RU2614191C1

RU2614191C1 - Measurement method of harmonic distortion of fm signal generated by the direct digital synthesis method

Info

Publication number: RU2614191C1
Application number: RU2015142495A
Authority: RU
Inventors: Алексей Вячеславович Зенькович; Виктор Львович Балло; Валентин Борисович Добровольский
Original assignee: Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета"
Priority date: 2015-10-06
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-03-23

Abstract

FIELD: measurement equipment.

SUBSTANCE: invention can be used for frequency modulated (FM) signal nonlinear distortion measuring. Measurement method of harmonic distortion of fm signal generated by the direct digital synthesis method, consists in measuring the changes in the parameters of the central and the first side lateral component of FM signal by the spectrum analyzer during modulation entering and frequency modulation harmonic coefficient calculating on the results of measurements.

EFFECT: increase of the resolution capability of the measurement of harmonic distortion of FM signals source frequency modulation generated by direct digital synthesis method.

1 dwg, 1 tbl

Description

В настоящее время все более широкое применение получают источники сигналов, в которых используется метод прямого цифрового синтеза сигнала. В таких источниках осуществляется программное управление всеми параметрами выходного сигнала, т.е. его амплитудой, частотой и фазой. При этом обеспечивается очень высокая разрешающая способность при изменении указанных параметров, по частоте она может доходить до 10^-6 Гц, по фазе - до десятых долей градуса. Источники сигналов, сформированных методом прямого цифрового синтеза, имеют много преимуществ по сравнению с источниками, в которых используются другие известные методы формирования сигналов и стабилизация их частоты с помощью фазовой автоподстройки частоты. Из них наиболее важными для формирования модулированных и манипулированных сигналов наряду с высокой разрешающей способностью являются высокая скорость управления, непрерывность фазы, т.е. практическое отсутствие переходных процессов. Программное управление частотой с высокой разрешающей способностью дает основания для получения предельно малых нелинейных искажений частотной модуляции, что усложняет задачу их измерения. Основным источником указанных искажений при использовании метода прямого цифрового синтеза является не формирователь модуляции сигнала, а фильтр нижних частот на выходе цифроаналогового преобразователя источника сигнала.At present, signal sources using the method of direct digital signal synthesis are gaining wider application. Such sources provide programmed control of all parameters of the output signal, i.e. its amplitude, frequency and phase. This provides a very high resolution when changing these parameters, in frequency it can go up to 10 ^-6 Hz, in phase - up to tenths of a degree. Sources of signals generated by direct digital synthesis have many advantages compared to sources that use other well-known methods of generating signals and stabilizing their frequency using phase-locked loop. Of these, the most important for the formation of modulated and manipulated signals along with high resolution are high control speed, phase continuity, i.e. the practical absence of transients. High-resolution software frequency control provides the basis for obtaining extremely small nonlinear distortions of frequency modulation, which complicates the task of measuring them. The main source of these distortions when using the direct digital synthesis method is not a signal modulator, but a low-pass filter at the output of the digital-to-analog converter of the signal source.

Задача измерения одного из наиболее важных параметров ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза, - нелинейных искажений частотной модуляции является актуальной и требует своего решения. Актуальность задачи подтверждается тем, что по запросу «нелинейные искажения ЧМ сигналов» Гугл при расширенном поиске дает по 10 ссылок на каждой из 80 страниц, но указанная выше задача в них не рассматривается.The task of measuring one of the most important parameters of an FM signal generated by direct digital synthesis, nonlinear distortion of frequency modulation, is relevant and requires its solution. The relevance of the task is confirmed by the fact that on the query “nonlinear distortion of FM signals” Google with an advanced search gives 10 links on each of 80 pages, but the above task is not considered in them.

