SU1109664A2 - Устройство дл измерени коэффициента нелинейных искажений генераторов частотно-модулированных сигналов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ГЕНЕРАТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЬ1Х СИГНАЛОВ по авт. св. № 693267, о т13л SKSJSiEiiUii.i личающеес  тем, что, с целью повышени  разрешающей способности измерени  при широкополосной частотной модул ции, в него дополнительно введены последоватедгьно соединенные стробоскопический смеситель и полосовой фильтр, а также генератор строб-импульсов, выход которого соединен с первым входом стробоскопического смесител , второй вход которого подключен к выходу первого смесител , а выход полосового фильтра соединен с входом усилител  .промежуточной частоты.

Description

со

а

О5 4 1 .1 Изобретение относитс  к радиотехнике и предназначено дл  точных и прецизионных измерений коэффициента нелинейных искажений (КНИ) модулирующего напр жени  генераторов частотно-модулированных (ЧМ) сигналов различного назначени , в частности эталонных и образцовых генераторов, используемых в метрологии и поверочной практике. По основному авт. ев. № 693267 известно устройство дл  измерени  КНИ генераторов ЧМ, содержащее провер емьй и вспомогательный г.енераторы ЧМ сигналов, два источник а модулИ1 .уюших напр жений, выход первого из которых подключен к входу провер емого генератора, а выход второго одновременно - к второму входу провер емого и первому входу вспомогательного ЧМ генераторов, выходы которых через второй смеситель и полосовой фильтр .подключены к первому входу первого смесител , второй вход которого подключен к выходу второго вспомогательного ЧМ генератора, вход которого св зан через аттенюатор с первым входом провер емого ЧМ генератора, а также содержащее последовательно соединенные усилител промежуточной частоты, частотный детектор и анализатор спектра (1J Недостатком известного устройства  вл етс  то, что в широкополосной частотной модул ции провер емого ЧМ генератора, оно не обеспечивает требуемой разрешающей способности измерени . Разрешающа  способность измерени нелинейных искажений известного устройства при широкополосной частотной модул 1у1и провер емого генератор в основном ограничена вли нием сопут ствующей (паразитной) амплитудной МОДУЛЯ1ЩИ. Сопутствующа  амплитудна  модул 1р   и амплитудном ограничител на выходе усилител  промежуточной частоты вследствие известного  влени  амплитудно-фазовой конверсии пре образуетс  в .фазовую модул цию. В сигнале на выходе амплитудного ограничител  из-за нелинейности закона модуп ции сопутствующей аьтлитудной модул ции и нелинейности закона преобразовани  амплитудной модул ции в фазопуш по вл ютс  комбинационные составл ющие Лазомодулированного BitD,4 (П А f t PAj). Эти состанп ющие 4 суммируютс  с соответстзую1Щ ми комбинационными составл ю Ш1ми ЧМ сигнала возникающими в провер емом генераторе , что приводит к ограничению разрешающей способности и увеличению погрешности измерени  нелинейных искажений . Величины комбинационных фазово-модулированньк составл ющих вызванных вли нием амплитудной модул ции , обычно пр мо пропорциональны значени м модулирующих частот, величине коэффициента сопутствующей амплитудной модул ции и величине коэффициента преобразовани  амплитудной модул ции в фазовую амплитудного ограничител . Поэтому при широкополЪсной частотной модул ции провер емого генератора, когда значени  модулирующих частот, а также величины коэффициента сопутствующей амплитудной модул ции и коэффициента преобразовани  амплитудной модул ции в фазовую существенно возрастают, известное устройство не обеспечивает высоKoi4 разрешающей способности измерени  КНИ в генераторах ЧМ сигналов. Кроме того, известное устройство обладает сложностью технической реализации широкополосного усилител  промежуточной частоты с амплитудным ограничителем и частотного детектора с предельно малой неравномерностью амплитудно-частотных характеристик в полосе Частот эффективного спектра широкополосной частотной модул ции . Неравномерность амплитудно-частотных характеристик- при частотной модул ции приводит к по влению дополнительной сопутствующей амплитудной модул ции, котора , суммиру сь с сопутствующей амплитудной модул цией провер емого генератора, приводит к ухудшению ра; решающей способности измерени  нелинейных искажений. .Полоса частот эффективного спектра при широкополосной частотной модул ции составл ет обычно несколько дес тков мегагерц. Построение трактов с такой полосой пропускани   вл етс  сложной технической задачей. Целью изобретени   вл етс  повышение разрешающей способности измерени  при широкополосной частотной модул ции провер емого генератора. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство дл  измерени  коэффициента нелинейньк искажений генераторов частотно-модулиро3 . ванных сигналов, содержащее провер емый и вспомогательный генераторы ЧН сигналов, два источника модулирую щих напр жений, выход первого из которых подключен к входу провер емого генератора, а выход второго одновременно - к второму входу провер емого и первому входу вспомогательного ЧМ генераторов, выходы которых через второй смеситель, и nan совой фильтр подключены к первому входу первого смесител , второй вход которого подключен к выходу второго вспомогательного ЧМ генерат ра, вход которого соединен через ат тенюатор с первым входом провер емо ЧМ генератора, последовательно соединенные усилитель промежуточной ча тоты, частотный детектор и анализатор спектра, дополнительно введены последовательно соединенные стробоскопический смеситель и полосовой фильтр, а также генератор стробимпульсов , вькод которого соединен с первым входом стробоскопического смесител , второй вход которого подключен к выходу первого смесител а выход полосового фильтра соединен с входом усилител  промежуточной частоты. На чертеже приведена структурна  схема устройства, Устройство содержит провер емый 1 и вспомогательные 2 и 3 генератор ЧМ сигналов, блоки 4.