных фазовращателей подключены соответственно к пр мому и инверсному

   5 выходам дополнительно введенных т-1 счетчиков , входы которых подключены к соответствующим по индексу т-1 фазовращател м на 2 л/т, первый из которых подключен к входу первого счетчика, а остальные соединены последовательно.

   I I | I I I | | | I

   Т I I I i I i Г

   .

   UA

   О

   Р«г.0

   ФМР 5

   Фмг7