SU1767452A1 - Способ определени параметров модели радиотехнического устройства в виде типового радиотехнического звена - Google Patents

Abstract

Использование: в радиотехнике, в частности способах измерени  параметров устройств, представл емых в виде четырехполюсников . Сущность изобретени  состоит в подаче на исследуемый четырехполюсник сигнала с измен ющейс  в заданных пределах частотой, сн тии АЧХ коэффициента передачи устройства на малом уровне сигнала, определении коэффициента передачи устройства и его изменении дл  рабочего уровн  сигнала, сн тии АЧХ входного и выходного напр жений устройства при уровн х сигнала, обеспечивающих на каждой частоте исследуемого диатгазона найденное изменение коэффициента передачи дл  рабочего уровн  сигнала, определении по полученным АЧХ характеристик входного и выходного фильтров модели в виде типового радиотехнического звена (ТРЗ), сн тии амплитудной и фазоамплитуд- ной характеристик устройства на основной (рабочей) частоте и идентификации характеристик нелинейного элемента модели в виде ТРЗ Особенностью изобретени   вл етс  проведение измерени  при сигналах, соответствующих рабочим, что повышает точность измерени  1 з.п. ф-лы, 1 ил сл С

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике, в частности к способам измерени  параметров устройств, представл емых в виде четырехполюсников .

В радиотехнике широко используетс  модель четырехполюсника в виде типового радиотехнического звена (ТРЗ). Последнее представл ет собой последовательное соединение линейного входного фильтра, нелинейного элемента (НЭ) и линейного выходного фильтра. Така  модель позвол ет учесть при анализе как нелинейность устройства , так и его частотные свойства (см. например, Радиотехника и электроника, 1975, № 10, с. 2101-2112; 1978, № 3. с. 525- 534; Радиотехника, 1981, № 8, с. 24-28).

Однако характеристики составл ющих ТРЗ элементов не всегда могут быть измерены непосредственно, так как сбвбкуп- ность последних есть эквивалентное представление единого физическогб устройства (СВЧ транзисторного усилител  мощности, многорезонаторногб клистрбна, ЛБВ и др.).

Известен способ определени  амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) входного и выходного фильтров ТРЗ, состо щий в подаче на вход четырехполюсника двухча- стотного испытательного сигнала с измен ющимис  в пределах исследуемого частотного диапазона частотами ft и h и подборе дл  текущих значений этих частот такого соотношени  амплитуд основных компонент этого сигнала, при котором изменение общего уровн  такого сигнала на входе ТРЗ не приводит к изменению

х| о XJ сл

hO

соотношени  амплитуд компонент с частотами fi и fa на выходе ТРЗ (авт. св. № 1420549, кл. G 01 Р 27/28). По найденным значени м амплитуд определ етс  отношение модулей коэффициентов передачи на частотах fi и fa и повтор ют эксперимент дл  других частот f1 в предполагаемом диапазоне рабочих ч астот четырехпо люсника.

Способ требует построени  сложной измерительной схемы и проведени  боль- шого количества измерительных операций, св занных с подбором необходимых соотношений амплитуд испытательного сигнала в каждой точке частотного диапазона. Способ не предусматривает определение пара- метров НЭ.

Более близким по существу предлагаемого решени  и предлагаемому способу  вл етс  способ, рассмбтренный в журнале Радиотехника, 1981, № 8, с. 24-28. Он при- н т за прототип. Способ состоит в определении реакции ТРЗ на различных частотах на измен ющийс  по амплитуде входной измерительный одночастотный сигнал и сводитс  к вычислению относительных значений модулей коэффициентов передачи входного и выходного фильтров ТРЗ по координатам точек насыщени  амплитудных характеристик (АХ), сн тых на различных частотах. В качестве характеристики НЭ беретс  АХ, сн та  на центральной частоте диапазона частот устройства.

Данный способ обладает двум  недостатками , существенно ограничивающими область его применени . В нем принципи- ально необходимо получение точек насыще- ни  АХ. На практике далеко не все нелинейные четырехполюсники допускают работу в режимах, где достигаетс  максимум АХ. Способ не применим, когда техни- ческие услови  не допускают работы в режиме насыщени  и близок к нему. Сказанное свойственно большинству приборов , используемых в радиопередающей технике, например мощным бипол рным и полевым транзисторам, многорезонатор- ным клистронам. Фактически требуетс  проведение измерений на уровн х входного сигнала, превышающих тот, который дает максимум выходного. Только в этом случае наход т с допустимой погрешностью уровень входного сигнала, который используют дл  определени  модулей коэффициентов передачи входного и выходного фильтров ТРЗ.

Рабочие режимы нелинейных четырехполюсников обычно выбирают существенно ниже уровн  насыщени  и именно в этих услови х важно корректно определить свойства всех элементов ТРЗ.

В обоих способах в качество НЭ рассматриваетс  четырехполюсник, обладающий лишь амплитудной нелинейностью. Однако в большинстве реальных усилительных приборов (клистроны, ЛЕВ, транзисторы и т.д.) имеет место зависимость не только коэффициента усилени , но и фазы сигнала от уровн  использовани  АХ - амплитудно- фазова  конверси .

Целью изобретени   вл етс  расширение области применени  способа определени  параметров ТРЗ на устройства, в которых по техническим услови м получение точек насыщени  АХ недопустимо, уменьшение погрешности определени  параметров модели устройства в виде ТРЗ и уточнение модели за счет учета комплексного характера нелинейного звена ТРЗ.

