SU1522124A1

SU1522124A1 - Устройство дл измерени амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик приемных трактов

Info

Publication number: SU1522124A1
Application number: SU874303736A
Authority: SU
Inventors: Константин Александрович Бутаков
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1987-09-11
Publication date: 1989-11-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл измерени амплитудно-частотных характеристик (АХЧ) и фазочастотных характеристик (ФЧХ) приемных устройств. Целью изобретени вл етс расширение функциональных возможностей устройства. Устройство дл измерени АЧХ и ФЧХ приемных трактов содержит управл емые СВЧ-генераторы 1 и 2, приемный тракт 3, смеситель 4, блок 5 фазовой автоподстройки частоты, управл емый генератор 6 низкой частоты, фазовый детектор 7, индикатор 8, блок 9 управлени , сумматор 10, аналого-цифровой преобразователь 11, управл емый дискретный фазовращатель 12, управл емый коммутатор 13, нагрузку 14, аналого-цифровой преобразователь 15 и генератор 16 синхроимпульсов. Устройство позвол ет измер ть АЧХ и ФЧХ приемных трактов с несколькими преобразовани ми частоты, что расшир ет его функциональные возможности, повышает точность измерений и достоверность контрол . При этом сокращаетс врем измерений в число раз, равное количеству преобразований частоты в исследуемом тракте. 4 ил.

Description

iNd

4;s.

31522124

Изобретение относитс к измеритель-- ной технике и.может быть использовано л измерений амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазочастотных характеристик (ФЧХ) приемных устройств.

Цедь изобретени - расширение функциональных возможностей за счет измерений АЧХ и ФЧХ трактов с несколькими преобразовани ми частоты.

На фиг. 1 представлена блок-схема стройства дл измерени АЧХ н ФЧХ приемных трактов; на фиг. 2 - блок- схема блока управлени ; на фиг. .3 - блок-схема сумматора 10; на фиг. 4 - алгоритм функционировани микроэвм.

Устройство дл измерени АЧХ и ФЧХ приемных трактов содержит (фиг.1) управл емые СВЧ-генераторы 1 и 2., приемный тракт 3, смеситель 4, блок 5

10

15

v-.i iij.uij j. i j СД.ЛХ л J. i v. Л. JHJ T Ji)

азовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) последовательно соединенные управл емый генератор 6 низкой частотб (НЧ) и фазовый детектор 7, индикатор 8,

,щ

соединенный с выходом блока 9 управлени , сумматор 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, управл емый дискретный фазовращатель 12 на п/2, подключенный к смесителю, управл емый коммутатор 13, соединенный с согласованной нагрузкой 14, АЦП 15 и генератор 16 синхроимпульсов.

Блок 9 управлени включает (фиг.2), например, буферные накопители 17 .и 18, блок 19,сопр жени с микроЭВМ, микро- ЭВМ 20, цифроаНалоговые преобразователи 21 и 22 и программно управл емьге ключи 23 и 24.

Сумматор 10 образуют (фиг.З) вентили 25 и 26 типа 9ВК-101 и СВЧ-тройник 27.

Управл емый дискретный фазовращатель 13 на п/2 и управл емый коммутатор выполнены на р - i - п-диодах. Выход генератора 1 соединен с первым входом сумматора 10 и первым входом смесител 4, выход генератора 2 соединен с входом.коммутатора 13 и входом фазовращател 12, соединенного с входом смесител 4, первый выход коммутатора 13 соединен с вторым входом Сумматора 10, выход сумматора 10 со- ещинен с входом исследуемого TpadKTa 3, вход АЦП 11 соединен с выходом гене- ратора 6 НЧ, с опорным входом блока 5 ФАПЧ и опорным входом фазового детектора 7, выход исследуемого тракта 3 соединен с входом АВД 15, выходы АЦП 11 и 15 соединены с цифровыми входами

блока 9 управлени , выход генератора 16 синхроимпульсов соединен с входами синхронизации АЦП 11 и 15 и входом с синхронизации блока 9 управлени , сиг

0

5

f

5

0

35

40

45

0

5

нальные входы блока 5 ФАПЧ и фазового детектора 7 соединены с выходом смесител 4, выходы блока 5 ФАПЧ и фазового детектора 7 соединены с первым и вторым входами генератора 1, первый, второй , третий и четвертый управл ющие выходы блока 9 управлени соединены с управл ющими входами СВЧ-генератора 1, генератора 6, коммутатора 13 и фазовращател 12 соответственно, выход блока 9 управлени соединен с входом цифрового индикатора 8.

