SU883799A1 - Устройство дл измерени частотных характеристик - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

I

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  амплитудно-частотных и фазо-частотных характеристик четырехполюсников.

Известно устройство дл  измерени  амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) четырехполюсников, где источником сигнала  вл етс  широкополосный генератор шума, .а регистраци  выходного сигнала исследуемого объекта производитс  с помощью свип-фильтра, детекторной секции и осдиллографического индикатора. Свип-фильтр на выходе четырехполюсника перестраиваетс  генератором пилообразного напр жени  в диапазоне исследуемых частот. Это же напр жение используетс  дл  развертки луча осциллографического индикатора, на экране которого наблюдаетс  АЧХ четырехполюсника l.

Недостатком устройства  вл етс  невысока  точность измерений в диапазоне перестраиваемых частот.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство , которое содержит последоваутельно соединенные опорный генератор, синтезатор частоты, ключ и исследу емый четырехполюсник (передатчик). Выход ключа параллельно подсоединен к входу переключател , а управл ющий вход ключа - к формирователю сигнала манипул ции, вход которого соеди10 нен с генератором. Второй вход переключател  св зан с выходом четырехполюсника , а выход переключател  - со входом радиоприемника, вход синхронизации гетеродина которого также

15 подключен к выходу опорного генератора . Управл юсдий вход переключател  и вход переключени  частоты настройки приемника соединены с соответствующими выходами блока управлени ,

Claims (2)