Известные методы измерения нелинейных искажений частотной модуляции разработаны применительно к аналоговым способам формирования ЧМ сигналов. Наиболее высокой разрешающей способностью - минимальным измеряемым уровнем коэффициента гармоник частотной модуляции 0,1-0,03% характеризуется метод, основанный на использовании двухтональной модуляции и расчете коэффициента гармоник по результатам измерения комбинационных искажений (Зенькович А.В. Измерение нелинейных искажений. MB и ССО РСФСР. Горьковский политехнический институт, Горький, 1980, 85 с. Павленко Ю.Ф., Шпаньон П.А. Измерение параметров частотно-модулированных колебаний. - М.: Радио и связь, 1986, 208 с.). Этот метод использован для проверки предлагаемого способа, о чем в данной заявке написано ниже.Known methods for measuring nonlinear distortion of frequency modulation are developed as applied to analogue methods for generating FM signals. The highest resolution - the minimum measured level of the harmonic coefficient of the frequency modulation of 0.1-0.03% - is characterized by a method based on the use of two-tone modulation and calculation of the harmonic coefficient based on the measurement of Raman distortion (Zenkovich A.V. Measurement of nonlinear distortion. MB and MTR RSFSR, Gorky Polytechnic Institute, Gorky, 1980, 85 pp. Yu.F. Pavlenko, PA Spanion, Parameter Measurement of Frequency-Modulated Oscillations. - M.: Radio and Communications, 1986, 208 pp.). This method is used to verify the proposed method, as described in this application below.

Предлагаемый способ измерения нелинейных искажений частотной модуляции сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза, основан на использовании особенностей спектра сигнала. Теоретическое обоснование способа таково.The proposed method for measuring nonlinear distortion of the frequency modulation of a signal generated by direct digital synthesis is based on the use of the characteristics of the signal spectrum. The theoretical rationale for the method is as follows.

Источник ЧМ сигнала при отсутствии модуляции имеет центральную частоту ω₀. Запрограммирована идеальная гармоническая частотная модуляция ω₁sinΩt, где ω₁ - девиация частоты, Ω - частота модуляции. С учетом нелинейности до пятого порядка включительно модуляционной характеристики реального источника ЧМ сигнала при введении модуляции его частота принимает видThe source of the FM signal in the absence of modulation has a center frequency ω ₀ . The ideal harmonic frequency modulation ω ₁ sinΩt is programmed, where ω ₁ is the frequency deviation, Ω is the modulation frequency. Taking into account non-linearity up to the fifth order, inclusive, the modulation characteristics of a real source of an FM signal when modulation is introduced, its frequency takes the form

где α₂, α₃, α₄, α₅ - коэффициенты степенного ряда, характеризующие относительную нелинейность модуляционной характеристики соответственно второго, третьего, четвертого и пятого порядков.where α ₂ , α ₃ , α ₄ , α ₅ are power series coefficients characterizing the relative nonlinearity of the modulation characteristic, respectively, of the second, third, fourth and fifth orders.

Разложение членов выражения (1) на отдельные спектральные составляющие позволяет записатьThe expansion of the terms of expression (1) into separate spectral components allows us to write

Отсюда обусловленные соответственно нелинейностями второго, третьего, четвертого и пятого порядков парциальные коэффициенты гармоник, т.е. коэффициенты второй гармонии К₂, третьей гармоники К₃, четвертой гармоники К₄, пятой гармоники К₅ составляютHence, the partial harmonic coefficients due to the nonlinearities of the second, third, fourth, and fifth orders, respectively, i.e. the coefficients of the second harmonic K ₂ , the third harmonic K ₃ , the fourth harmonic K ₄ , the fifth harmonic K ₅ are

Как следует из (2), нелинейности всех высоких порядков дают вклад в спектральные составляющие всех более низких порядков. Так, нелинейности четных порядков - второго и четвертого при введении модуляции дают вклад Δω₀ в центральную частоту в соответствии с (2) и (3)As follows from (2), nonlinearities of all higher orders contribute to the spectral components of all lower orders. Thus, the nonlinearities of even orders of the second and fourth upon the introduction of modulation contribute Δω ₀ to the center frequency in accordance with (2) and (3)

Аналогично, нелинейности третьего и пятого порядков дают вклад Δω₁ в девиацию частоты с основной частотой модуляции. В соответствии с (2) и (3)Similarly, third and fifth order nonlinearities contribute Δω ₁ to the frequency deviation with the fundamental modulation frequency. In accordance with (2) and (3)