и 5 модулирующих напр жений, второй смеситель 6 с полосовым фильтром 7, первый смеситель 8, усилитель 9 промежуточной частоты, частотньш детектор 10, аттеню ор 11, анализатор 12 спектра и вновь введенные стробоскопический смеситель 13, полосовой фильтр 14 и генератор 15 строб-импульсов, причем выход первого блока 4 модулирующих напр жений подключены к вхо ду провер емого генератора 1, а выхо второго блока 5 одновременно - к вто рому входу провер емого 1 и первому входу вспомогательного 2 генераторов выходы которых через второй смесител 6 и полосовой фильтр 7 подключены к первому входу первого смесител  8, второй вход которого подключен к выходу второго вспомогательного генера тора 3 ЧМ сигналов, вход которого через аттенюатор 11 соединен с первым входом провер емого генератора 1, при этом выход первого смесител  4 через последовательно соединенные стробоскопический смеситель 13, полосовой фильтр 14, усилитель 9 промежуточной частоты, частотный детектор 10 подключен к входу анализатора 12 спектра, причем к второму входу стробоскопического смесител  13 подключен генератор 15 строб-импульсов. Устройство дл  измерени  КНИ генераторов ЧМ сигналов работает следующим образом. На провер емый генератор 1 поступают сигналы двух модулирующих частот Л и Л2 соответственно с блоков 4 и 5 модулирующих напр жений. На вспомогательный генератор 2 поступает сигнал только вспомогательной модулирующей частоты А 2. блока 5. Выходы провер емого 1 и вспомогательного 2 генерат.оров подключены к входам смесител  6 с полосовым фильтром 7. Регулировкой величины модулирующих напр жений блоков 4 и 5 значени  девиации частоты с модулирующей частотой 2 провер емого I и вспомогательного 2 генераторов устанавливаютс  равными. В этом случае ЧМ сигнал разностной (промежуточной ) частоты на выходе полосового фильтра 7 не содержит модулирующей функции с вспомогательной модулирующей частотой Л 2, В ЧМ сигнале на выходе полосового фильтра 7 содержитс  составл юща  с модулирующей частотой .составл ющие комбинационных частот (fiA i РЛэ) Эти комбинационные составл ющие возникают в провер емом генераторе 1 при его модул ции двум  частотами Дf и Др вследствие нелинейности его модул 1шонной характеристики. Комбинационные составл ющие несут полную информацию с КНИ провер емого генератора 1. На вспомогательньй генератор 3 через аттенюатор 11 поступает напр жение основной модулирующей частоты Л ;j с блока 4 модулирующих напр жений, синфазное с модулирующим напр жением, подаваемым на провер емый генератор 1; Поэтому в сигнале разностной (промежуточной) частоты на выходе смесител  8 компенсируетс  составл юща  с модулирующей частотой А , Таким образом в законе модул ции широкополосного с ЧМ сигнала на выходе смесител  8 в общем случае содержитс  остаток составл ющей с модулирующей частотой Л f , комбинационны составл ющие випа () и составл ющие гармоник модулирукици частот Л и Л2 . Наличие гармоник мод-улируюших частот обусловлено не линейными искажени ми вспомогательных генераторов 2 и 3. Кроме того, широкополосный ЧМ сигнал на выходе смесителт  8 имеет сопутствующую амплитудную модул цию. В законе амплитудной модул ции общем случае могут быть составл ющие с модулирующими частотами Л ti 2 их гармониками, а также комбинационные составл юи(ие вида (). Дл  упрощени  раЬсмот рени  работы стробоскопического преобразовател  частоты предполага ем, что широкополосный сигнал на выходе смесител  8 модулируетс  по частоте и амплитуде некоторой комбинационной частотой Лк с индек сом частотной модул ции, равным Эк и коэффициентом сопутствующей амплитудной модул ции, равным Hl Таким образом измер емьй ЧМ си нал с амплитудной модул цией, записанный выражением через спектральное разложение в р д Фурье по функци м Бассел  первого рода Ц-го пор дка, поступает на первый вход стробоскопического смесите « 13. Г (Нм )S п(Р) где U т.1« „1соответственно амплитуд и несуща  частота измер емого сигнала . Одновременно от генератора 15 строб-импульсов па второй вход стр боскопического смесител  13 поступает строб-импульсный сигнал с час TOTof следовани , близкой к частоте Ли , () и спе ктральньгм разложением V-..(Vfv).u 2.t Т - дл 1тельность строб-импуль -амплитуда строб-импул1,сно сигнала; -номер гармоники строб-импульсного сигнала. достаточчо ма.юй л-ипеттьнос crpof.i-mtny.n 1.СЯ Г -f/iu. ИЧ(1Ж(1StnlcjU , этом случае выражение (2) упрощаетс  и его можно записать в виде (|ubt/) . (3) В стробоскопическом смесителе 13 осуществл етс  перемножение сигналов (1) и (3). При этом на выходе стробо скопического смесител  13 сигнал 4-00 ( ,h( , ()t5mk(|ui). В составе сложного сигнала (4) имеетс  трансформированный ЧМ сигнал с несущей частотой, равной разности между несущей частотой входного сигнала Юрц и частотой KQ - гармоники строб-1импульсного сигна.аа V/ Х/ Тр %ч Этот ЧМ сигнал вьщел етс  полосовым фильтром 14 и имеет вид , V() i(%4-Mfeol(V) . (Ь| Из сравнени  сигнала (6) на выходе полосового фильтра 14 с сигналом (1), поступающим на вход стробоскопи 1еского смесител  13 видно, что сигнал (6), поступающий далее на вход усилител  i9 промежуточной частоты с амплитудным ограничителем, кроме уменьщенного значени  несущей частоты , определ емого формулой (5), имеет трансформированные (уменьшенные ) значени  модулирующих частот амплитудной и частотной модул ций А.-Дс ЛЛ (7) гр н неизменные значени  коэффициента сопутствукицей амплитудной модул ции и индекса частотной модул ции. Поскольку индекс частотной модул ции трансформированного ЧМ сигнала не измен етс  модулирующа  частота частотной модул ции уменьшаетс , то девиаци  частоты трансформированного ЧМ сигнала