Цель достигаетс  тем, что по способу, основанному на определении реакции исследуемого радиотехнического устройства на подаваемые на его вход одночастотные испытательные сигналы и фиксировании их амплитуд на входе и выходе устройства, регистрацию выходного сигнала на выбранной (основной) частоте диапазона производ т при уровне входного сигнала, равном рабочему, а регистрацию уровней входного и выходного сигналов на других частотах производ т при уровне входного сигнала, обеспечивающего такое же изменение коэффициента усилени , как и при регистрации на выбранной частоте диапазона . В цел х представлени  в модели комплексного характера нелинейности устройства на выбранной частоте диапазона дополнительно снимают фазоамплитуд- ную характеристиику (ФАХ).

В качестве выбранной (основной) частоты дл  сн ти  ФАХ и определени  рабочей величины изменени  усилени  выбирают среднюю частоту полосы пропускани  устройства или основную (несущую) частоту ис- пользуемого при работе устройства радиосигнала.

Представленный способ существенно отличаетс  от прототипа тем, что в нем дл  определени  частотных характеристик входного и выходного фильтров ТРЗ вместо точек насыщени  АХ, сн тых на семействе АХ, используют частотные характеристики, сн тые при рабочих уровн х сигнала, лежащих в пределах рабочего динамического диапазона исследуемого устройства.

Уменьшение погрешности измерени  параметров ТРЗ достигнуто строгим определением и фиксацией измерительного уровн  сигнала при определении частотных характеристик входного и выходного фильтров .

Уточнение модели в части ее нелинейных свойств сочлен етс  уменьшением погрешности измерени  нелинейности АХ за счет использовани  в качестве меры нелинейности компрессии усилени , котора  соответствует первой производной АХ, а измерение ФАХ дает информацию о мнимой части комплексного коэффициента передачи нелинейного элемента ТРЗ, пренебое- гать которой при замещении реальных устройств их модел ми недопустимо.

Использование рабочих значений величин сигналов, соответствующих одинаковому изменению коэффициентов усилени  на разных частотах дл  определени  АЧХ входного и выходного фильтров ТРЗ, в технической и патентной литературе не известно .

Пример устройства, реализующего предложенный способ, приведен на чертеже .

Устройство содержит генератор 1 (например , типа Г4-76А), два направленных ответвител  2 и 5, исследуемый четырехполюсник 3, фазометр 4, имеющий измерители уровней сигнала в каждом из каналов (например, ФК2-12) поглощающую нагрузку 6. От генератора 1 подают на исследуемое радиотехническое устройство малый сигнал с измен ющейс  в заданных пределах частотой и при помощи измерителей уровней сигнала снимают сквозную АЧХ коэффициента передачи устройства. Затем на выбранной частоте диапазона (например, на несущей сложного радиосигнала) устанавливают на генераторе 1 уровень сигнала , равный рабочему, измер ют уровень выходного сигнала, определ ют коэффициент передачи и его изменение Ку по сравнению с измеренным при сн тии АЧХ на малом сигнале. Затем измен ют частоту генератора и снимают АЧХ входного и выходного напр жени  (мощности). При этом на каждой из частот исследуемого диапазона подбирают такой уровень входного сигнала, дл  которого изменение коэффициента усилени  составл ет величину Ку. Полученна  таким образом АЧХ выходного напр жени  (мощности) есть АЧХ коэффициента передачи выходного фильтра модели устройства в виде ТРЗ, а АЧХ, обратна  АЧХ входного напр жени  (мощности), есть АЧХ входного фильтра модели устройства в виде ТРЗ. Дл  идентификации НЭ ТРЗ на частоте с помощью фазометра 4 снимают амплитудную (зависимость амплитуды выходного напр жени  от амплитуды входного напр жени ) и фазо-амплитудную (зависимость фазы выходного напр жени  от амплитуды входного напр жени ) характеристики устройства, которые принимают за характеристики НЭ модели в виде ТРЗ.

Поскольку определение рабочей величины изменени  усилени  Ку может производитьс  дл  любого рабочего уровн  сигнала (имеютс  лишь физические ограничени , определ емые конкретным устройством ), способ позвол ет определ ть параметры ТРЗ в режимах, наиболее б/ мз- ких к рабочим, снижа  тем самым погрешность определени  параметров модели в виде ТРЗ.

Введение в НЭ комплексной нелинейности , представленной ФАХ, дополнительно расшир ет функциональные возможности идеальной модели ТРЗ дл  устройств, обладающих комплексной нелинейностью.

Способ позвол ет идентифицировать характеристики всех звеньев ТРЗ, а не только входного и выходного фильтров (как в способе по авт. СБ. № 1420549). Число операций способа при этом существенно сокращаетс .

Способ имеет расширенную по сравнению с прототипом область применени , поскольку позвол ет получить характеристики модели в виде ТРЗ устройств, содержащих

усилительные приборы, не достигающие насыщени , и обладающих комплексной нелинейностью .

Claims (2)

1.Способ определени  параметров мо- дели радиотехнического устройства в виде

типового радиотехнического звена, основанный на подаче на вход радиотехнического устройства одночастотных испытательных сигналов и фиксировани  их амплитуд на входе и выходе устройства, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности за счет определени  параметров в режиме рабочих сигналов, фиксируют уровень выходного сигнала на выбранной частоте диапазона при уровне входного сигнала, равном рабочему, а фиксирование уровней входного и выходного сигналов на других частотах производ т при уровне входного сигнала, который обеспечиваеттакое же изменение коэффициента усилени , как и при регистрации на выбранной частоте диапазона.

2.Способ поп, 1,отличающийс  тем, что, с целью идентификации в модели

комплексной нелинейности радиотехнического устройства, на выбранной частоте диапазона дополнительно снимают фазо- амплитудную характеристику.