Из выражения (4) следуетFrom the expression (4) follows

Аналогично, из (5)Similarly, from (5)

Результирующий коэффициент гармоник частотной модуляцииThe resulting harmonic frequency modulation

Поскольку устанавливаемая в источнике ЧМ сигнала девиация частоты ω₁ известна, для определения коэффициента гармоник частотной модуляции необходимо измерить изменение центральной частоты ЧМ сигнала Δω₀ и изменение девиации частоты с основной частотой модуляции Δω₁ при введении частотной модуляции.Since the frequency deviation ω ₁ set in the source of the FM signal is known, to determine the harmonic coefficient of the frequency modulation, it is necessary to measure the change in the central frequency of the FM signal Δω ₀ and the change in frequency deviation with the main modulation frequency Δω ₁ when frequency modulation is introduced.

Измерения указанных выше величин Δω₀ и Δω₁ производятся с использованием одного прибора - анализатора спектра. Для определения парциальных коэффициентов гармоник К₂ и K₄ измеряется частота средней, центральной спектральной составляющей в отсутствие частотной модуляции и при ее введении, вычисляется их разность Δω₀. Разрешающая способность измерения частоты определяется анализатором спектра. Примененный для экспериментальной проверки предлагаемого способа анализатор спектра типа Е4440А фирмы Agilent (США) имеет разрешающую способность измерения частоты 1 Гц, отсюда минимальное измеряемое значение изменения центральной частоты

. При использовании в ходе указанной проверки девиаций частоты

и

относительные величины

составляют соответственно примерно 2⋅10^-6 (0,00025%) и 10^-6 (0,0001%).Measurements of the above values of Δω ₀ and Δω _{1 are} carried out using one instrument - a spectrum analyzer. To determine the partial harmonics coefficients K ₂ and K ₄ , the frequency of the middle, central spectral component is measured in the absence of frequency modulation, and when it is introduced, their difference Δω _{0 is} calculated. The frequency resolution is determined by a spectrum analyzer. Used for experimental verification of the proposed method, a spectrum analyzer type E4440A from Agilent (USA) has a frequency resolution of 1 Hz, hence the minimum measured value of the change in the center frequency

. When using frequency deviations during this test

and

relative values

approximately 2⋅10 ^-6 (0.00025%) and 10 ^-6 (0.0001%), respectively.

С учетом прямой связи между коэффициентами четных гармоник и отношением

такими цифрами характеризуется разрешающая способность измерения указанных коэффициентов гармоник частотной модуляции источника ЧМ сигналов. Для измерения изменения девиации частоты Δω₁ используется однозначная связь девиации частоты ω₁ c амплитудой Е₁ первой боковой составляющей спектра ЧМ сигнала, имеющей частоту ω₀+Ω. Амплитуда E₁ определяется индексом модуляции

. Зависимость E₁ от β₁ при гармонической частотной модуляции выражается функцией Бесселя первого рода первого порядка J₁(β₁), которая убывает с ростом β₁ и имеет колебательный характер, многократно переходит через нуль.Given the direct relationship between the coefficients of even harmonics and the ratio

These numbers characterize the resolution of the measurement of the specified harmonic coefficients of the frequency modulation of the FM source. To measure the change in the frequency deviation Δω ₁ , an unambiguous relationship is used between the frequency deviation ω ₁ and the amplitude E _{1 of the} first side component of the FM signal spectrum having a frequency ω ₀ + Ω. The amplitude E ₁ is determined by the modulation index

. The dependence of E ₁ on β ₁ for harmonic frequency modulation is expressed by the first-order first-order Bessel function J ₁ (β ₁ ), which decreases with increasing β ₁ and has an oscillatory character, repeatedly passes through zero.

