SU1068832A1 - Устройство дл измерени девиации частоты и нелинейных искажений частотно-модулированных сигналов - Google Patents

Abstract

УСТЙРОЯСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТО-ГЫ В НЕЛИНЕЙВДХ ИСКАЖЕНИЯХ ЧАСТОТНО-МОДУШРОВАНтЛХ СИГНАЛОВ, :содержаи е последовательно соединёиные входной смеситель/ ширбкрполосмый видеоусилитель, а также гетеродан, выхЬл которого подключен к второму , входу вводного смесител , трансформаjTop спектра измер емого сигнала, ео;сто щий из стробоскопического смесител  и генератора строб-импульссв, выход которого соединен с первым вхо дом стробоскопического смесител , к выходу которого через полосовой фильтр подключён девиометр, о т л ич а ю щ е е с   тем, что, с целью повышени  точности и разрешающей способности измерени  при больших .сах модул ции, в него дополнитель;но введены последовательно .включен ные формирователь частотно-модУлированных импульсов и управл емый цифровой делитель частоты, причем вход формировател  частотно,модулированных импульсов соединен с выходом широкополосного видеоусили:тел , а выход управл емого цифрового делител  частоты подключен к второму входу стробоскопического смесител .

Description

Г щ

Фиг

Изобретение относитс  к радиотехническим измерени м и предназначено дл  измерени  девиации частоты или индекса частотной модул ции (ЧМ/, а также дл  измерени  с высокой разрешающей способностью нелинейных искажений модулирующей функции широкополосных сигналов.

Известно устройство дл  измерени  индекса частотной модул ции, содержащее последовательно соединенные смеситель с гетеродином, трансформатор спектра, усилитель, ограничитель , частотный дискриминатор, к выходу которого подключены индикатор и частотомер Cl.

Однако это устройство не обеспечивает ВЫСОКОЙ точности измерени  при больших значени х индекса ЧМ. При больших значени х индекса ЧМ дл  линейной трансформации спектра требуетс  создание в генераторе строб-импульсов спектра равновеликих составл ющих в. широкой полосе частот без искажений из фазовой структуры.

Создание генератора строб-импульсов с широким спектром равновеликих составл ющих представл ет известную трудность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству  вл етс  устройство дл  измерени  девиации частоты и коэффициента гармоник закона изменени  частоты широкополосного ЧМ сигнала, содержат 1дее последовательно соединенные вхоД ной смеситель, широкополосный видеоусилитель , а также гетеродин, выход которого подключен к второму входу входного смесител , трансформатор спектра измер емого сигнала, состо щий из стробоскопического смесител  и генератора строб-импульсов, выход которого соединен с первым входом стробоскопического смесител , к выходу которого.через полосовой фильтр подключен дев-иометр 2.

Недостаток известного устройства заключаетс  в большой погрешности измерени  девиации частоты и низкой разрешающей способности измерени  нелинейных искажений при больших индексах ЧМ. Это обусловлено тем, что при больших индексах спектр ЧМ сигнала roieeT большое количество боковых составл нхцих, каждую из которых необходимо линейно преобразовать в стробоскопическом смесителе без искажений по амплитуде и фазе. В стробоскопическом преобразовании спектра ЧМ сигнала с большим индексом участвует большое количество га1 доник строб-импульс но го сигнала, формируемого генератором строб-импульсов.

Нелинейна  траисформаци  спектра приводит к лииейным и нелинейным искажени м ЧМ сигнала иа выходе стробоскопическогО преобразовател  частоты . Линейные и нелинейные искажени  ЧМ сигнала с большим индексом при трансформации спектра существенн ограничивают точность измерени  девиации частоты и разрешающую способность измерени  нелинейных искажений

Кроме ТОГО, с увеличением девиации частоты (индекса ЧМ) пропорционально величине девиации частоты возрастают нелинейные искажени  в тракте демодул ции девиометра.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности разрешающей способHocT i измерени  при больших индексах модул ции.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  девиации частоты в нелинейных искажени х частотно-модулированных сигналов , содержащее последовательно соединенные входной смеситель, широкополосный видеоусилитель, а также гетеродин, выход которого подключен к второму входу входного смесител , трансформатор спектра измер емого сигнала, состо щий из стрюбоскопического смесител  и генератора строб-импульсов, выход которого соединен с первым входом стробоскопического смесител , к выходу которого через полосовой фильтр подключен девиометр , дополнительно введены погследовательно включенные формирователь частотно-модулированных импульсов и управл емый цифровой делитель частоты, причем вход формировател  частотно-модулированных импульсов соединен с выходом широкополосного видеоусилител , а выход управл емо .го цифрового делител  частоты под .ключен к второму входу стробоскопического смесител .

