SU1291891A1

SU1291891A1 - Спектральный измеритель инерционности частотных и фазовых модул торов

Info

Publication number: SU1291891A1
Application number: SU853920142A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Гомозов; Борис Васильевич Струков; Вячеслав Владимирович Овсянников
Priority date: 1985-07-01
Filing date: 1985-07-01
Publication date: 1987-02-23

Abstract

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл измерени посто нной времени установлени частоты и фазы частотных и фазовых модул торов в радиотехнических системах. Целью изобретени вл етс расшй- рение функциональных возможностей. Устройство содержит исследуемый модул тор 1, смеситель 2, усилителиограничители 3, 14 и 20, усилители 4, 8 и 11 промежуточной частоты, амплитудные детекторы 5, 9 и 12, блоки 6, 22 к 23 вычитани , гетеродин 7, делитель 10 напр жени , блок 13 сравнени , частотные детекторы 15, усилители 16 и 21, индикаторы 17 и 24, генераторы 18 и 19 модулирующего напр жени . Дл достижени поставленной цели в устройство введены переключатель 25 рода работ, фильтры 26, 28 и 36 НИЖНИХ частот, полосовые фильтры 29 и 34, амплитудные детекторы 30, 33 и 35, сумматоры 27 и 31 напр жений, фильтр 32 верхних частот и усилитель 37. Введение данных элементов позволило обеспечить измерение посто нного времени установлени фазы фазовых модул торов и динамической крутизны настроечных характеристик модул торов . 1 ил. с 3 (Л Л

Description

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и предназначено дл измерени посто нной времени установлени частоты и фазы соответственно частотных и фазовых модул торов в радиотехнических системах , использующих сигналы с частотной (фазовой) модул цией или автоматическую подстройку частоты и фазы колебаний.

Цель изобретени - рас ширение функциональных возможностей за счет измерени посто нной времени установлени фазы фазовых модул торов ;И динамической крутизны настроечных характеристик модул торов.

На чертеже представлена структурна схема спектрального измерител инерционности частотных и фазовых модул торов.

Измеритель содержит исследуемый модул тор 1, смеситель 2, первый усилитель-ограничитель 3,первый усилитель 4 промежуточной частоты, первый амплитудньй детектор 5, первьй блок 6 вычитани , гетеродин 7, второй усилитель 8 промежуточной частоты , второй амплитудный детектор 9, делитель 10 напр жени , третий усилитель 11 промежуточной частоты, третий амплитудный детектор 12, блок 13 сравнени , второй усилитель-ограничитель 14, первый частотный детектор 15, первый усилитель 16, первый индикатор 17, первый 18 и второй 19 генераторы модулирующего напр жени третий усилитель-ограничитель 20,втоВыхрп; первого фильтра 32 верхних частот подключен также к второму вхо ду второго блока 22 вычитани через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 34 и шестой амплитудный детектор 35. При этом выход первого генератора 18 модулирующего напр жени подключен к второму входу второго усилител 21 и через третий усилитель-ограничитель 20 - к

рой усилитель 21, второй 22 и третий 23 блоки вычитани и второй индикаторов второму входу второго сумматора 31 24. Кроме того, введены переключа- напр жений. Выход второго усилител тель 25 рода работ, первый фильтр 26 нижних частот, первый сумматор 27 напр жени , второй фильтр 28 нижних частот , первый полосовой фильтр 29, 45 четвертьй амплитудный детектор 30, второй сумматор 31- напр жений, первый фильтр 32 верхних частот, п тый амплитудный детектор 33, второй поло- совой фильтр 34, шестой амплитудный 50 детектор 35, третий фильтр 36 нижних частот и третий усилитель 37,

Выход исследуемого модул тора 1 подключен к входу первого фильтра

21 также подключен к второму индикатору 24 через п тый амплитудный детектор 38, Выход первого частотного детектора 15 через третий усилитель 11 промежуточной частоты и третий амплитудный детектор 12 соединен с вторым входом первого усилител 16, выход которого подключен к второму входу первого сумматора 27 напр жений.