1. М К выходу промежуточной частоты приемника параллельио подключены измеритель уровн  сигнала и фазометр. Опорный вход фазометра соединен со вторым выходом синтезатора, на котором формируетс  сигнал промежуточ- ной частоты приемника 2.. Недостатком устройства  вл етс  сравнительно мала  ширина частотного диапазона характеристик четырехполюсника , обусловленна  быстрым падением уровн  составл ющих спектра амплитудно-манипулированного ( AM) сигнала вдали от центральной частоты. Цель изобретени  - расширение диапазона измерени  частотных характеристик . Цель достигаетс  тем, что в устрой ство дл  измерени  частотных характеристик , содержащее опорный генератор , подключенный к входам формировател  сигнала манипул ции, синтезатора частоты и к входу синхронизации гетеродина супергетеродинного приемника , исследуемый четырехполюсник, соединенный выходом с первым входом jie реключател ,. второй вход которого сое динен с входом четырехполюсника, блок управлени , подключенный соответствуюпщми выходами к управл ющему входу пepeключateл  и к входу переключени  частоты настройки приемника, сигнальный вход которого соединен с выхо дом переключател , а выжод промежуточной частоты приемника соединен с входом измерител  уровн  сигнала и с ОДНШ4 из вводов фазонефра, второй вход которого подключен к выходу промежуточной частоты синтезатора частоты введены частотный манипул тор импульсно-фазовый детектор и два фазовращател  . Входы фазовращателей соединены с выходами переключаемых час-Гот синтезатора, выходы обоих фазовращателей подкш5чены к частотному манипул тору, соединенному с входом четырехполюсника, а управл ющие вход каждого фазовращател  соединены с вы ходами импульсно-фазового детектора, сигнальный и опорный входа которого соединены соответственно с выходами четырехполюсника и формировател  сиг нала манипул ции, причем выход последнего подключен к управл ющему входу частотного манипул тора, На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства на фиг. 2 - диаграм мы, по сн ющие принцип формировани  измерительного частотно-маннпулированного сигнала, Ьа фиг. 3 - амплитуд . но- и фазово-частотные характеристики четырехполюсника. Устройство дл  измерени  частотных характеристик содержит опорный reHetr ратор 1, формирователь 2 сигнала манипул ции , синтезатор 3 частоты, два фазовращател  4 и 5, частотный манипул тор 6, импульсно-фазовый детектор 7/переключатель 8, исследуемый четырехпохпосник 9, приемник 10, блок 11 управлени , измеритель 12 уровн  ojirнала и фазометр 13. Устройство работает следукадим образом . Сигнал опорного генератора 1 поступает на синтезатор 3 частоты, формирователь 2 сигнала манипул ции и на вход синхронизации гетеродина супергетеродинного приемника 10.. На выходах синтезатора 3 образуютс  переключаемые частоты, которые через фазовращатели 4 и 5 поступают на частотный манипул тор 6 и далее - на четырехполюсйик 9. Управление манипу-, л тором 6 осуществл етс  меандровым сигналом с выхода формировател ,2. Гаким образом, измерительный сигнал представл ет собой частотно-манипулированное колебание со средней частотой , равной центральной частоте настройки четырехполюсника. Линейчатый спектр такого сигнала содержит дискретные частоты, кратные частоте манипул ции. Сигнал манипул ции с формировател  2 поступает одновременно на импульсно-фазовый детектор 7 дл  сравнени  с фазой выходного колебани  передатчикау снимаемого с выхода четырехполюсника 9. Импульсы, возникающие в результате рассогласовани , управл ют фазами колебаний каждой из частот в отдельности с помощью фазовращателей 4 и 5. Управление осуществл етс  до тех пор, пока нулевые фазы на выходе четырехполюсника 9 не совпадут с моментами переключени  частот в переключающем сигнале . По окончании автоподстройки начальные фазы сигналов в излучаемых посылках выравниваютс , что  вл етс  необходимым условием эффективного .сложени  спектральных составл ющих Ш сигналов. Сигналы с манипул тора 6 и четырехполюсника поступают также на входы переключател  8, назначением которого  вл етс  последовательное подключение на вход приемника 10 вхо да и выхода четырехполюсника. Управление переключателем В осуществл 5 етс  блоком 11 управлени . Второй выход блока 11 служит дл  последовательного переключени  частоты настройки приемника 10. Полоса пропускани  приемника  вл етс  достаточно узкой дл  выделени  спектральной сос тавл ющей сигнала при настройке на нее приемника в процессе измерени . С выхода приемника 10 сигнал пром жуточной частоты, несущий информацию от амплитуде и фазе входного сигнала поступает на измеритель 12 и фазомет 13. В качестве опорного сигнала фазо метра, относительно которого измер етс  фаза промежуточной частоты, и пользуетс  сигнал с третьего выхода синтезатора 3 частоты, на котором фо мируетс  частота, равна  промежуточной . Измерение амплитудно-фазовых частотных характеристик производитс  в следующей последовательности. Посл настройки на измер емую составл ющую спектра Ш вход приемника 10 переключаетс  с помощью переключател  8 на вход четырехполюсника 9 и измер ютс  амплитуды и., (Uilj) и фаза ь Ч ц/-J спектральной составл ющей сигнала. После окончани  измерени  вход приемника 10 подключаетс  к вых ду четырехполюсника 9 и определ ют ftjiyf - после прохождени  через исследуемый тракт. Модуль коэффициента передачи на частоте (fefj и фазовый сдЕиг в тракте определ ют . с  выражени ми выкК) К(ои,-) Ы ( () при выполнении операции (2) фаза гетеродина приемника 10, вход ща  в Bb1xC AJi) ) исключаетс . Выражение дл  ( (tV ) представл ет со бой искомую фазовую характеристику. Синхронизаци  частоты гетеродина приемника 10 от опорного генератора 1 исключает скачки фазы гетеродина в процессе измерени  и ещи св занные с ними ошибки измерени . Перестраива  последовательно при ,емник 10 в требуемом диапазоне и про извод  аналогичные измерени  на каждой