Введение в устройство формировател  частотно-модулированных импуль5 сов с цифровым делителем частоты и включение их на входе стробоскопического смесител  позвол ет уменьшить индекс входного ЧМ сигнала в М раз, где N - коэффициент делени  делител . При этом примерно в М раз уменьшаетс  количество боковых составл ющих в спектре ЧМ сигнала, поступающего на вход стробоскопического смесител . В стробоскопическом .преобразователе частоты количество гармоник строб-импульсного сигнала, участвук щих в преобразовании сигнала, уменьшаетс  также в N раз, чем обеспечиваетс  высока  линейность трансформации спектра ЧМ сигнал . Выполнение делител  частоты в виде управл емого цифрового делител  с переменным коэффициентом делени  позвол ет в широких пределах изменени  индекса входного ЧМ сигнала устанавливать на вхо5 де стробоскопического смесител  оптимальное дл  преобразовани  значение индекса ЧМ, При индексе в пределах 0,5-1 эффективный спектр ЧМ сигнала содержи не более 2-3 боковых составл ющих. Линейна  трансформаци  такого спект ра не встречает затруднений. Введение делител  частоты уменьшает в Ы раз значение девиации частоты в тракте девиометра. Это также примерно в N раз уменьшает .погрешность измерени  девиации частоты и разрешающую способность измерени  нелинейных искажений, вследствие уменьшени искажений ЧМ сигнала в тракте девиометра. На фиг; 1 приведена функциональна  схема устройства; на фиг.2 спект )рограммы сигналов на входе уст ройства фиг.2o(f,нa выходе делител  частоты (фиг.25)/ на выходе генератора строб-импульсов (фиг.2в) и на ВХОД9 девиометра (фиг. 2г). Устройство (фиг.11 содержит вход ной смеситель 1, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 2, широкополосный видеоусилитель 3, последовательно включенные формирователь 4 ЧМ импульсов и цифровой управл емый делитель 5 частоты, тра форматор б спектра измер емого сигнала , состо щий из генератора 7 строб-импульсов и стробоскопическог смесител  8, выход которого через полосовой фильтр 9 подключен к девиомётру 10. Устройство работает следующим Образом. . Измер емый ЧМ сигнала, прсмодули рованный синусоидальной функцией частотой и записанный через спектральное разложение в р д Фурье по функци м Бессел  первого рода ti-ro iпор дка,поступает на вход входного смесител  1 m, 3„(), U) |П V-О ( I соответственно ампл где и ,w,, /S туда, несуща  часто к индекс ЧМ измер ем го сигнала. На второй вход смесител  1 посту пает сигнал гетеродина: 2, U где и.„,, Шр - соответственно амплиту да и частота гетеродинного сигнала. С выхода широкополосного видеоусилител  3f,  вл ющегос  одновременно и фильтром разностной частоты входного смесител  1, на вход формиро вй тел  4 ЧМ импульсов поступает ЧМ сигнал.

-ЮО

и, и„,П ЗJp)5in(vд.„,nЯ)t (П

Пг-СО

писать в Виде

и.. и„с 5in1c(fx.

