Устройство для измерения нелинейных искажений в генераторах частотно-модулированных сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к радиои&мерительирй технике и предназначено для точных и прецизионных измерений нелинейных иска кений модулирующего напряжения в генераторах частотномодулированных сигналов различного назначения, в частности в измерител ных генераторах, широко используе мых в различных областях радиотехники, метрологии и поверочной практики, Известно устройство для измерени нелинейных искажений в генераторах частотно-модулированных сигналов, содержащее источник (генератор) син соидального напряжения, частотный детектор и анализатор гармоник (ана лизатор спектра) демодулированного сигнала 11 Разрешающая способность измерений известным устройством определяе ся весьма высоким уровнем собственных нелинейных искажений, вносимых при частотном детектировании, что ограничивает использование устройст ва для измерения малых нелинейных искажений. . Известно также устройство на основе компенсационного способа измерения, содержащее прецизионный вспо могательный генератор частотно-мо,. дулированных сигналов с малым уров нем нелинейных искажений для компен сации девиации проверяемого генератора, частотный детектор и анализатор гармоник демодулированного сигнала - Разрешающая способность измерения такого устройства практически не ограничивается величиной собственных нелинейных искажений, вносимых при частотном детектировании, но ограничивается величиной собственных нелинейных искажений вспомогательного ге нератора. Необходимость использован прецизионного вспомогательного генер тора ЧМ сигналов с малыми нелинейными искажениями обесценивает устройс во при использовании, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ус ройство с использованием частотного детектирования частотно-модулированного сигнала проверяемого генератора Извест.ное устройство в общем случае содержит последовательно включенные источник модулируккцего сигнала, проверяемый генератор частотно-модулированных колебаний, супергетеродинный приемник частотно-модулированных сигналов (девиометр)V анализатор спектра или измеритель нелиней.яых искажений. Супергетеродинный приемник частотно-модулированных сигналов (девиометр) содержит смеситель, перестраиваемый в требуемом Диапазоне несущих частот гетеродин, усилитель промежуточной частоты с амплитудным ограничителем, частот- ный детектор. Важнейшими достоинствами известного устройства, обусло вившими его широкое применение на практике, являются простота технической реализации, с прг.ющью серийно выпускаег-гах приборов /(звуковой: генератор, девиометр, анализатор спектра) и высокая оперативность измерения 3 . Однако в связи с пред,ъявлением высоких требований к качественным характеристикам частотно-мсздулированш х генераторов, в частности к малому уровню нелинейных искаяений, величина предельной разрешающей способности этого устройства оказывается в целом ряде практических случаев недостаточной. Разрэиайщая способность измерения известного устройства ограничена величиной собственных нелинейных искажений, вносимых трактом частотного детектирования приемника. Цель изобретения - повышение разрешающей способности измерения нелинейных искажений. Поставленная цель достигается тем,. что в устройство для измерения нелинейных искажений в генераторах частотно-модулированных сигналов, содержащее анализатор спектра, последовательно включенные источник модулирующего сигнала, проверяемый генератор и супергетеродинный приемник частотно-модулированных сигналов, включающий в себя смеситель, перестраиваемый гетеродин, усилитель промежуточной частоты с амплитудным ограничителем, частотный детектор, дополнительно введен регулиру емый нелинейный функциональный преобразователь,, вход которого подключен к выходу частотного детектора супергетеродинного приемника частотно-модулированных сигналов,-а выход соединен с входом анализатора спектра. Введение регулируемого нелинейного функционального преобразователя, включение его между выходом частотного детектора и входом анализатора спектрга позволяет в предлагаемом устройстве исключить влияние четных гармоник нелинейных искажений, вносимых при частотном детектировании. А поскольку в большинстве практических случаев уровень четных гармоник, в частности второй гармоники, является преобладающим, то предлагаемое устройство обеспечивает значительно более высокую разрешающую способность измерения нелинейных искажений частотно-модулированных сигналов. На чертеже показана блок -схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения нелинейных искажений в генераторах частотно-модулированных сигналов содержит источник 1 модулирующего сигнгша, собственно проверяемый генератор 2 чacтoтнo- 