Проводится измерение изменения индекса модуляции Δβ₁ при введении частотной модуляции. Высокая разрешающая способность измерения достигается за счет следующего. При программировании идеальной гармонической частотной модуляции девиация частоты ω₁ и частота модуляции Ω устанавливаются такими, чтобы получающийся при этом индекс модуляции

соответствовал обращению амплитуды первой боковой составляющей спектра ЧМ сигнала E₁ в нуль. При введении частотной модуляции и наличии нелинейных искажений нечетных третьего и пятого порядков имеет место изменение девиации частоты Δω₁, изменение индекса модуляции

и установление амплитуды первой боковой составляющей ΔE₁ вместо нулевой. Амплитуда ΔЕ₁ измеряется анализатором спектра. По известной характеристике Е₁(β) рассчитывается величина Δβ₁ и затем отношение

, определяющее коэффициенты третьей и пятой гармоник частотной модуляции.The change in the modulation index Δβ _{1 is} measured with the introduction of frequency modulation. High resolution measurement is achieved by the following. When programming perfect harmonic frequency modulation, the frequency deviation ω ₁ and the modulation frequency Ω are set such that the resulting modulation index

corresponded to the amplitude of the first side component of the spectrum of the FM signal E ₁ vanishes. With the introduction of frequency modulation and the presence of non-linear distortions of odd third and fifth orders, there is a change in the frequency deviation Δω ₁ , a change in the modulation index

and establishing the amplitude of the first side component ΔE ₁ instead of zero. The amplitude ΔE ₁ is measured by a spectrum analyzer. The known characteristic E ₁ (β) calculates the value Δβ ₁ and then the ratio

, which determines the coefficients of the third and fifth harmonics of frequency modulation.

Высокая разрешающая способность измерения коэффициентов нечетных гармоник определяется предельно малыми (10^-6 %) погрешностями установки девиации частоты ω₁ и частоты модуляции Ω при программировании, т.е. малыми погрешностями установки значения β₁, и высокой чувствительностью анализатора спектра при измерении ΔE₁, т.е. малым уровнем его собственных шумов. Так, анализатор спектра Е4440А фирмы Agilent имеет при расстройке относительно центральной частоты 10 кГц, т.е. в данном случае при частоте модуляции 10 кГц, спектральную плотность мощности шума не более минус 116 дБ/Гц. Отсюда при полосе анализа спектра 1 Гц с учетом трехкратного метрологического запаса (10 дБ) он позволяет измерять ΔE₁ на относительном уровне 106 дБ, т.е. иметь разрешающую способность измерения 5⋅10^-6 (0,0005%).The high resolution of measuring the coefficients of odd harmonics is determined by extremely small (10 ^-6 %) errors in setting the frequency deviation ω ₁ and modulation frequency Ω during programming, i.e. small errors in setting the value of β ₁ , and high sensitivity of the spectrum analyzer when measuring ΔE ₁ , i.e. low level of his own noise. For example, an Agilent E4440A spectrum analyzer has a detuning relative to the center frequency of 10 kHz, i.e. in this case, at a modulation frequency of 10 kHz, the noise power spectral density is not more than minus 116 dB / Hz. Hence, with a 1 Hz spectrum analysis band, taking into account three-fold metrological margin (10 dB), it allows one to measure ΔE ₁ at a relative level of 106 dB, i.e. have a resolution of 5⋅10 ^-6 (0.0005%).

Предлагаемый способ был проверен экспериментально с использованием следующих методик.The proposed method was tested experimentally using the following methods.

Для сравнения предлагаемого способа с известным проведено измерение нелинейных искажений источника ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза, с использованием двухтональной модуляции и расчете коэффициента гармоник по результатам измерения комбинационных искажений. Однако в известном виде, изложенном в указанной выше в заявке литературе, эта методика не может быть применена к источнику ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза. В нем физически отсутствуют модулирующие напряжения, частотная модуляция вводится программно. Поэтому необходимо осуществить частотное детектирование выходного напряжения источника и затем отфильтровать напряжение с одной из частот модуляции. Для этого в разработанную схему измерения вместо используемых в известной методике модулирующих низкочастотных генераторов введены измеритель модуляции, выполненный по схеме супергетеродинного приемника ЧМ сигналов, и полосовой фильтр, настроенный на одну из частот модуляции. Структурная схема измерительного устройства приведена на чертеже.To compare the proposed method with the known, the nonlinear distortion of the source of the FM signal generated by direct digital synthesis was measured using two-tone modulation and the calculation of the harmonic coefficient based on the results of the measurement of Raman distortions. However, in the known form set forth in the literature indicated above in the application, this technique cannot be applied to the source of an FM signal generated by direct digital synthesis. It physically lacks modulating voltages; frequency modulation is introduced programmatically. Therefore, it is necessary to carry out frequency detection of the output voltage of the source and then filter the voltage from one of the modulation frequencies. To do this, instead of the modulating low-frequency oscillators used in the well-known technique, a modulation meter, made according to the superheterodyne FM receiver circuit, and a band-pass filter tuned to one of the modulation frequencies are introduced into the developed measurement scheme. The block diagram of the measuring device is shown in the drawing.