Выход первого блока 6 вычитани подключен к первому индикатору 17,

а выход переключател 25 рода рабо- 26 нижних частот через последователь- 55 вл ющийс первым выходом изме- но соединенные смеситель 2, первый усилитель-ограничитель 3, первый усилитель 4 промежуточной частоты, первьй амплитудньй детектор 5 первьй

рител , подключен к управл ющему входу исследуемого модул тора 1. Второй вход переключател 25 рода работы соединен с выходом первого

91891

блок

10

15

6 вычитани , делитель 10 напр жени , третий блок 23 вычитани , третий фильтр 36 нижних частот, третий усилитель 37, второй генератор 19 модулирующего напр жени , первый усилитель 16, блок 13 сравнени , второй усилитель 21 и первый сумматор 27 напр жений. При этом выход первого усилител -ограничител 3 подключен к второму входу смесител 2 через последовательно соединенные первый частотный детектор 15, второй фильтр 28 нижних частот и гетеродин . 7, также выход усилител -ограничител 3 -соединен с вторым входом первого блока 6 вычитани через последователь-; но включенные второй усилитель 8 промежуточной частоты и детектор 9.При этом выход второго генератора 19 модулирующего напр жени подключен к второму входу третьего блока 23 вычитани через последовательно соединенные второй усилитель-ограничитель 14, jr второй сумматор 31 напр жений, первый фильтр 32 верхних частот, первый по- лосовой фильтр 29, четвертый ампли- ; тудньш детектор 30 и второй блок 22 вычитани .

Выхрп; первого фильтра 32 верхних частот подключен также к второму входу второго блока 22 вычитани через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 34 и шестой амплитудный детектор 35. При этом выход первого генератора 18 модулирующего напр жени подключен к второму входу второго усилител 21 и через третий усилитель-ограничитель 20 - к

20

30

35

ов второму входу второго сумматора 31 напр жений. Выход второго усилител 45 50

второму входу второго сумматора 31 напр жений. Выход второго усилител

а выход переключател 25 рода рабо- вл ющийс первым выходом изме-

3

фильтра 26 нижних частот, а первы его вход соединен с выходом первог сумматора 27 напр жений, при этом первый вход смесител 2 вл етс входом измерител .

Устройство работает следующим о рйэом,

При измерении посто нной времен установлени частоты исследуемый .частотный модул тор 1 модулируетс одновременно двум синусоидальными напр жени ми с равными амплитудами и соответственно с частотами Л и

Q,

Это достигаетс за счет подачи модулирующего напр жени с выхода первого сумматора 27 (переключатель 25 в первом положении) на управл ющий вход исследуемого частотного модул тора 1. Сумматор 27 напр жений может выполн тьс на резисторах . Равенство амплитуд двух модулирующих напр жений, поступающих на входы сумматора 27,поддерживаетс автоматически с помощью блока 13 сравнени и усилител 21 с регулируемым козффициентом усилени . При этом сигнал с выхода усилител 16 используетс в качестве опорного и поступает на вход блока 13 сравнени . Блок может, например, вьтол- н тьс на двух амплитудных детекторах , работающих на общую нагрузку. При этом входы первого и второго амплитудных детекторов вл ютс соответственными входами блока 13 сравнени .

При малых индексах частотной л ции Р|,П,ЗИ |i 0,3 спектр нала исследуемого частотного мод тора определ етс только двум п рами боковых составл ющих с част ми сОо±Л, HCJo4$2 . Выходной сигнал исследуемого модул тора 1 образуетс на промежуточную част посредством смесител 2 и гетеро на 7, частота которого устанавли 35 с в соответствии с диапазоном р чих частот исследуемого генерато Это позвол ет исследовать инерци свойства частотных модул торов,р ботающих на разных частотах.

Дл образовани дискриминационной характеристики амплитудные детекторы должны быть разнопол рными. В случае 40 различий в амплитудах двух модулирующих сигналов блок 13 вырабатывает напр жение соответствующей величины и знака, поступающее на управл ющий вход усилител 21. Под воздействием 45 стотного модул тора 1 подводитс этого напр жени измен етс коэффици- к усилител м 4 и 8 промежуточной

При этом первый вход смесител 2 вл етс входом измерител . Пр образованный в диапазон промежут ных частот сигнал исследуемого ч

ент передачи усилител 2.1 и соответственно величина его выходного напр жени , котора приводитс к величине выходного напр жени усилител 16. Изменение коэффициента передачи усилител 21 может достигатьс , например , за счет введени сигнала управлени в цепи установки рабочих точек усилительных приборов по управл ющим электродам.

При осуществлении модул ции исследуемого модул тора 1 одновременно напр жени ми с частотами Si, и Г2 2

спектр его выходного сигнала состоит из следующих составл ющих: несущей частоты Qj с амплитудой, пропорциональной произведению бесселевык функций нулевого пор дка от аргументов, представл ющих собой индексы частотной модул ции /3, и Рг ; боковых частот СОд t пй,с амплитудами, пропор0

5

циональными произведени м где 1„(р,) и TO( бесселевы фун- - кции п-го нулевого пор дков от аргументов fi, и fij соответственно; боковых частот амплитудами, пропорциональными произведени м Ip((ii) 1о(Э.),где 1р(рр и „(/},) бесселевы функции р-го и нулевого пор дков от аргументов , и соответственно; дополнительных боковых частот QO ± (р Q t п гг,) мплиту- да которых пропорциональна произведению бесселевых функций от аргументов р, и 2 причем пор док этих функций определ етс целочисленными коэффициентами р и п.