4oдyлиpoвaнныx сигнёшов, выход котброго подключен к входу супергетеродинного приемника 3 частотно-модулированных сигналов, включгиощего в себя смеситель 4 с перестраиваемым гетеродином.5, усй литель 6 промежуточной частоты с a шлитyдным ограничителем и частотный детектор 7. Выход частотного детектора через регулируемый нелинейный функциональный преобразователь 8 подключен к входу анализатора 9 спектра. Устройство работает следующим образом. На проверяемый генератор 2 часто но-модулированных сигналов от источника 1 модулирующего сигнала подают синусоидальное модулирующее напряжение с частотой Q. и малым уро , нем нелинейных искажений. На выходе проверяеглого генератора 2 закон мод ляции искажается и содержит составляняцую с частотой 2SI ( 51П ai+ ewieit, (1) где Е, WQ , A( - сортветстненно амплитуда, несущая частота и де виация первой га моники сигнала проверяемого ген ратора, UU/2 девиация второй гармоники, возни шей в генераторе его нелине ных искажений. При преобразовании частоты генератора, на основном канале смесителя 4 (частота Ш. гетеродина 5 прием ника 3 частотно-модулированных сигналов установлена вшзе частоты ге нератора Ш( Шо на выходе смесителя 4 получаем , - SiHfttutjyn . т swlsi-tjCD К нгшряженшо 0 на выходе смеси теля 4 при прохождении сигнала чере усилитель б промежуточной частоты с ограничителем и частотный детекто 7 добавляются собственшле нелинейны искажения тракта частотного детекти рования. С учетом этого для напряжения на выходе частотного детектора 7 с кру тизной преобразования 5 можно записать ,s -ulW CC ft-t-AU j COS 2Slt+AU); Coe2fill,(3) гдеД,Ш2- девиация второй гармоники, возникаквдей из-за нелинейных искажений при частотном детектировании. Перед спектральным ангшизом сигнал вида (3) пропускают через нелинейный функциональный преобразователь 8, регулировкой характеристики которого добиваются равенства девиаций itUa« , т.е. уравнивают нелинейные искажения во второй гармонике. Момент уравнивания нелинейных искажений контролируют по анализатору 9 спектра . При этом отклик второй гармоники на экране,анализатора 9 спектра уменьшается до минимума либо исчезает совсем. Перестроив приемник 3 частотно-модулированных сигналов на зеркальный канал приема (частота it)2 гетеродина 5 установлена ниже частоты генератора Wo7 Ш), на выходе смесителя 4 получаем , ид--Е,еЦ((иь-Ша)1- .и5У:+ gqin ZSlb.(4) В этой формуле в отличие от формулы (.2 J , вследствие изменения соотношения между частотой генератора 2 и гетеродина 5, изменился знак у модулирующих фазу (частоту) функций. С учеэгом этого для сигнала на выходе частотного детектора 7 можно записать .U сое at .Ц|,со5 2SLt ifilt, (5) а с учетом равенства ЛШ2.Д(в)2 , устанойленного при уравнивании на основном канале приема, получаем ; ,COвШ;«-2йШзС0525аЗ Дб; . - . Знак перед составлякщей второй гармоники, возникшей из-за нелинейных искажений при, частотном детектировании, в формулах (З) и (5 не изменяется при преобразовании по основному и зеркальному кангшам приема. В этом нетрудно убедиться, рас- . сматривая, например/ прохождение частотно-модулированного сигнала С1) через частотный-детектрр со статической характеристикой вида ди ч-с&очфиш или через искажающую линейную цепь с неснлметричной характеристикой, вызывающую нелинейное искажения четных порядков. После перестройки приемника.3 частотно-модулированных сигналов на зеркальный канал .приема анализатором спектра измеряют относительS1Q26074

2да видно, что для определения нелиней-г

ный уровень второй гаркюНики fe. искажений генератора величину

„ «гкахе- измеренного анализатором спектра

,сарактеризуквдий «елинейные искаже значения нелинейных искажений2ди; /Д11г, ния генератора. Из формулы 1.6/ с уче

том общеизвестной формулы для коэф- да зеркальном канале преобразования

С иииента нелинейных искажений (Кг) необходимо разделить на два. В описапо второй гармоникении для упрощения изложения в фор . . мулах учитывались искгикения только

г {t)j, fпо второй гармонике.

УСТРОПСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИС1 АЖЕНИП В ГЕНЕРАТОРАХ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее анализатор спектра. последовательно вктеэченные источник модулиру1Э1цег6 сигнала/ проверяемый генератор и супергетеродинный приемник частотно-модулированных сигналов, включающий в себя смеситель, перестраиваемый гетеродин, усилитель промежуточной частоты с амплитудным ограничителем, частотш-Ш детектор, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерения, в него дополнительно введен регулирует шй нелинейный функциональный преобразователь, вход которого подключен к внходу частотного детектора супергетеродинного приемника частотно-модулированных сигналов, а выход соеди- g нен с входом анализатора спектра. (Л