SU1265638A1

SU1265638A1 - Device for measuring intermodulation distortions

Info

Publication number: SU1265638A1
Application number: SU843758022A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Александрович Кустов; Вадим Николаевич Лапенко; Сергей Викторович Смирнов; Сергей Иванович Сидоров; Виталий Дмитриевич Петункин
Original assignee: Московский институт электронной техники; Предприятие П/Я В-2374; Предприятие П/Я А-1764
Priority date: 1984-06-26
Filing date: 1984-06-26
Publication date: 1986-10-23

Abstract

Изобретение может быть использовано дл измерени нелинейности четырехполюсников. Цель изобретени - повышение быстродействи измерени . Устройство содержит генераторы 1 и 2, сумматоры 3 и 16,четырехполюсник 4, полосовые фильтры 10-12 перемножители 13 - 15 и фильтр 17 низких частот. Введение фильтра 5 высоких частот, регулируемого усилител 6, балансного модул тора 7, блока 8 автоматической регулировки усилени , фильтра 9 низких частот и образование новых св зей между элементами устройства позвол ет производить автоматическую нормировку сигнала, параллельный анализ всех с S комбинационных составл ющих и непосредственное вычисление коэффициента интермодул ционных искажений. 1 ил. о ел Од Од 00The invention can be used to measure the non-linearity of quadrupoles. The purpose of the invention is to increase the measurement speed. The device contains generators 1 and 2, adders 3 and 16, quadrupole 4, band-pass filters 10-12 multipliers 13 - 15 and low pass filter 17. The introduction of the high-pass filter 5, the adjustable amplifier 6, the balanced modulator 7, the automatic gain control unit 8, the low-pass filter 9 and the formation of new connections between the elements of the device allow automatic signal normalization, parallel analysis of all with S Raman components and direct calculation of intermodulation distortion factor. 1 il. about ate od od od 00

Description

Изобретение относится к области электроизмерений и· может быть использовано для измерения нелинейности четырехполюсников.The invention relates to the field of electrical measurements and · can be used to measure the nonlinearity of the four-terminal network.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения.The purpose of the invention is improving the measurement performance.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит первый и второй генераторы 1 и 2, первый сумматор 3, четырехполюсник 4, фильтр 5 высоких частот, регулируемый усилитель 6, балансный модулятор 7, блок 8 автоматической регулировки усиления (АРУ), первый фильтр 9 низких частот, первый, второй и третий полосовые фильтры 10-12, первый, второй и третий перемножители 13 *· 15, второй сумматор 16 и второй фильтр 17 низких частот.The device comprises first and second generators 1 and 2, a first adder 3, a four-terminal 4, a high-pass filter 5, an adjustable amplifier 6, a balanced modulator 7, an automatic gain control (AGC) unit 8, a first low-pass filter 9, the first, second, and third band pass filters 10-12, the first, second and third multipliers 13 * · 15, the second adder 16 and the second low-pass filter 17.

Выходы первого и второго генераторов 1 и 2 соединены соответственно с первым и вторым входом первого сумматора 3. Последовательно соединены первый сумматор 3, четырехполюсник 4, фильтр 5 высоких частот, регулируемый усилитель 6, балансный модулятор 7 и первый фильтр 9 низких частот..Второй вход балансного модулятора 7 соединен с выходом второго генератора 2, а выход соединен с выходом блока 8 АРУ, выход . которого соединен с управляющим входом регулируемого усилителя 6. Выход первого фильтра 9 низких частрт соединен б входами первого, второго и третьего полосовых фильтров 10-12, выходы которых соединены каждый с первым и вторым перемножающими входами соответственно первого, второго и третье- 40 го перемножителей 13 - 15, выходы которых соединены соответственно с “Первым, вторым и третьим входами второго сумматора 16, выход которого соединен с входом второго фильтра 17 низких частот, выход которого является выходом устройства и соединен с управляющими входами первого,второго и третьего перемножителей 13-15.The outputs of the first and second generators 1 and 2 are connected respectively to the first and second input of the first adder 3. The first adder 3, the four-terminal 4, the high-pass filter 5, the adjustable amplifier 6, the balanced modulator 7, and the first low-pass filter 9 are connected in series. Second input balanced modulator 7 is connected to the output of the second generator 2, and the output is connected to the output of the AGC block 8, the output. which is connected to the control input of the adjustable amplifier 6. The output of the first low-pass filter 9 is connected to the inputs of the first, second and third band-pass filters 10-12, the outputs of which are each connected to the first and second multiplying inputs of the first, second and third 40 multipliers 13 - 15, the outputs of which are connected respectively to the “First, second and third inputs of the second adder 16, the output of which is connected to the input of the second low-pass filter 17, the output of which is the output of the device and connected to the control The inputs of the first, second, and third multipliers 13–15.