Проверяемый источник ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза, выполнен на интегральной микросхеме AD9910 фирмы Analog Devices (США) с использованием опорной частоты 1000 МГц и частотой выходного напряжения 50 МГц. Частоты модуляции F₁=20,345052 кГц и F₂=25,431315 кГц, парциальные девиации частоты

, результирующая девиация частоты

Измерители модуляции 1 и 2 типа СК3-45 используются в режиме измерения девиации частоты. Из выходного напряжения измерителя модуляции 1 с помощью полосового фильтра выделяется напряжение с частотой F₁. Оно через плавный фазовращатель подается на вход частотного модулятора вспомогательного ЧМ генератора типа SMG-100A фирмы Rohde & Schwarz (ФРГ). Выходное напряжение этого генератора служит в качестве внешнего гетеродинного для измерителя модуляции 2. Его входным сигналом является выходное напряжение источника ЧМ сигнала, сформированного методом прямого цифрового синтеза. Анализатор спектра типа Е4440А служит для измерения спектральных составляющих выходного напряжения измерителя модуляции 2. Измеряются возникающие в источнике ЧМ сигнала при двухтональной модуляции комбинационные искажения, которые пересчитываются в общепринятый критерий - коэффициент гармоник частотной модуляции.The verified source of the FM signal generated by direct digital synthesis was performed on an AD9910 integrated circuit from Analog Devices (USA) using a reference frequency of 1000 MHz and an output voltage frequency of 50 MHz. Modulation frequencies F ₁ = 20.345052 kHz and F ₂ = 25.431315 kHz, partial frequency deviations

resulting frequency deviation

Modulation meters 1 and 2 of type SK3-45 are used in the mode of measuring frequency deviation. From the output voltage of the modulation meter 1 using a band-pass filter is allocated voltage with a frequency of F ₁ . It is fed through a smooth phase shifter to the input of the frequency modulator of the auxiliary FM oscillator type SMG-100A manufactured by Rohde & Schwarz (Germany). The output voltage of this generator serves as an external local oscillator for the modulation meter 2. Its input signal is the output voltage of the FM signal source generated by direct digital synthesis. A spectrum analyzer of the E4440A type is used to measure the spectral components of the output voltage of a modulation meter 2. The Raman distortions occurring in the FM signal source during two-tone modulation are measured, which are converted into a generally accepted criterion — the harmonic coefficient of frequency modulation.

Первоначально проводится компенсация составляющей частотной модуляции с девиацией частоты

и частотой F₁ в смесителе измерителя модуляции 2. Для этого анализатор спектра настраивается на частоту F₁. Девиация частоты вспомогательного ЧМ генератора его органами управления и фаза модулирующего напряжения с частотой F₁ плавным фазовращателем путем последовательности плавных регулировок устанавливаются равными соответственно девиации частоты и фазе составляющей частотной модуляции с этой частотой проверяемого источника ЧМ сигнала. Степень компенсации контролируется анализатором спектра, по мере приближения к установлению указанных выше равенств показание анализатора спектра уменьшается, в итоге оно получается минимальным. При идеальной полной компенсации в измерителе модуляции 2 и анализаторе спектра в частотной модуляции и низкочастотном напряжении нет составляющей с частотой F₁, поэтому в них не возникают комбинационные составляющие, обусловленные частотой F₁, т.е. с частотами F₂+F₁, 2F₂+F₁, 3F₂+F₁…. Составляющие с этими частотами могут возникнуть только в проверяемом источнике ЧМ сигнала, поэтому именно они используются при измерении. Собственные нелинейные искажения измерителя модуляции и анализатора спектра теоретически не оказывают влияния на результат измерения этих составляющих. После компенсации анализатором спектра измеряются уровни комбинационных составляющих с суммарными частотами

