Устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника Советский патент 1984 года по МПК G01R27/28 

1 Изобретение относится к технике электро-радиоизмерений и может быть использовано пля измерения с цифровой индикацией параметров амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) избирател ных линейных четырехполюсников в области высоких частот, а именно полосы пропускания, средней и гракггчпых часто полосы пропускания. Известно устройство для автоматичес кого контроля амплитудно-частотной характеристики усилителя промежуточной частоты телевизионного приемника, содержащего ряд кварцевых генераторов, формирующих сигналы, соответствующие необходимым контрольным точкам иссле дуемой АЧХ ij . Недостатками этого устройства являются сложность схемы, ограниченность функциональных возможностей, узкость рабочего диапазона частот, определяемого набором кварцевых генераторов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является измерите средней частоты полосы пропускания избир тельных устройств, содержащий гене ратор качающейся частоты (ГКЧ), детек тор, включающий в себя детекторную го лов1су и усилитель, панорамный индикатор, пороговую схему, включающую в себя спусковую схему и устройство установки уровня, генератор пилообразного напряжения (ГГТН), формирователь импул сов, временные селекторы, счетчик, генер тор эталонных импульсов, триггер и счетчик времени 2) . Недостатком известного устройства является низкая точность измерений, обусловленная методической погрешность несовпадения времени ( свипи рования частоты ГКЧ в пределах полосы пропускания реального четырехполюсника с целой частью временного интервала счета. Так, при измерениях, в общем случае, математическое выражение для измеряемой средней частоты может быть записано в виде 4- eniLr(f.,.i§:ii.tUi Р ц L J I ЬАЧХ I Kf..f.tH, л J где tri - целое число интервалов ,x , уклацмвающихся в интерва; счета; 24 к в нижняя и верхняя граничные частоты полосы пропускания четырехполюсника}ut остаток от целого после деления TC Я дчх. С точностью до единицы счета имеем VfH ./Ift-i f;,.i(™i«.4i/4)-tm(-S - - ii fpTcM 2 | ЧАЧХ где1ф- истинное значение измеряемой средней частоты. Абсолютная погрещность измерения определяется в в иде &UtA4n-a Ьдцу(.) Погрешность максимальна при М/1дц 0,5 8f --lilH . Р-- su TSJi Максимальная относительная методическая погрешность имеет вид Sicp.moix fcpSicplvn OtS) Так, для m 3, )|1ср 0,5 получаем/81ср, „ /icp/ 0.02, т.е. ОКОЛО 2%. Во многих случаях интерес представляет погрешность измерения средней частоты, приведенная к полосе пропускания .тах л iftft TI 8(w+Q,5) В этом случае для И1 3 величина погрешности составляет 4%. Снижение указанной методической порешности возможно только за счет сниения быстродействия путем значительного увеличения времени счета. Однако это приводит к увеличению времени измерений. Так, например, общее время измерений определяется выражением -г ТгчТ где Т -период ЬАЧХ качания частоты ГКЧ. Для удобства визуальной индикации АЧХ выбираем Т/tA4к 2 . Тогда для TCM 1с получаем Т зм с, а для 10с - Ту,.д, 20с. При этом в десять раз увеличивается m н примерно о столько же раз возможно снижение огрешности измерений,, Возможно уменьшение методической огрешности измерений средней частоты ри неизменном времени счета за счет уменьшения периода качания ГКЧ. Однако при STOtyi возникают динамические искажения АЧХ узкопопосных четырехполюсников и увеличивается погрешность измерения из-за динамических искажений Кроме того, НС к;татком известного устройства является также невозможност полосы пропускания и граничных частот полосы пропускания. Целью изобретения рвляется повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей путем обе печения измерений полосы пропускания, верхней и нижней граничных частот полосы пропускания избирательного чогырехлолкхзника. Эта цель постигается тем, что в устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника, содержащее генератор качающейся частоты, выходом соединенный с выходной клеммой устройства, входная клемма которого через детектор подключена к сигнальному входу панорамного индикатора, опорный