также пропорционально уменьшаетс  и определ етс  выражением

ЧР

«

Таким образом, на выходе стробоскопического преобразовател  частот ширс копапосный ЧМ сигнал с сопутствующей амплитудной модул цией трансформируетс  в узкополосный ЧМ сигнал с сопутствующей амплитудной модул цией , модулируюпщё частоты (7) и девиаци  частоты (8) которого могут быть существенно уменьшены выбором частоты (/и) следовани  импульсов генератора 15 строб-импульсов . С выхода полосового фильтра 14 узкополосный ЧМ сигнал поступает на вход усилител  9 промежуточной частоты с амплитудным ограничителем и далее на вход частотного детектора 10, Комбинированные составл ющие вида n((-f tf(-/ измер ютс  на выходе частотного детектора 10 анализатором 12 спектра относительно величины остатка составл ющей с модулирующей частотой (Л.-yU.) и по известному соотнощению с учетом величины компенсации составл ющей с модулирующей частотой Л определ етс  КНИ провер емого генератора 1 .

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает существенно более высокую разрешающую способность измерени  КНИ генераторов ЧМ сигналов при иирокополосной частотной модул ции. Предлагаемое устройство обеспечивает величину разрешающей способности измерени , примерно равную коэффициенту сжати  модулирующих частот К - д к/ЛктНапример , модулирующие частоты 5 6 МГц широкополосной частотной модул ции удобно трансформировать в модулирующие частоты 50-60 кГц. С учетом изложенного величина по разрешающей способности при этом составл ет

5.

100 раз 5 -Ю-

Кроме того, трансформаци  спектра широкополосного ЧМ сигнала в узкополосный позвол ет существенно упростить по сравнению с известным устройством построение усилител  промежуточной частоты, амплитудного ограничител  и частотного детектора .

Например, дл  измерени  нелинейных искажений при широкополосной частотной модул ции с величиной девиации и модулирующей частоты соответственно 10 и 5 - 6 МГц известным устройством требуетс  усилитель промежуточной частоты, амплитудный, ограничитель и частотный детектор, работающие на промежуточной частоте 70 140 МГц и с полосой пропускани  в несколько дес тков мегагерц. Реализаци  узлов с такими характеристиками  вл етс  сложной технической задачей . После трансформации спектра ишрокополосной частотной модул ции стробоскопическим смесителем несуща  и модулирующа  частоты, а также девиаци  частоты соответственно могут быть выбраны, например 1 МГц, 50 60 кГц и 100 кГц. Дл  детектировани  такого узкополосного ЧМ сигнала может быть использован стандартньй измеритель девиации частоты, и реализаци  узлов не встречает существенных затруднений.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ _ιКОЭФФИЦИЕНТА НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ 'ГЕНЕРАТОРОВ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ

   СИГНАЛОВ по авт. св. № 693267, о т личаю’щееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерения при широкополосной частотной модуляции, в него дополнительно введены последовательно соединенные стробоскопический смеситель и полосовой фильтр, а также генератор строб-импульсов, выход которого соединен с первым входом стробоскопического смесителя, второй вход которого подключен к выходу первого смесителя, а выход полосового фильтра соединен с входом усилителя промежуточной частоты.

   1 . 1109664