Устройство для измерения скорости изменения и девиации частоты сигнала с линейной частотной модуляцией Советский патент 1984 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения параме ров .сигнала (скорости изменения частоты, отклонения закона изменени частоты от линейного, девиации частоты) с линейной (или близкой к линейной) частотной модуляцией (ЛЧМ сигнал). Известны устройства для измерени девиации и скорости изменения част ЛЧМ-сигнала, содержащие линию заде ки и смеситель причем ЛЧМ-сигнал поступает на смеситель как непосред ственно, так и чере динию задержки Г 1 3. Недостаток этого устройства - ни кая точность измерения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является у ройство для измерения параметров ЛЧМ-сигнала, содержащее последовательно соединенные блок задержки, смеситель, умножитель промежуточной частоты (УПЧ), фазовый детектор, второй вход которого подклночен к вы ходу генератора и осциллограф, вход блока задержки подключен к первой входной, шине устройства С2 3. Недостатком известного устройст ва является низкая точность измере ния скорости изменения частоты. Целью изобретения является повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерени скорости изменения и девиации част ты сигнала с линейной частотной модуляцией, содержащее последовательно соединенные блок задержки, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу генератора, и осциллограф, вход блока задержки подключен к первой входной шине устройства, введены последовательно соединенные перэый гетеродин, первый дополнительн смеситель и г ервьй фильтр, последо вательно соединенные второй гетеродин, второй дополнительный смеси тель, второй фильтр, первый электронный ключ и периодомер, последовательно соединенные второй электронный ключ и интегрирующая цепь, последовательно соединенные дополнительный блок задержки и третий . электронный ключ, последовательно соединенные блок регулируемой задержки и блок формирования интервала счета, а также частотомер, вход последнего соединен с выходом интегрирующей цепи, вход которой соединен с первым входом осциллографа, второй вход которого подключен к выходу блока формирования интервала счета и к второму входу первого электронного ключа, при этом второй вход первого дополнительного смесителя соединен с входом блока задержки, выход первого фильтра соединен с вторым входом смесителя, второй вход второго дополнительного смесителя подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, первый вход второго электронного ключа соединен с выходом третьего электронного ключа, выход фазового детектора подключен к второму входу второго электронного ключа, вход блока регулируемой задержки соединен с синхронизирующим входом осциллографа и с выходом дополнительного блока задержки, вход которого, соединен с второй входной шиной устройства, а второй вход третьего электронного ключа соединен с третьей входной шиной устройства. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения скорости изменения и девиации частоты сигнала с линейной частотной модуляцией; на фиг. 2- временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства. Устройство содержит смеситель 1, блок 2 задержки, первую входную шину 3, первьй дополнительный смеситель 4, гетеродин 5, первьй фильтр 6, усилитель 7 промежуточной частоты (УПЧ), фазовый детектор 8, второй дополнительный смеситель 9, второй гетеродин 10, второй фильтр 11, первый электронный ключ 12, периодомер 13, второй электронный ключ 14, осциллограф 15, инвертирующую цепь 16, генератор 17, частотомер 18, вторую входную шину 19, дополнительный блок 20 задержки, третий электронный ключ 21, блок 22 регулирования задержки, блок 23 формирования интервала счета, третью входную шину 24. При этом вход смесителя 1 через блок 2 задержки соединен с входной шиной 3, а второй вход через фильтр 6 - с выходом второго смесителя 4, вход которого соединен с шиной 3, а второй 310 выходом гетеродина 5, выход вход - с смесителя 1 через УПЧ 7 - с входом фазового детектора 8 и смесителя 9, к второму входу которого присоединен выход гетеродина 10, выход смесителя 9 через последовательно соединенные второй фильтр 11 и электронный ключ 12 соединен с входом периодомера 13, выход фазового детектора 8 через электронньй ключ 14 - с входами осциллографа 15 и интегрирующей цепи 16, выход которой соединен с управляющим входом генератора 17, выход которого соединен с входами частотомера 18 и вторым входом детек / тора 8, входная шина 19 через блок 20 задержки соединена с входами управления электронным ключом 21, блоком 22 регулируемой задержки и синхронизирующим входом осциллографа 15, выход блока 22 регулируемой .задержки через блок 23 формирования интервала счета соединен с вторым входом электронного ключа 12 и второ входом осциллографа 15, третья входная шина 24 соединена с электронным ключом 21, выход которого соединен с вторым входом электронного ключа 1 Устройство работает следующим образом. Исследуемый сигнал поступает с входной шины 3 на блок 2 задержки и смеситель 4. Шиной 3 в зависимости от частотного диапазона может быть высокочастотный разъем или волноводное сочленение. Зависимость частоты исследуемого сигнала от времени пред ставлена на диаграмме 25 (фиг. 2). Начало ЛЧМ-сигнала задается импульсами (диаграмма 26), поступающими на шину 19, а конец - импульсами (диаграмма 27), поступающими на шину 24. После преобразования в смесителе 4 и вьщеления верхней боковой составля ющей в фильтре 6 частота исследуемог сигнала смещается на частоту гетеродина 5 и зависге-юсть частоты сигнала от времени выражена диаграммой 28 (сплошная линия). Зависимость частот .сигнала от времени на выходе блока 2 ,задержки представлена-на диаграмме 28 пунктирной линией. Для обеспечения частотной селекции преобразованного сигнала должно выполняться условие f,. W , где частота гетеродина 5, W - девиация частоты. На выходе смесителя 1 частота сигнала промежуточная частота; скорость изменения частоты ЛЧМ-сигнал5а. Сигнал с выхода смесителя 1 усиливается в УПЧ 7 и поступает на систему фазовой автоподсТройки частоты (ФАЛ), образованную фазовьм детектором 8, электронным ключом 14, интегрирующей цепью 16 и генератором 17. Строб управления ключом 14 формируется ключом 21 из сигнала начала модуля- . ции, поступающего с шины 19 через блок 20 для компенсации задержки сигналаОТ входной шины 3 до входа фазового детектора 8. Импульс управления ключом 14 изображен на диаграмме 29. При размыкании электронного ключа 14 интегрирующая цепь 16 обеспечивает запоминание управляющего напряжения на время паузы в ЛЧМ-сигнале. Вид напряжения на выходе фазового детектора 8 приведен на диаграмме 30. Вид управляющего напряжения на выходе интегрирующей цепи 16 приведен на диаграмме 31. При наличии синхронизма в системе ФАП обеспечивается равенство f f частота генератора 17. При надлежащем выборе параметров кольца ФАП это равенство можно распространить на все время наблюдения с необходимой степенью точности. Частотомер 18 измеряет частоту генератора 17 с необходимыми для исследования точностью и временем осреднения. Таким образом, среднее значение скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала где (f, - время задержки. При известной длительности ЛЧМ-сигнала (Тдч ) девиация частоты W Ycpi AMMi где дц - длительность ЛЧМ-сигнала. Определение среднего значения скоррстк изменения частоты у. и девиации частоты W недостаточно для оценки ЛЧМ-сигнала. На осциллографе 15 наблюдается качественная зависимость скорости изменения частоты ЛЧ1-1-сигнала от времени. Для измерения мгновенного значения скорости изменения . 5 -JT сигнал с выхода УПЧ 7 поступает смеситель 9 и после вьщеления во втором фильтре 11 его частота ПЧ2 П4 Г2 где f f - частота второго гетероди 10., Знак плюс выбирается при ai и знак минус . , где uip - необходимая временная раз решающая способность устройства из рения скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала. Периодомер 13 измеряет период частоты f f,q в момент времени t , определяемый электронным ключом 12 + ,-. Отсюда скорость изменения частоты 20 на интервале Т.. в момент t. ..) Блок 22 регулируемой задержки определяет момент t.,B который блок 23 формирования интервала счета под ключает вход периодомера к выходу второго фильтра 11 для измерения периода Т. Индикация на осциллографе 15 напряжения с выхода фазового детектора 8 и в интервале счета -ji с выхода блока 23 позволяет произврди измерение в интересующие моменты времени. Предлагаемое устройство позволяе с точностью, определяемой погрешностью стандартного электронно-счет ного частотомера, стабильностью частот гетеродинов и блока задержки, определить среднее значение скорости изменения и девиации частоты ЛЧМ-сигнала, по осциллографу- наблюдать качественную зависимость скорости изменения частоты от времени; определить с точностью, определяемой погрешностью стандартного электронносчетного частотомера в режиме измерения периода сигнала, стабильностью гетеродиной и блока задержки, мгновенное (среднее за малый интервал Т) значение скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала в моменты t, выбираемые оператором, причем временная разрешающая способность -при этом измерении может быть обеспечена достаточно машой и не зависит от величины задержки сигнала блока задержки, а ограничивается дискретностью периодомера. По сравнению с .известным предлагаемое .устройство позволяет повысить точность измерения как среднего значения скорости изменения частоты, так и мгновенного значения скорости и изменения частоты в моменты времени, выбираемые оператором, а также довести временную разрешающую способность при измерении скорости изменения частоты до предельно малых значений, определяемых выбранным типом периодомера. Кроме того, повьш1ение точности измере.ния и разрешающей способности по времени не требует увеличения задержки сигнала в блоке задержки, что особенно важно при контроле ЛЧМ- сигналов в СВЧ-диапазоне, где реализация больших задержек сигнала связана с большими техническими трудностями.