При малых индексах частотной модул ции Р|,П,ЗИ |i 0,3 спектр сигнала исследуемого частотного модул тора определ етс только двум парами боковых составл ющих с частотами сОо±Л, HCJo4$2 . Выходной сигнал исследуемого модул тора 1 преобразуетс на промежуточную частоту посредством смесител 2 и гетеродина 7, частота которого устанавливает- 5 с в соответствии с диапазоном рабо- ; чих частот исследуемого генератора. Это позвол ет исследовать инерционные свойства частотных модул торов,работающих на разных частотах.

0

5

0

0 5 стотного модул тора 1 подводитс к усилител м 4 и 8 промежуточной

стотного модул тора 1 подводитс к усилител м 4 и 8 промежуточной

При этом первый вход смесител 2 вл етс входом измерител . Преобразованный в диапазон промежуточных частот сигнал исследуемого чачастоты и частотному детектору 15 через усилитель-ограничитель 3. Последний предназначен дл нормировани уровн сигнала промежуточной частоты, поступающего с выхода смесител 2, и уменьшени вли ни со- гТутствующей паразитной амплитудной модул ции.

В качестве усилителей 4 и 8 могут быть использованы, например, многокаскадные усилители с нелинейными внутрикаскадными обратными св з ми или с последовательным де10

тектированием. При этом усилитель

4настраиваетс на промежуточную частоту о - 572 и предназначен дл вьщелени из входного сигнала составл ющей , соответствующей боковой частоте СОо i ; и получени напр жени совместно с амплитудным детектором 5, пропорционального логарифму этой составл ющей, определ емого произведением ft Усилитель 8 имеет широкую полосу пропускани , но неперекрывающуюс

с полосой пропускани усилител 4. Широка полоса пропускани усилител 8 обеспечивает выделение из вход- кого сигнала второй боковой составл ющей с о 57, соответствующей боковой частоте сОд+Л во всем диапазоне перестройки частоты второго генератора 19, и получение совмест- но с амплитудным детектором 9 напр жени , пропорционального логарифму амплитуды этой составл ющей, определ емого произведением T-oCfi,) 1,(. С выходов амплитудных детекторов

5и 9 сигналы поступают на блок 6 вычитани ,в качестве которого может, например, использоватьс дифференциальный усилитель посто нного тока,

Блоком 6 за счет вычитани сигналов , пропорциональных логарифмам амплитуд боковых составл ющих,определ етс разность логарифмов индексов частотной модул ции

(p,)I,(|i,)(|i)I,(p,)

гп fij - Епр,. (1)

, Следовательно, на выходе блока 6 вычитани получаетс напр жение, пропорциональное логарифму посто нной времени установлени частоты с f исследуемого частотного модул тора 1, так как

In (j - ln|i, 3In a.-Cf (2)

при 3,0,3; fij 0,3; (3)

, 0,5 (tnn, - lnS72 ). W

12918916

пользоватьс вольтметр.При градуировке шкалы индикатора 17 учитываютс согласно уравнению (2) посто нный поправочный коэффициент,равный 3, и ве5 личина In Я, . Истинность определ емого значени посто нной времени установлени частоты с исследуемого модул тора 1 обеспечиваетс за счет выполнени условий (3) и (4).

Выполнение услови (3) достигаетс за счет одновременного изменени амплитуд модулирующих напр жений с частотами п, и 2 Дл этого сигнал с выхода усилител -ограничител 3 подаетс на частотный детектор 15, Из выходного сигнала частотного детектора 15 усилителем 1 Г выдел етс сигнал с частотой S7, , амплитуда которого пропорциональна индексу частотной модул ции В, , Этот сигнал поступает на третий амплитудный детектор 12, выходное напр жение которого используетс дл регулировки коэффициента передачи усилител 16, что обеспечивает поддержание величины индекса частотной модул ции 0,3 и соответственно jb 0,3, так как ,г.