, характеризующие нелинейные искажения проверяемого источника ЧМ сигналов, а также уровень составляющей с частотой F₂. По результатам измерений рассчитываются парциальные и результирующий коэффициенты гармоник частотной модуляции по формуламCompensation of the frequency modulation component with frequency deviation is initially performed.

and frequency F ₁ in the mixer of the modulation meter 2. For this, the spectrum analyzer is tuned to the frequency F ₁ . The frequency deviation of the auxiliary FM generator by its controls and the phase of the modulating voltage with frequency F _{1 by a} smooth phase shifter are set equal to the frequency deviation and phase of the component of the frequency modulation with this frequency of the checked source of the FM signal by a sequence of smooth adjustments. The degree of compensation is controlled by the spectrum analyzer; as we approach the establishment of the above equalities, the reading of the spectrum analyzer decreases, as a result, it turns out to be minimal. With perfect full compensation, in the modulation meter 2 and the spectrum analyzer in the frequency modulation and low-frequency voltage there is no component with frequency F ₁ , therefore, combinational components caused by frequency F ₁ do not appear in them, i.e. with frequencies F ₂ + F ₁ , 2F ₂ + F ₁ , 3F ₂ + F ₁ .... Components with these frequencies can occur only in the verified source of the FM signal, therefore they are used in the measurement. The intrinsic nonlinear distortions of the modulation meter and spectrum analyzer theoretically do not affect the measurement result of these components. After compensation, the spectrum analyzer measures the levels of combinational components with total frequencies

characterizing the nonlinear distortion of the verified source of FM signals, as well as the level of the component with a frequency of F ₂ . Based on the measurement results, the partial and resulting harmonic coefficients of the frequency modulation are calculated by the formulas

Полученные в указанных выше условиях экспериментальные результаты таковы. Степень компенсации уровня спектральной составляющей с частотой F₁ составила 50 дБ (0,316%), К₂=0,028%, К₃=0,0063%,

.The experimental results obtained under the above conditions are as follows. The degree of compensation of the level of the spectral component with a frequency of F ₁ was 50 dB (0.316%), K ₂ = 0.028%, K ₃ = 0.0063%,

.

Измерение коэффициента гармоник частотной модуляции рассмотренного выше источника ЧМ сигналов предлагаемым способом проведено в следующих условиях. Использовалась гармоническая частотная модуляция, запрограммированная при девиации частоты

частоте модуляции F=19,929847 кГц и индексе модуляции β=19,6158585.The measurement of the harmonic coefficient of the frequency modulation of the above considered source of FM signals by the proposed method was carried out in the following conditions. Harmonic frequency modulation programmed during frequency deviation was used.

modulation frequency F = 19.929847 kHz and modulation index β = 19.6158585.

Результаты измерения: изменение частоты спектральной составляющей с центральной частотой

, откуда

, относительное изменение девиации частоты и индекса модуляции

.Measurement results: change in the frequency of the spectral component with a central frequency

from where

, relative change in frequency deviation and modulation index

.

Результирующий коэффициент гармоник частотной модуляции

The resulting harmonic frequency modulation

При использовании предлагаемого способа измерен существенно меньший уровень коэффициента гармоник частотной модуляции источника ЧМ сигнала.When using the proposed method, a significantly lower level of the harmonic coefficient of the frequency modulation of the FM signal source was measured.