. Устройство работает, следующим образом.. The device operates as follows.

В первом генераторе 1 вырабатывается синусоидальное напряжение низкой частоты f₄, а во втором генераторе 2 -г высокой частоты f_£. Эти напряжения суммируются в первом сумматоре 3 с заданным соотношением и суммарным напряжением, равным номи1265638 2 нальному для исследуемого четырехполюсника 4 (например, усилителя низкой частоты). С выхода первого сумматора 3 испытательный сигнал по5 дается на вход исследуемого четырехполюсника 4.In the first generator 1, a low frequency sinusoidal voltage f _{4 is} generated, and in the second generator 2, a high frequency sine frequency f _£ . These voltages are summed in the first adder 3 with a given ratio and the total voltage equal to the nominal 1265638 2 for the four-terminal 4 under study (for example, a low-frequency amplifier). From the output of the first adder 3, the test signal 5 is fed to the input of the studied four-terminal 4.

Вследствие нелинейности четырехполюсника 4 на его выходе помимо сигналов с частотами f₍ и Ц появляют10 ся комбинационные составляющие f +f₍; f₄~f₄ , Ц-2Ц·,... f +пЦ ;Due to the nonlinearity of the four-terminal 4, at its output, in addition to signals with frequencies f ₍ and C), the combination components f + f ₍ ; f ₄ ~ f ₄ , C-2C ·, ... f + pC;

Эта смесь сигналов поступает на вход фильтра 5 высоких частот, где фильтруется низкочастотная сос15 тавляющая Ц измерительного сигнала. Прошедшая без подавления смесь комбинационных составляющих и частоты f₂ поступает на вход регулируемого усилителя 6, а с его выхода - на вход 2° балансного модулятора 7, на второй вход которого поступает напряжение с частотой Ц. В результате перемножения сигналов на выходе балансного модулятора 7 образуются суммарные 25 и разностные частоты входных сигналов в соответствии с формулой Acosx-Bcos у=^· £cos(x+y)+cos(x-y)J .This signal mixture is fed to the input of a high-pass filter 5, where the low-frequency component of the measuring signal is filtered. The mixture of combination components and frequency f _{2 that} passed without suppression is fed to the input of the adjustable amplifier 6, and from its output, to the input 2 ° of the balanced modulator 7, the second input of which receives voltage with a frequency of C. As a result of multiplying the signals at the output of the balanced modulator 7, the total 25 and difference frequencies of the input signals in accordance with the formula Acosx-Bcos y = ^ · £ cos (x + y) + cos (xy) J.