Это позвол ет, в отличие от известного измерител , исследовать частотные модул торы с различной крутизной настроечной характеристики. При этом крутизна настроечных ха- . рактеристик исследуемых генераторов

35 может принимать значени в интервале, определ емом диапазоном регулировани амплитуды выходного сигнала усилител 16, который обычно составл ет К 20 - 40 дБ, что позвол ет исследовать модул торы с максималь25

30

40

45

ной крутизной настроечной характерич

стики S-t- -J- К в 10,- 100 tn

раз больше, чем в известном устройстве S.

Р сохранении

-v.

0 одинаковых нижних границ по этому параметру..„ .

Напр жение с выхода блока 6 вычи- Выполнение услови (4) в измеритани поступает на отсчетный индика-теле осуществл етс следующим об- тор 17, логарифмическа шкала которо- разом,

го проградуирована в величинах по- Напр жение с выхода генератора

сто нной времени установлени часто-18 модулирующего напр жени постуты , например в наносекундах, В каче-пает на усилитель-ограничитель 20j

стве индикатора может, например, ис-где нормируетс по амплитуде и по

ной крутизной настроечной характерич

стики S-t- -J- К в 10,- 100 tn

раз больше, чем в известном устройстве S.

Р сохранении

-v.

одинаковых нижних границ по этому параметру..„ .

ступает на вход сумматора 31. На второй вход сумматора 31 подаетс также нормированный по амплитуде усилителем-ограничителем 14 сигнал генератора 19 модулирующего напр жени . Сумматор 31 выполн етс аналогично сумматору 27. С выхода сумматора 31 сигнал подаетс на фильтр 32 верхних частот. Нижн частота среза фильтра 32 выбираетс из услови О ср S7, . Выходной сигнал фильтра 32 верхних частот, выполн ющий функцию дифференцирующей цепи, вл етс двухчастотным, причем амплитуда каждой составл ющей пропорциональна значению частоты S7, и 2 соответственно. Это обеспечивает одновременное измерение значений двух модулирующих частот одним фильтром 32 и в отличие от известного устройства существенно снижает вли ние погрешностей при их измерени х на последующее вычисление отнощени Q, S7 и точность соблюдени услови (А).

Далее сигнал с выхода фильтра 32 верхних частот раздел етс полосовыми фильтрами 29 и 34 на два частоных канала. Фильтр 29 вьщел ет сигнал с частотой S2, , а фильтр 34 обеспечивает выделение сигнала с частотой Sl всей полосе перестроки генератора 19.

С выходов фильтров 29 и 34 сигналы через амплитудные детекторы 30 и 35, имеющие логарифмические козффи- циенты передачи, поступают на вход блока 22 вычитани , который выполн етс аналогично блоку 6. Напр жение с выхода блока 22, пропорциональное разности логарифмов модулирующих частот J2, . и 57, подаетс на вход блока 23 вычитани , на другой вход которого через делитель 10 напр жени на полтора поступает напр жение пропорциональное разности логарифмов индексов частотной модул ции |Ь к Iby

При невыполнении услови (4) на выходе блока 23 вьщел етс напр жение сигнала ошибки, которое через фильтр 36нижних частот и усилитель 37 подаетс на управл ющий вход генератора 19, Под воздействием напр жени ошибки осуществл етс пе- рестройка частоты генератора 19 и замыкаетс кольцо обратной св зи по автоматическому обеспечению выпол 2918918

нени условий (4). При этом посто н- на времени цепи обратной св зи определ етс фильтром 36 и выбираетс в 5 - 10 раз больше, чем в конце 5. обратной св зи, обеспечивающем поддержание посто нства величины индекса модул ции р, .

С выхода усилител 21 сигнал подаетс через амплитудный детектор 33 на второй индикатор 24, по шкале которого отсчитываетс крутизна динамической модул ционной характеристики исследуемого частотного модул тора - ,1 . Градуировка шкалы индикатора 24, в качестве которого может использоватьс , например, вольтметр, осуществл ютс в МГц (кГц) на В, в соответствии с условием

20

S С, и

тт) л 1 5

где С, 3, п, 0,3п, const,

Дл устранени вли ни на точност 25 измерени нестабильности несущей частоты сигнала исследуемого частотного модул тор а 1 низкочастотна составл юща выходного напр жени частотного детектора 15 с переходной 30 частотой Q „р QO вьщел етс фильтром 28 нижних частот с частотой среза 57, и в качестве управл ющего подаетс на гетеродин 7, чем обеспечиваетс стабилизаци значени j5 промежуточных частот О + Q, и 97о4 Q Фильтр 28 выполн ет функцию интегратора .