вход последнего соед нен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход генератора качающейся частоты через формирователь импульсов соединен с блоком временного селектора выходом под1слюченного к входу счетчика, выполненного реверсивным, а управляющим входом - к первому выходу формирователяинтервала счета, первый вход которого через блок порогового сравнения соединен с выходом детектора, введен блок автоматического управ пения генератором качающейся частоты, при этом выход блока порогового сравне ния соединен с сигнальным входом бло. ка автоматического управления, управляющий вход которого подключен к BJ IXOду генератора пилообразного напряжения, первый вход блока автоматического управления соединен с вторым входом формирователя интервала счета, а второ выход блока автоматического управления подключен к управляющему входу генера тора качающейся частоты, Кроме того, второй выход формирова теля интервапа счета соединен с управляющим входом реверсивного счетчика.. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры, поясняющие работу устройства. Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты (ГКЧ), испытуемый четырехполюсник 2, детектор 3, панорамный индикатор 4, блок 5 порогового сравнения, генератор Q пилообразного напряжения (ГПН), формирователь 7 импульсов, временной селектор 8, реверсивный счетчик 9, формирователь 10 интервалов счета (ФРЮ) и блок 11 автоматического управления ГКЧ, содержащий триггегры 12 и 13, преобразователи временно го интервала и напряжения (ПВН) 14 16, аналоговые вьйситатели 17 и 18, усилитель 19 постоянного тока (УПТ), аналоговый сумматор 20, регулируемый усилитель 21 и формирователь 22 импульса начала свипирования (ФИНС). Устройство работает следующим образом. С выхода ГКЧ 1 сигнал с линейной частотной модуляцией поступает на входы испытуемого четырехполюсника 2 и формирователя 7 импульсов, выход которого через временно селектор 8 соединен со входом реверсивного счетчика 9. Выходной сиг-нал четырехполюсншса 2 через детектор 3 подается на входы па норам кого индикатора 4 и блока 5 порогового сравнения, формирующего из сигнала огибающей АЧХ U, (1) (фиг. 2) импульс длительностью Д1 л , формируемый при превышении огибающей АЧХ заданного порогового уровня Un . Импульс и сигнал ГПН 6 поступают на входы бло1са 11 автоматического управления ГКЧ (БАУ), устанавливающего сред11юю частоту ГКЧ равной средней частоте АЧХ испытуемого четырехполюсника , а девиацию fn-равной ширине полосы пропускания uf четырехполюсника на заданном уров не АЧХ, БАУ работает следующим образом. В момент включения свипирование осуществляется во всем рабочем диапазоне частот ГКЧ 1. Импульс { поступает на входы ПВН 14 и триггеров 12 и 13, формирующих импульсы иД-t) и Ь д (t) : соответственно. Длительность импульса U (,i) равна интервалу времени от начала свипиройания до момента сраба-пывания блока 5 порогового сравнения при превышении Ui U) заданного уровня. Длительность i. импульса U 5 t равна интервалу времени от момента отпускания блока 5 порогового сравнения до конца свипирования. На другие входы триггеров подается импульс . U(t) начала свипирования, вырабаты ваемый формирователем 22 из сигнала ГПН 6. Импульсы 1Ц (i и И 5 (i подаются соответственно на ПВН 15 и 16, выходы которых соединены со входами аналогового вычитателя 18. При равенс ве напряжений с выходов ПВН 15 и 16 Н k линейной характеристике управления ГКЧ огкц ср Выход анало гового вычитателя 18 через УПТ 19 и аналоговый сумматор 20 соединен со входом управления ГКЧ 1, благодаря чему обеспечивас тся регулировка средне го значения нaпpяжeн ш управдения ГКЧ и, следовательно, его средней частоты. Ecmi в начальный момент и к то разностное напрюкение аналогового , вычитателя 18, управляя средней частотой ГКЧ, обеспечивает выполнение требуемого равенства. Напряжения с выходов ПВН 14 и 16 подаются на аналоговый вычитатель 17, выходное напряжение которого подается на вход регулировки коэффициента передачи усилителя 21. На сигнальный вход регулируемого усилителя 21 подается напряжение ГПН 6. Амплитуда пилообразного напряжения определяет величину девиации. Выходное напряжение усилите ля через сумматор 20 подается на вход управления ГКЧ. Для обеспечения требуе мого равенства F - д коэффициент преобразования ПВН 14 устанавливается вдвое меньшим, чем у ПВН 16 и 15. Тогда в установившемся режиме Ьд 2-t)c 21н . Чтобы не потерять АЧХ испытуемого четырехполюсника 2, управление девиацией более инерционное чем управление .