Комбинационные частоты вследствие этого переносятся в две области частотного диапазона: в область частоты 2fg и в область нулевой частоты. В последней они попарно суммиру35 ются. Таким образом, на выходе балансного модулятора 7 имеются спектральные составляющие ; ^U2ii »···^υηί! ^{и и}^г + Т> »^U2fz-fl > ^ϋ2ί2·»2£₍ ’ 1··· _г- ni, i^U2fz-nf ; J а также и U_1:f_z , причем определяется глубиной подавления несущей частоты балансного модулятора 7 и на несколько порядков меньше U,/ 1 45 ^г ^J другие спектральные составляющие также во много раз меньше U^₂· Выходное напряжение балансного модулятора 7 поступает на вход блока 8 АРУ, где происходит сравнение его с опорным напряжением U_o, и на его выходе вырабатывается сигнал управления «регулируемого усилителя 6. При изменении коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника изменяется 55· напряжение U₂^ на выходе балансного модулятора 7,что вызывает изменение напряжения на выходе блока 8 АРУ и соответственное изменение коэффигде U_8blx - напряжение на выходе второго фильтра 17 низких частот.The combination frequencies are therefore transferred to two regions of the frequency range: to the frequency region 2fg and to the region of zero frequency. In the latter, they are summarized in pairs35. Thus, at the output of the balanced modulator 7 there are spectral components; ^U 2ii »··· ^υ ηί! ^{and u} ^ r + T> » ^U 2fz-fl> ^ϋ 2ί2 ·» 2 £ ₍ '1 ··· _r - ni, i ^U 2fz-nf; J as well as U _1: f _z , and it is determined by the depth of carrier suppression the frequencies of the balanced modulator 7 and several orders of magnitude less than U, / 1 45 ^g ^J other spectral components are also many times less than U ^ ₂ · The output voltage of the balanced modulator 7 is supplied to the input of the AGC block 8, where it is compared with the reference voltage U _o , and its output generates a control signal of the “adjustable amplifier 6. When the transfer coefficient of the studied four-port network changes, 55 · voltage U ₂ ^ at the output of the balanced modulator 7, which causes a change in voltage at the output of AGC block 8 and a corresponding change in the coefficient U _8blx is the voltage at the output of the second low-pass filter 17.

С перемножителей 13-15 сигналов циента усиления регулируемого усилителя 6 до тех пор, пока напряжение и₂^ не станет равным опорному напряжению U_Q. Таким образом, происходит нормировка сигналов, т.е. не- 5 зависимость показаний от коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника. С выхода балансного модулятора 7 смесь сигналов поступает на вход первого фильтра 9 низких 10 частот, который пропускает спектральные составляющие U.^ , U^f, »' U-j£₍ .From the multipliers 13-15 signals of the gain factor of the adjustable amplifier 6 until the voltage and ₂ ^ becomes equal to the reference voltage U _Q. Thus, the normalization of signals occurs, i.e. 5 dependence of the readings on the transfer coefficient of the studied four-terminal network. From the output of the balanced modulator 7, the signal mixture is fed to the input of the first low-pass filter 9 of 10 frequencies, which passes the spectral components of U. ^, U ^ f, '' Uj £ ₍ .

Напряжение и₂.ц на выходе балансного модулятора примерно на 60 дБ выше напряжения спектральных сос- 15 выходные напряжения поступают на вход сумматора 16, ас его выхода сум марное напряжение подается на вход второго фильтра 17 низких частот. Выходное напряжение второго фильтра 17 низких частот, являющееся выходным напряжением устройства, равно и -_f ^K<^uU< ₊ .The voltage and ₂ .c at the output of the balanced modulator are approximately 60 dB higher than the spectral voltage of the output voltage. 15 The output voltages are fed to the input of the adder 16, and its output is supplied to the input of the second low-pass filter 17. The output voltage of the second low-pass filter 17, which is the output voltage of the device, is equal to and - _f ^K < ^u U < ₊ .

К 4 U . V TZ tf.;,, ’^к’^к” тавляющих U£₍, , Uq£₍ , но так как f₂ по крайней мере в 6 раз больше f₍, то фильтр 5-го порядка обеспечивает подавление более чем на 40 дБ относительно уровня спектральных составляющих.K 4 U. V TZ tf.; ,, ' ^k ' ^k ”for U £ ₍ ,, Uq £ ₍ , but since f ₂ is at least 6 times larger than f ₍ , a 5th order filter provides more than 40dB suppression relative to the level of spectral components.