частоте, можно определить нормированные амплитудно-частотные и фазо во-частотные характеристики четырехполюсника с требуемой точностью. Дл  определени  требуемого сдвига частот и фазировки несущих рассмот-, РИМ ЧМ сигнал вида s-in uJot- -Vo-(u.w t-«-uM) (n-f)t;st5yit; jj Sivi ШоЪ-f-4 o-(wC0t U.V)1 (И-И)С UDo частота несущего колебани , - девиаци  частоты f % %- -4f fofuJf- начальные фазы сигналов, С - длительность элементарной посыпки У - номер посылки. Можно показать, что в случае, когда индекс частотной модул ции где Q. 1C/r- кругова  частота мани- пул ции , есть целое число и V(5),TO амплитуды боковых частот примыкакщие к частотам и (t; Ce|j+AtD, суммируютс  в интервале частот от Ctlf до су и вычитаютс  вне этого интервала. При сдвиге частот 2fiAjUf значительно превышающем полосу пропускани  исследуемого четырехполюсника , спектр измерительного ЧМ сигнала имеет всплески на частотах tjy п т.е. в области сильного затухани  амплитудно-частотной характеристики , и спадает к середине,Где коэффициент передачи наибольший. На выходе четырехполюсника частоты и имеют значительно большую амплитуду , чем те же составл ющие AM сигнала с частотой наполнени  1А, при том на участке ttlf - (lAj имеет место ложение спектров обоих AM колебаий , образующих ЧМ сигнал. Условие ыравнивани  и (в сигнальных осылках (5 ) может быть достигнуто помощью автоматической подстройки аз колебаний на выходе четырехполюсика 9. Полные фазы частот Ш  Ш. конце импульсов, заданных выражеи ми 3 , равны -((f Дл  работы контура автоподстройки без сбоев скачок фаз в конце каждой посылки должен сохран тьс  посто нным и равным разности начальных фаз. Аналитически это условие записываетс  следующим образом: 1иУ2 - -М2-2 г И2.) - (7) -((S} i + -2Ji y)-((f, . ,или г Шс си2-и)г- (и) здесь Vl/l и Vl-i - целые числа. Поскольку Q. окончательно находим c.y(Ki2-n)Q (9) Из сравнени  выражений (9) и { 4) видно, что требовани  к измеритель;ному ЧМ сигналу йакйючаютс  в по у чении целочисленного значени  индекса частотной модул ции. Принцип образовани  измерительйого ЧМ сигнала  ойей етс  на диагра , маг;. На фиг. 2а показан ЧМ сигнал с длительнойтью элементарной посылки t 1 а на фиг. 26 « 2в - линейчатые спектры составл кйзрх AM сигналов. Ин декс частотной модул ции прин т равным 10. Каждый из спектров группируетс  вокруг своей несущей частоты Сами не суйдае чЕастоты tfi и Ш из об рйжены на диаграммах пунктиром, поскольку они of личаютс  по фазе на 90 от боковых частот. Пунктирными лини ми на фиг 2 обозначены огибаншдае спектров. На фиг. 2йредставлен спектр ЧМ сигнала образоваНиый как сумма спек тров обоих АН сигналов с центральными частотами cf и СД. Видно, что амплитуда гармоник сзгммарного сигнала возрастают в области частот, удаленных от центральной частоты, и спадают к cepejdUtHe спектра. На фиг. 2д, е изображены соответственно нормировани  АЧХ исследуемого тракта К (Ш и выходной спектр ЧМ сигнала. Спектр выходного сигнала четырехполюсника равномерен в строкой полосе частот. Следует отметить, что выравнивание фаз производитс  на выходе четырехполюсника , а не на его входе, поскольку спектральные составл ющие вы .ходиого сигнала 1}одвергаютс  допол .иительному ослаблению в спадающей об ласти частотной характеристики четы рехполюсника. На фиг. 3 представлены амплитудно-частотна  K(f) и фазово-частотна  (f) характеристики фильтра. По оси абсцисс отложено отклонение &f от частоты настройки фильтра. На фиг. 3 видно, что полоса пропускани  частот -исследуемого фильтра составила/ 500Гц( диапазон измерени  - 1200 Гц. Эффективность устройства заклю% аетсй в том, что в нем формируетс  измерительный сигнал, у которого спектр согласован с амплитудно-частотной характеристикой исследуеМого четырехполюсника, что приводит к выравниванию спектра сигнала на выходе . При прочих равных услови х это позвол ет расширить, по сравнению с известным устройством, диапазон измерени  частоттапс характеристик, а также повысить точность измерени  характеристик в области, удаленной от центральной частоты. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  частотных характеристик, содержащее опорный генератор, подключенный к входам формировател  сигнала манипул ции , синтезатора частоты и к входу синхронизации гетеродина супергетеродинного приемника, исследуемый четырехполюсник, соединенный выходом с первым входом переключател , второй вход которого соединен с входом четырехполюсника, блок управлени , подключенный соответствующими выходами к управл ющему входу переключател  и к входу переключени  частоты настройки приемника, сигнальный вход которого соединен с выходом переключател , а выход промежуточной частоты приемника соединен с входом измерител  уровн  сигнала и с одним из входов фазометра, второй вход которого подключен к выходу промежуточной частоты С1штезатора частоты, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  частотных характеристик, оно снабжено частотным манипул тором, импульснофазовым детектором и двум  фазовращател ми , при этом входы фазовращателей соединены с соответствующими Выходами переключаемых частот синтезатора , а выходы обоих фазовращателей подключены к входам частотного

   манипул тора, выходом соединенного с входом четырехполюсника, а управл ющие входы каждого фазовращател  сое динены с выходами импульсно-фазового детектора, сигнальный и опорный входы которого соединены соответст-. венно с выходами четырехполюсника и формировател  сигнала манипул ции, причем выход последнего подключен к

   /Ч /

   - 4

   /

   83799 . 10

   управл ющему входу частотного манипул тора .

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 5 1. Авторское свидетельство СССР 375587, кл. G 01 R 27/28, 1971.
2. 2. Авторское свидетельство СССР по за вке № 273 355/18-21 кл. 601 R 27/28, 1979 (прототип).

   6

   f /

   fO

   L

   /

   /5

   0uef -600 SBO - -300 -wo -m Л w л й