W S mS С промежуточной частотой ш„ц иИд + + 10р. Дл  примера на фиг. 2а показан спектр ЧМ сигнала с промежуточной частотой индексе ЧМ /J 5, соответствуюшчй выражению (2). Формирователь 4 ЧМ импульсов преобразует синусоидальный ЧМ сигнал в последовательность импульсов, временное положение которых соответствует моментам прохода амплитуды ЧМ колебани  через нуль. При этом длительность сформированных импульсов на выходе формировател  может быть, любой, но достаточной дл  запуска, цифрового делител  5 частоты. При скважности, равной двум, поступающий на вход цифрового делител  5 частоты сигнсш можно записать в виде ±4S Е П J.m4 ЛМ ns-oc xsin(mu) + rtS)t, (э, где m - номер гармоники несущей импульсной последовательности ЧМ импульсов. На выходе цифрового делител  5 частоты с коэффициентом делени  имеем последовательность ЧМ импуль- n (P)s«n(n«K ( котора  поступает на вход стробоскопического смесител  8 трансформатора 6 спектра. На фиг.25 изображен спектр первой гармоники ) несущей частоты ЧМ сигнала на выходе делител  частоты с коэффициентом делени  . Спектры более высишх гармоник ,5,... на фиг. 25 не показаны. Одновременно от генератора 7 строб-импульсов на другой вход стробоскопического смесител  8 поступает строб-импудьсный сиснал с часй+л5 тото.й следовани //и, где. л 1,2,3,... , i; ла«5г ; ЛЙ«/It и спектральным разложением . .,„„,.--|., .  где t - длительность строб-импульса JC - номер гармоники строб-им«;г пульсиого сигнала. При достаточно малой длительности строб-импульса t -Д- множитель . stn(-С-J - -Li-f. k(u.r/2 ; - В этом случае выражение (5) упрощаетс  и его можно заСпектр .строб-импульсного сигнала (б изображен на фиг.2д. При этом гармо ники, не участвующие в преобразовании спектра (фиг.25), показаны штриховыми лини ми. В стробоскопическом смесителе 8 осуществл етс  перемножение сигналов (4) и (6). При этом на выходе стробоскопического смесител  8 будет сигнал +0 +ОР sinl- l , .,,; , Sin R- n jtjsi ()Ut f} В составе сложнбго сигнала (7) имеё iс  составл юща  с разностной часто|той первой гармоники ( . несутцей частоты сигнала (4) и строб-импульс ным сигналом (б). Эта составл юща  выдел етс  полосовым фильтром 9.v На выходе фильтра 9 получаем транс- форадрованный ЧМ сигнал V ,( -( где Kjj - номер составл ющей стробимпульсного сигнала, совпйд ющей с центральной (несущей J частотой ЧМ сиг нала. Спектр трансфо| гарованног6ЧМ сигнала, соответствующий выражению (8), показан на фиг.2г. Спектр трансформированного ЧМ сигнала поступает на вход девиомётра 10, KOTO-Sрый измер ет девиацию частоты и коэффициент гармоник модулирующей функции трансформированного сигнала.- При этом измер ема  величина девиации частоты определ етс  с учетом коэффициента делени.  N делитед . 5 частоты. Из сравнени  сигнала.(8) с измер емым сигналом {1), а также из рисунков I фиг. 2о(-г) видно, что сигнал (8), поступайщий на вход девиомётра, им|гет трансформированные (уменьшенные/ значени  несущей частоты т, модулирующей частоты Д-р- Я-/4Д(10) и индекса ЧМ . Характеристики такого узкополосного ЧМ сигнала/ в частности девиаци  частоты и нелинейные искажени , могут быть достаточно точно и с высокой разр шакщей способностью измерены сравнительно узкополосным девиометроМ . . ... . ; &шолнейие в предлагаемом устройстве делител  частоты в виде управл емого цифрювого делител  с переменным коэффициентом делени  позвол ет при любых значени х йнденСа ходного ЧМ сигнала устанавливать на входе стробоскопического смесител  оптимальное дл  линейного преобразовани . значение индексе. ЧМ. При индексе модул ции в пределах ;/э 0,5-1 эффективный спектр ЧМ сигнала содержит не более 2-3 боковых составл ющих .

Ko-iKo-i i

TT.

S.TP

tl IT

at)

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ В НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЯХ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащеедоследоватёльно соединенные входной смеситель, широкополосный видеоусилитель, а также гетеродин, выход которого подключен к второму входу входного смесителя, трансформатор спектра измеряемого сигнала, состоящий из стробоскопического смеси- теля и генератора строб-импульссв, выход которого соединен с первым вхо-¹ дом стробоскопического смесителя, к выходу которого через полосовой фильтр подключён девиометр, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности измерения прй больших индцк.сах модуляции, в него дополнитель но введены, последовательно включен'ные формирователь частотно-модУлированных импульсов и управляемый цифровой делитель частоты, причем вход формирователя частотно,модулирован ных импульсов соединен с выходом широкополосного видеоусилителя, а выход управляемого цифрово- § го делителя частоты подключен к второму входу стробоскопического сме- 1/. сителя. Р·

   О □о □о

   КО