С выхода первого фильтра 9 низких частот смесь сигналов поступает г входы первого, второго и третьего полосовых фильтров 10-12, настроенных на частоты f₍ , 2f, и 3f₄ соответственно. Сигналы на выходах полосовых фильтров позволяют оценивать интермодуляционные искажения исследуемого четырехполюсника от где К_г, К, - коэффициенты передачи сумматора 16 и второго фильтра 17 низкой частоты соответственно · ⁴ , ч ί т ^еых ⁼ К,'К?· Кэ⁺Чг£, ⁺Чв£2 ) κ, κ,ωά, ^£,-4,1,7 - к, *u,*_t, +ц£7~, где К₄= -Jk,· Κ₂·Κ,.'From the output of the first low-pass filter 9, the signal mixture receives r inputs of the first, second and third band-pass filters 10-12, tuned to the frequencies f ₍ , 2f, and 3f _4, respectively. The signals at the outputs of the band-pass filters allow us to estimate the intermodulation distortion of the studied four-port network from where K _g , K, are the transmission coefficients of the adder 16 and the second low-pass filter 17, respectively, · ⁴ , ί t ^ eih ⁼ K, 'K? · Ke ⁺ Chr £, ⁺ Chv £ 2) κ, κ, ωά, ^ £, -4,1,7 - k, * u, * _t , + q £ 7 ~, where K ₄ = -Jk, · Κ ₂ · Κ ,. '

Таким образом, на выходе устройства имеется постоянное напряжение^ пропорциональное коэффициенту интермодуляционных искажений.Thus, at the output of the device there is a constant voltage ^ proportional to the coefficient of intermodulation distortion.

дельно от каждой из 3-х пар комбиУстройство позволяет производить национных составляющих.Separately from each of the 3 pairs, the combi-device allows the production of national components.

С выходов полосовых фильтров спектральные составляющие U<£₍ ,U_Z£_eподаются на входы первого, второго и третьего перемножителей 13 15 сигналов. Напряжение на выходе перёмножителя сигналов U_h равноFrom the outputs of the bandpass filters, the spectral components U <£ ₍ , U _Z £ _e are fed to the inputs of the first, second, and third signal multipliers 13 15. The voltage at the output of the signal multiplier U _h is

О автоматическую нормировку сигнала параллельный анализ всех комбинационных составляющих и непосредственное вычисление коэффициента ннтермодуляционных искажений, что повышает быстродействие процесса измерения .О automatic signal normalization; parallel analysis of all combinational components and direct calculation of the coefficient of non-modulation distortions, which increases the speed of the measurement process.