Блок 9 управлени предназначен дл управлени и дл регистрации вычислений .

Устройство дл измерени АЧХ и ФЧХ приемных трактов работает следующим образом.

На генераторе 2 устанавливаетс посто нна частота в пределах полосы пропускани исследуемого тракта 3. В блоке 9 управлени вырабатываютс управл ющие напр жени , устанавливаю ,щие частоту сигнала генератора 1 на границу полосы анализируемых частот, а частоту генератора 6 низкой частоты равной разности частот генераторов 1 и 2. При этом начинает функционировать схема ФАЦЧ, состо ща из смесител 4, .блока 5 ФАЛЧ и фазового детектора 7, поддерживающа разность частот генераторов 1 и 2 с точностью до фазы, равной частоте генератора 6 НЧ. Сигналы генератрров 1 и 2 через сумматор 10 поступают на вход исследуемого тракта 3. Сигнал с выхода генератора 6 НЧ оцифровываетс АЦП 11 . одновременно с оцифровкой выходного сигнала тракта 3 в АЦП 15. Цифровые сигналы с выходов АЦП 11 и 15 поступают на цифровые входы блока 9 управлени , где происходит их считывание и накопление в буферных накопител х 17 и 18 (фиг; 2). Одновременность работы АЦП 11 и 15 и блока 9 управлени обеспечиваетс подачей синхроимпульсов от генератора 16 на их входы синхронизации.

Измерение в каждой частотной точке генератора 1 амплитудной и фазовой характеристики тракта 3 производитс в два. этапа.

На первом этапе измер етс амплитудна характеристика тракта. Дл

этого по сигналу блока 9 управлени коммутатор переводитс в положение, при котором сигнал с выхода генерато ра 2 подаетс через коммутатор 13 в согласованную нагрузку 14, а на вход сумматора не подаетс . Подключение согласованной нагрузки 14 обеспечивает посто нство нагрузочного режима генератора 2 и режима схемы ФАПЧ, а сле довательно, посто нство частоты генератора 1, Сигнал на первом цифровом входе блока 9 управлени вл етс оцифрованным выходным сигналом трак-, та 3, на вход которого подаетс толь- ко сигнал генератора 1. В накопите- ле 17 блока 9 управлени Накапливаетс массив чисел. После накоплени всех чисел они, например, через блок 19 1 сопр жени поступают в ОЗУ микро- ЭВМ 20. Производитс обработка массива в микроэвм 20 блока 9 управлен . Амплитуда выходного сигнала вьмисл - етс по формуле

и.

и

2 Т al

f

tW, Tj N

коэффициент передачи амплитуде:

k(f,)

и

eiix.

где и

вх.

UBX,

- известна амплитуда входного сигнала генератора 1.

На втором этапе определ етс фазо- вый сдвиг, вносимый исследуемым трактом 3 на частоте генератора 1. Дл этого по сигналу блока 9 управлени , по команде микроЭВМ 20 через .блок 19 сопр жени и посредством ключа 24, коммутатор 13 переключаетс в положение , при котором выход генератора 2 подключен к входу сумматора. Фазовый сдвиг определ етс как разность фаз между разностной частотой сигналов первого и второго генераторов на выходе тракта 3 и сигналом генератора 6 низкой частоты через вычисление его квадратур. Квадратура, пропорциональна косинусу фазового сдвига, вычисл етс при выключенном фазовращателе 12, а квадратура, пропорциональна синусу, вычисл етс при включенном фазовращателе 12, внос щем дополни-; тельный фазовый сдвиг сигнала генератора 2 на п/2. Управление фазовращателем 12 производитс по сигналам блока 9 управлени , по командам мик- роЭВМ 20 через устройство 19 сопр же

2124

20

ки и посредством ключа 23. Вычисле лие квадратур производ т по формуле

г1 .