оч

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ И ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащее последовательно соединенные блок задержки, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовьй детектор, второй .вход которого подключен к выходу генератора, и осцилограф, вход блока задержки подключен к первой входной шине устройства, отличающееся тем, что с целью повьшения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый гетеродин, первый дополнительный смеситель и первый фильтр, последовательно соединенные второй гетеродин, второй дополнительный смеситель, второй фильтр, первый электронный ключ и периодометр, последовательно соединенные второй элект:ронный ключ и интегрирующая цепь, последовательно соединенные дополнительный блок задержки и третий электронный ключ, последовательно соединенные блок регулируемой задержки и блок формирования интервала C4eta, а также частотомер, вход которого подключен к выходу генератора, вход последнего соединен с выходом интегрирующей цепи, вход которой соединен с первым входом осциллографа, второй вход которого подключен к выходу блока формирования интервала счета и к второму входу первого электронного ключа, при этом второй вход первого дополнительного смесителя соединен с входом блока задержки, выход первого фильтра g соединен с вторым входом смесителя, второй вход второго дополнительного л смесителя подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, первьй вход второго электронного влюча соединен с выходом третьего электронного ключа, выход фазового детектора подключен к второму входу второго электронного ключа, вход блока регулируемой задержки соединен с. синхронизирующим входом осциллографа.и с выходом tn дополнительного блока задержки, вход которого соединен с второй входной о со шиной устройства, а второй вход третьего электронного ключа соединел с третьей входной.шиной устрбйства.

S

П

17

IS

2 офаг.1

I

11

12

/J

23