Claims

This invention relates to the field of electrical measurements and can be used to measure the non-linearity of four-port networks. The purpose of the invention is to step up the measurement rosii. The drawing shows the functional diagram of the device. The device contains the first and second generators 1 and 2, the first adder 3, the quadrupole 4, the high-pass filter 5, the adjustable amplifier 6, the balanced modulator 7, the automatic gain control unit 8 (AGC), the first low-pass filter 9, first, second and the third band-pass filters 10-12, the first, second and third multipliers 13-15, the second adder 16 and the second low-pass filter 17. The outputs of the first and second generators 1 and 2 are connected respectively to the first and second inputs of the first adder 3. The first adder 3, four poles 4, the high-pass filter 5, the adjustable amplifier 6, the balanced modulator 7 and the first low-pass filter 9 are connected in series .. The second input of the balanced modulator 7 is connected to the output of the second generator 2, and the output is connected to the output of the AGC block 8, the output. which is connected to the control input of the adjustable amplifier 6. The output of the first filter 9 is low and connected to the inputs of the first, second and third band-pass filters 10-12, the outputs of which are each connected to the first and second multiplying inputs of the first, second and third multipliers 13, respectively. 15, the outputs of which are connected respectively to the first, second and third inputs of the second adder 16, the output of which is connected to the input of the second low-pass filter 1, the output of which is the output of the device and is connected to the control and inputs of said first, second and third multipliers 13-1 The device operates as follows. In the first generator 1, a sinusoidal voltage of low frequency f ,, is generated, and in the second generator 2 a high frequency f. These voltages are summed in the first sum of the matrix 3 with the ratio, and the total voltage equal to nominal for the tested quadrupole 4 (for example, a low-frequency amplifier). From the output of the first adder 3, the test signal is fed to the input of the tested quadrupole 4. Due to the non-linearity of the quadrupole 4, in addition to the signals with frequencies f, z, the combining components f + appear; f, j-f ,,,; , i ..., j,. This mixture of signals is fed to the input of the high-pass filter 5, where the low-frequency component f of the measuring signal is filtered. Pass without suppressing the mixture of combinational components and frequencies f. -2 is fed to the input of the adjustable amplifier 6, and from its output to the input of the balanced modulator 7, to the second input of which voltage is applied with a frequency f2. As a result of multiplying the signals at the output of the balanced modulator 7, the sum and difference frequencies of the input signals are formed in accordance with the AcosxBcos formula for Гсоз (х + у) + со (х-у. The combination frequencies are consequently transferred into two frequency range regions: in the region frequencies 2f and to the zero frequency region. In the latter they are summed in pairs. Thus, the output of the balanced modulator 7 contains the spectral components hi%,, and U-2f + i, -.Ujf.f,, jUifa-i iii 2fj -ti-, 2f g- ", and also U ii ii2 U is determined by the depth of suppression of the carrier frequency other spectral components are also many times smaller. The output voltage of the balanced modulator 7 is fed to the input of the AGC block 8, where it is compared with the reference voltage U, and its output the control signal of the adjustable amplifier 6 is produced. When the transfer coefficient of the quadripole under study changes, the voltage U at the output of the balanced modulator 7 changes, which causes a voltage change at the output of the AGC block 8 and a corresponding change in the coefficient The gain of the adjustable gain body 6 until the voltage Uj is equal to the reference voltage UQ. Thus, the signals are normalized, i.e. no dependence of the testimony on the transmission coefficient of the investigated four pole. From the output of the balanced modulator 7, the signal mixture enters the input of the first low frequency filter 9, which passes the spectral components U.f, U-5. The voltage at the output of the balance modulator is approximately 60 dB higher than the voltage of the spectral components and.,,, But since f is at least 6 times greater than f, then a 5th order filter provides suppression of more than 4 О д relative to the level of the spectral components. From the output of the first low frequency filter 9, a mixture of signals enters the g inputs of the first, second, and third bandpass filters 10–12 tuned to frequencies f,, 2f, and Sf, respectively. The signals at the outputs of the bandpass filters allow one to estimate the intermodulation distortions of the studied quadrupole separately from each of the 3 pairs of combinational components. From the outputs of the bandpass filters, the spectral composition is fed to the inputs of the first, second and third multipliers of the ISIS signals. The voltage at the output of the signal multiplier U is equal to and - to, n - i, Z where X, Y are the voltage at the multiplying inputs j Z is the voltage at the control input K i, is the transmission coefficient of the signal multipliers. The voltages Un ,, U, at the outputs of the multipliers 13 - 15 signals are 6384 where Ugj ,, is the voltage at the output of the second low-pass filter 17. From the multipliers 13-15 of the signals, the output voltages are fed to the input of the adder 16, and from its output, the total voltage is applied to the input of the second low-pass filter 17. The output voltage of the second low-pass filter 17, which is the output voltage of the device, is equal to and .., (L14 H-lilLuli H. OUT. K, U) |,, If .If where Kj, K, are transmission coefficients an adder 16 and a second low-pass filter 17, respectively. i,) UBb, .. K-K, K, (.. i,) K, f. iyiC where K l1k ,. ,; Thus, at the output of the device there is a constant voltage. proportional to the coefficient of intermodulation distortion. The device allows automatic signal normalization, parallel analysis of all combination components, and direct calculation of the coefficient of modulation distortion, which increases the speed of the measurement process. Apparatus for measuring intermodulation distortion, comprising first, second and third bandpass filters, first and second generators, the outputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the first adder, the output of which is connected to the input of a quadrupole, characterized in speed, an automatic gain control unit, a high-pass filter connected in series, an adjustable amplifier, a balanced modulator and the first low-pass filter, the first, second and third multipliers, second filter

a low frequency and a second adder, the first, second and third inputs of which are connected to the outputs of the first second and third multipliers, respectively, and the output is the output of the device and connected to the control inputs of the first, second and third multipliers, and the output of the quadrupole is connected to the high filter input frequency, the output of the second generator is connected to the second input of the balanced modulator.

65638 .6

the output of which is connected to the input of the automatic gain control unit, the output of which is connected to the control input of the adjustable amplifier 5, and the output of the first low-pass filter is connected to the inputs of the first, second and third band-pass filters, the output of each of which is connected to the first and second translation inputs the first, second, and third multipliers, respectively.