При подключении вместо исследуемого частотного модул тора 1 фазового 40 модул тора измеритель позвол ет определить его посто нную времени , установлени фазы и крутизну настроечной характеристики. Дл этого управл ющий вход исследуемого фазово- 45 го модул тора посредством переключател 25 (второе положение) подключаетс к выходу фильтра 26 нижних частот, вьтолн ющему функцию интегратора.

Этим обеспечиваетс получение на 50 выходе исследуемого модул тора сигнала , соответствующего случаю частотной модул ции, и справедливость соотношений (2) - (4). При этом посто нна времени установлени 5 фазы отсчитьтаетс по щкале 17 индикатора , а крутизна динамической модул ционной характеристики Sq, определ етс по индикатору 24, имеющему дополнительную градуировку шкалы,

например, в радиан/вольтах. Градуировка дополнительной шкалы индикатора 24 осуществл етс в соответствии с условием

Scf с,и; „,

где С 0,3 К 55, Const;

К5 - коэффициент передачи

фильтра 26 на частоте П, ,

Таким образом, по сравнению с базовым объектом, в предлагаемом устройстве расширены функциональные возможности за счет возможности исследовани фазовых модул торов и определени посто нной времени установлени фазы с одновременным измерением динамической крутизны модул ционной характеристики как частотных , так и фазовых модул торов. Кроме того, в среднем в 10 раз расши,- р ютс пределы допустимых различий по крутизне модул ционньпс характеристик исследуемых модул торов с одним или несколькими управл ющими входами. При этом предлагаемое устройство в отличие от известного обеспечивает возможность раздельного определени указанных Параметров по каждому из управл ющих входов, а также повьшение эффективности за счет автоматизации процесса измерени .

Claims

Формула изобретени

Спектральный измеритель инерционности частотных и фазовых модул торов , содержащий последовательно соединенные исследуемый модул тор, смеситель, первый усилитель-ограничитель , первый усилитель промежуточной частоты, первый амплитудный детектор, первый блок вычитани ,последовательно соединенные делитель напр жени на полтора и третий блок вычитани , последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу первого усилител -ограничител , и второй амплитудный дешифратор выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитани , последовательно соединенные третий усилитель промежуточной частоты и третий амплитудный детектор, последовательно соединенные первь1й генератор модулирующего напр жени н тр

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тий усилитель-ограничитель, последовательно соединенные второй генератор модулирующего напр жени и второй усилитель-ограничитель, а также блок сравнени , второй блок вычитани , выход которого подключен к второму входу третьего блока вычитани , первый усилитель, второй усилитель, первый индикатор, вход которого соединен с входом делител напр жени на полтора, гетеродин, выход которого подключен к второму входу смесител , в1 орой индикатор и частотный детектор, отличающийс тем, -что, с целью расширени функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные второй сумматор напр жени ,первый фильтр верхних частот, первый полосовой фильтр и четвертый амплитудный детектор , выход которого подключен к входу второго блока вычитани , последовательно соединенные первый сумматор напр жени , первый фильтр нижних частот и переключатель рода работ, выход которого подключен к входу исследуемого модул тора, второй фильтр нижних частот и третий усилитель, выход которого соединен с входом второго генератора модулирующего напр жени , последовательно соединенные второй полосовой фильтр и шестой амплитудный детектор, выход которого подключен к второму входу второго блока вычитани , а также третий фильтр нижних частот, п тый амплитудный детектор , при этом выход второго генератора модулирующего напр жени через первьй усилитель подключен к первому входу первого сумматора напр жени и к второму входу блока сравнени , выход второго усилител соединен с вторым входом первого сумматора , вторым входом блока сравнени и через п тый амплитудный детектор - с входом второго индикатора, выход первого сумматора соединен с вторым входом переключател рода работ,при этом выход первого усилител -ограничител соединен через частотный детектор , а выходной фильтр нижних частот - с входом гетеродина, причем гетеродин выполнен управл е1«п 1м, выход частотного детектора подключен также к входу третьего усилител промежуточной частоты, а выход третьего амплитудного детектора соединен с вторым входом первого усилител , при

и129189112

этом выход второго усилител ограни-а выход третьего блока вычитани - чител подключен к первому входу вто-с входом третьего фильтра нижних ча- рого сумматора напр жений, по второмустот, выход блока сравнени соединен входу которогоподключен выход тре- .с первым входом второго усилител , тьего усилител -ограничител , а вход 5первый вход которого соединен с выхо- второго полосового фильтра соединен ом первого генератора модулирующего с выходом фильтра высоких частот, вы-напр жени , выход первого блока выход третьего фильтра нижних частотчитани соединен с входом блока де- соединен с входом третьего усилител ,лени на полтора.