-)ь

с, S

-г

ч

где а

.-а

i«;/Ni

Ь - k-й элемент массива чисел

оцифрованных значений сигнала генератора 6 с выхода АЦП 11.

Фазовый сдвиг определ етс по формуле

при Cj,0;

«fXf,)

arctg -- с

Cs -1804arctg при ,,

leO +arctg - при ,

:.

С с

где

t.s квадратуры, пропорциональ

ные косинусу и синусу фазового сдвига соответственно .

Полученные значени k(f ,) и q(f,) поступают на цифровой индикатор 8, где отображаютс . Блок 9 управлени устанавливает управл ющие напр жени |на генераторах 1 и 6, соответствующие следующей точке. Измерение заканчиваетс по достижении границы анализируемых частот.

Пор док определени фазового сдвига следующий. Сигналы на выходе исследуемого тракта 3 при включенном фазовращателе имеют значени

,x,s-in 2lifg,,,kf+iKf,)+, +Ug,,x,sin 2Tffeb,,,,- где

4,2и

йш,

Bifx

начальные фазы первого и второго генераторов;

амплитуды выходных

налов первого 1 и второго 2 генераторов на выходе тракта 3;

частоты сигналов генераторов 1 и 2 на выходе тракта 3;

число оцифрованных значений выходных сигналов; С - период следовани синхроимпульсов генератора 16;

cf(f ) - дополнительный фазовый

вносимый трактом 3 генератора 1.

- бых, « екхг

N сдвиг ,

на частоте

Сигнал генератора 6 НЧ имеет -ч ас- тоту, с точностью до фазы равную разности частот генераторов 1 и 2, по-

71522124

этому оцифрованные сигналы на выходе АЦП 11 имеют вид

b U3sini:2lf(f,-f,) (,

где Uj - амплитуда сигнала генератора 6.

8

м измерений в число раз, равное количеству преобразований частоты в исследуемом тракте.

Учитыва , что f вы , вкх,

квадрат оцифрованного значени выход- ного сигнала тракта 3 имеет вид a2 Uc+UpCos 2 ir fkr+4 (fi) + tf,-M jJH- +U, (2fO+U(2f,), где DC посто нна составл юща ; Up 2U еь(х i UetiAi

U, (2f ,) cosCW e,,,, ki:+2cXf, ) +

+2ifJ;

U,(2f,)U,, cos1.4llf,,,,kC-b24 ,3.

Квадратура, пропорциональна косинусу фазового сдвига, определ етс как

N

15

Claims

Формула изобретени

Устройство дл измерени амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик приемных трактов, содержащее

Q последовательно соединенные первый управл емый генератор, смеситель и блок фазовой автоподстройки частоты, последовательно соединенные блок управлени и индикатор, второй управл е мый генератор, третий управл емый генератор низкой частоты, фазовьй детектор , первый выход блока управлени соединен с первым входом первого управл емого генератора, второй выход

2Q блока управлени через третий управл емый генератор низкой частоты соединен с вторым входом блока фазовой автопорстройки частоты, выход фазового детектора подключен к второму входу первого управл емого генератора, к третьему входу которого подключен вы ход блока фазовой автоподстройки частоты , отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных

25

Cc l- UpCOS 2 irflfk C + 4(fi)+4 ,-4 .) «UзCos(21fafk -Lfг) , Ui(2f,) +U.j(2fj)U3Cos(2li4fkl +Ч - V))

Счита , что второе слагаемое и сос- с частотой 2л, получаема в первом слагаемом, дают достаточн о

малую погрешность за счет выбора cor 30 возможностей путем измерени амплитуд- ответствующих величин f и N, квадратура имеет величину

C Mleos f,).