средней частотой ГКЧ. БАУ обладает высоким быстродействием. При правильно выбранном коэффициенте передачи переходный процесс затухающий, система устойчива, а установившееся рассогласование приближается к нулю. Набег фазы на период модуляции при шшейной частотной модуляции испытательного с{1гнала равен набегу зы немодулированного колебания за это же время. Тогда в установившемся режиме (Математическое выражение для измерени средней частоты будет иметь вид АЧХ --ehiT { 1Л ..(1Щ Чр ОГКЧ сч гдб til 1, 2, 3 ... - целое число; TCM ml АМХ - время счета средней частоты; о il).2({,4tj t -1 4Чtftux- частота ГКЧ изменяющаяся по линейному аакону внутри интервала ду . Из приведенного выражения следует, что методическая погрешность отсутствует. В режиме измерения средней частоты импульс U2{t) через ФИС 10 m раз подается на временной селектор 8. При этом сигнал ГКЧ с выхода формировате- ля 7 импульсов поступает на реверсивный счетчик 9. Индикатор счетчика показывает такое число импульсов, которое поступило бы на него за интервал счета при подаче на вход постоянной частоты or (. В режиме измерения верхней граничной частоты fg ФИС, запускаемый импульсом начала свипирования (i), вырабатывпет импульс U| (t) длительностью, t 8Ц Т/2 1дц.)( , середина которого соответствует равенству частоты ГКЧ значению i g, . Далее процесс измерения аналогичен описанному режиму. При измерении нижней граничной частоты ц ФИС, вырабатьтающий импульс и (i длительностьюij Q , запускается задним фронтом импульса U-j(t) . Процесс измерения повторяется. В режиме измерения полосы пропускания в интервале t gq производится суммирование поступивших на вход счетчика импульсов, а в интервале t,q - вычитание. Сигнал управления суммированием и вычитанием Ug (t) подается с выхода ФИС на реверсивный счетчик 9. По завершении И1 циклов счета и вычитания индикатор счетчика показмвает число, соответствующее величине Ai-fe-fH Таким образом, по сравнению с известным в предлагаемом устройстве достигается расширение функциональных возможностей. Предлагаемое устройство, благодаря автоматизации процессов измерения и настройки прибора, позволяет исключить субъективные погрешности измерений, существенно повысить производительность контрольно-измерительных и регулировочных операций.

фиг.1

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЮ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор качаимцейся частоты, выходом соединенный с выходной клеммой устройства, входная клемма которого через детектор подключена к сигнальному входу панорамного индикатора, опорный вход последнего соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, выход генератора качающейся частоты через формирователь импульсов соединен с блоком временного селектора, выходом подключенного к входу счетчика, выполненного реверсивным, а управляющим входом - к первому выхо-. ду формирователя интервала счета, вход которого через блок порогового сравнения соединен с выходом детектора, отлича ющее. ся тем, что, с ч целью повышения точности измерений, в него введен блок автоматического управления генератором качающейся частоты, при этом выход блока порогового сравнения соединен с сигнальным входом блока автоматического управления, управляющий вход которого подключен к выходу -генератора пилообразно ю напряжения, первый вход блока автоматического (2 управления соединен с вторым входом (Л формирователя интервала счета, |а второй выход блока автоматического управления подключен к управляющему входу генератора качающейся частоты. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с цепью расширения функциональных возможностей устройства по измерению полосы пропускания четырехполюсника, второй выход формирсжателя интервала счета соединен с управляющим входом реверсивного счетяика.