В предлагаемом способе измерения парциальных значений коэффициентов четных гармоник, в первую очередь К₂, проводится сравнительно просто. Существенно сложнее измеряются коэффициенты нечетных гармоник, в первую очередь К₃. С учетом этого режим измерения коэффициентов нечетных гармоник частотной модуляции подвергнут следующей дополнительной экспериментальной проверке. Она состоит в том, что вместе с гармонической частотной модуляцией в источнике ЧМ сигнала программно устанавливается регулируемый уровень третьей гармоники, т.е. определенное значение коэффициента третьей гармоники К₃, оно измеряется предлагаемым способом. Используется максимальное для данного источника ЧМ сигнала значение девиации частоты

, частота модуляции F=19,929847 кГц, индекс модуляции β=47,90146089. Результаты измерений приведены в таблице.In the proposed method for measuring partial values of the coefficients of even harmonics, primarily K ₂ , is relatively simple. Coefficients of odd harmonics are measured much more difficult, first of all, K ₃ . With this in mind, the mode of measuring the coefficients of odd harmonics of frequency modulation was subjected to the following additional experimental verification. It consists in the fact that together with the harmonic frequency modulation in the source of the FM signal, the adjustable level of the third harmonic is programmatically set, i.e. a certain value of the coefficient of the third harmonic K ₃ , it is measured by the proposed method. The maximum frequency deviation value for this FM source is used.

, modulation frequency F = 19.929847 kHz, modulation index β = 47.90146089. The measurement results are shown in the table.

Экспериментально подтверждена возможность получения предельно высокой разрешающей способности измерения коэффициента третьей гармоники частотной модуляции - 0,00015%. Погрешность при минимальном установленном уровне К_3уст=0,01% видимо связана с влиянием шумов, она является приемлемой. Погрешность амплитудных измерений анализатора спектра Е4440А задана следующим образом. «Нелинейность амплитудной шкалы - 0,38 дБ (4,2%), типично - 0,11 дБ (1,1%), разрешающая способность по напряжению при включении усреднения не более 0,1 дБ (1%)». С учетом погрешности анализатора результаты измерения являются хорошими.The possibility of obtaining an extremely high resolution of measuring the coefficient of the third harmonic of frequency modulation — 0.00015% — has been experimentally confirmed. The error at the minimum set level of K _3ust = 0.01% is apparently related to the influence of noise, it is acceptable. The error in the amplitude measurements of the spectrum analyzer E4440A is set as follows. “The nonlinearity of the amplitude scale is 0.38 dB (4.2%), typically 0.11 dB (1.1%), the voltage resolution when averaging is turned on is not more than 0.1 dB (1%)." Given the accuracy of the analyzer, the measurement results are good.

Таким образом, экспериментально подтверждена правильность предлагаемого способа и возможность получения высокой разрешающей способности измерения нелинейных искажений частотной модуляции источников ЧМ сигналов, сформированных методом прямого цифрового синтеза.Thus, the correctness of the proposed method and the possibility of obtaining high-resolution non-linear distortion measurements of the frequency modulation of FM signal sources generated by direct digital synthesis have been experimentally confirmed.

Актуальность предлагаемого способа определяется перспективностью в ближайшее время использования прямого цифрового синтеза во всех источниках сигналов соответствующего диапазона частот.The relevance of the proposed method is determined by the prospects in the near future the use of direct digital synthesis in all signal sources of the corresponding frequency range.

Принципиальным преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известными является его высокая технико-экономическая эффективность. Она определяется, во-первых, повышенной не менее чем на порядок разрешающей способностью измерения коэффициента гармоник частотной модуляции. Во-вторых, она определяется предельной простотой реализации способа - использованием одного широко распространенного средства измерения - анализатора спектра, не требуется изготовление и регулировка вспомогательных узлов.The principal advantage of the proposed method in comparison with the known is its high technical and economic efficiency. It is determined, firstly, by an increased by at least an order of magnitude resolution for measuring the harmonic coefficient of frequency modulation. Secondly, it is determined by the extreme simplicity of the implementation of the method — using one widespread measuring instrument — a spectrum analyzer; manufacturing and adjustment of auxiliary units is not required.

Claims

A method for measuring nonlinear distortion of an FM signal generated by direct digital synthesis, which consists in measuring the spectrum analyzer of changes in the parameters of the central and first lateral components of the FM signal spectrum when modulation is introduced and calculating the harmonic coefficient of the frequency modulation based on the measurement results.