Аналогично можно показать, что при-35 внесении дополнительного фазового сдвига п/2 в сигнал генератора 2 пу- тем включени фазовращател 12 получаема квадратура имеет вид

C,p-3in c(f,),

откуда вычисл етс фазовый сдвиг по приведенной формуле.

Измерение АЧХ.и ФЧХ приемных трактов реализуетс по программе в блоке 9 управлени в микроЭВМ 20 по алгоритму, представленному на фиг. 4. .

40

но-частотных и фазочастотных характеристик трактов с несколькими преобразовани ми частоты, в него введены последовательно соединенные генератор синхроимпульсов и первый аналого-цифровой преобразователь, сумматор, управл емый фазовращатель на п/2, управл емый коммутатор, согласованна нагрузка и второй аналого-цифровой преобразователь , выход первого генератора через сумматор подключен к клеммам дл подключени испытуемого объекта, выходные клеммы которого соединены с вторьм входом первого аналого-циф- дс рового преобразовател , первый вход которого соединен с первым входом второго аналого-цифрового преобразовате- л , второй вход которого соединен с третьим выходом блока управлени и первым входом управл емого фазовращател на п/2, второй вход которого подключен к выходу второго генератора и первому в:1оду управл емого коммутатора , второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управлени ,

Устройство дл измерени АЧХ и ФЧХ приемных трактов позвол ет измер ть АЧХ и ФЧХ приемных трактов с несколькими преобразовани ми частоты в собранном состо нии (сквозные частотные характеристики трактов), за счет чего расшир ютс функциональные возможности устройства, а также повышаетс точность измерений и достоверность контрол , кроме того, сокращаетс вредс

55

8

м измерений в число раз, равное количеству преобразований частоты в исследуемом тракте.

5

Формула изобретени

Устройство дл измерени амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик приемных трактов, содержащее

Q последовательно соединенные первый управл емый генератор, смеситель и блок фазовой автоподстройки частоты, последовательно соединенные блок управлени и индикатор, второй управл е мый генератор, третий управл емый генератор низкой частоты, фазовьй детектор , первый выход блока управлени соединен с первым входом первого управл емого генератора, второй выход

Q блока управлени через третий управл емый генератор низкой частоты соединен с вторым входом блока фазовой автопорстройки частоты, выход фазового детектора подключен к второму входу первого управл емого генератора, к третьему входу которого подключен вы ход блока фазовой автоподстройки частоты , отличающеес тем, что, с целью расширени функциональных

5

0 возможностей путем измерени амплитуд-

5

0

но-частотных и фазочастотных характеристик трактов с несколькими преобразовани ми частоты, в него введены последовательно соединенные генератор синхроимпульсов и первый аналого-цифровой преобразователь, сумматор, управл емый фазовращатель на п/2, управл емый коммутатор, согласованна нагрузка и второй аналого-цифровой преобразователь , выход первого генератора через сумматор подключен к клеммам дл подключени испытуемого объекта, выходные клеммы которого соединены с вторьм входом первого аналого-циф- с рового преобразовател , первый вход которого соединен с первым входом второго аналого-цифрового преобразовате- л , второй вход которого соединен с третьим выходом блока управлени и первым входом управл емого фазовращател на п/2, второй вход которого подключен к выходу второго генератора и первому в:1оду управл емого коммутатора , второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управлени ,

первый вьпсод управл емого коммутй- тора подключен к согласованной нагрузке , второй выход управл емого коммутатора соединен с вторым вхо-

5

дом сумматора, выход управл емого фазовращател на п/2 подключен к второму входу смесител , выход которого соединён с вторым входом фазового детектора и с выходом третьего управл емого генератора низкой частоты.

152

124 ,.10

выходы первого аналого-цифрового преобразовател , генератора синхроимпульсов и второго аналого-цифрового преобразовател соединены соответственно , с первым, вторым и третьим входами блока управлени .

gjue.2

сриа.З

Переслать at. l}LL rn503y Включит кощ Отлючитфаз.

Еьтстт

i(

l i/тать S буфер

П

Состаноб