Устройство для измерения коэффициентов полинома передаточной функции нелинейного четырехполюсника Советский патент 1984 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения коэффициентов полинома передаточной функции нелинейного четырехполюсника. Известно устройство для измерения коэффициентов полинома передаточной функции нелинейного четырехполюсника, которое содержит генератор много тонального сигнала, анализатор спект ра. Измерение коэффициентов полинома осуществляется по измеряемым значениям гармонических или комбинационных составляющих сигнала, возникающих из-за нелинейности амплитудной характеристики четырехполюсника. В качестве испытательного сигнала используется однотональный, двухтональный, трехтональный, четырехтональный сигнал или флюктуационный шум lj . 1едостатком устройства является то, что при увеличении количества испытательных тонов, измерения отдельных комбинационных составляющих при помощи анализатора спектра невоз можно выполнить ввиду конечной разрешающей способности прибора. Кроме того, ввиду значительной продолжительности измерений уменьшается и точность измерений из-за ухода параметров контролируемого четырехполюсника испытательного сиг нала и измерительных приборов, так, время необходимое для измерения одной составляющей сигнала анализатором спектра С4-16 составляет 30 с. Для замера всех составляющих девято го порядка включительно с помощью известного требуется 405 ч. Целью изобретения является снижение времени измерения комбинационных составлянмцих при определении коэффициентов полинома перепаточной функции нелинейного четырехполюсника. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения коэффициентов полинома передаточной функ ции нелинейного четырехполюсника, со держащее генератор многотонального сигнала, выходом соединенный с первой входной клеммой устройства и ана лизатор спектра, введены соединенные последовательно усилитель-ограничитель аттенюатор, блок сложения и коммутации, и блок компенсации фазовых искажений, при этом вход последнего соединен с. второй входной клеммой устройствач и с входом усилителяограничителя, а выход - с вторым входом блока сложения и коммутации, выход которого соединен с анализатором спектра. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для измерения коэффициентов полинома передаточной функции нелинейного четырехполюсника; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства. Устройство для измерения коэффициентов полинома передаточной функции нелинейного четырехполюсника содержит генератор 1 многотонального сигнала, нелинейный четырехполюсник 2, анализатор 3 спектра, блок 4 опорного сигнала, усилитель-ограничитель 5, аттенюатор 6, блок 7 сложения и коммутации, блок 8 компенсации фазовых искажений и входные клеммы 9 и 10. Устройство работает следующим образом. От генератора 1 многотонального сигнала (фиг. 1) на вход исследуемого четьфехполюсника поступает двухтональный сигнал. Его частоты со, cOj выбраны таким образом, что их разность И /СО,- C0,j/, намного меньше любой из частот составляющих, т.е. выполняется условие 9 « О), , Q В этом случае вокруг составляющих с частотами СО, и со2 группируются комбинационные составляющие нечетных порядков вида ± , ± п, , причем . Мгновенное значение любой из комбинационных составляюпщх определяется формулой ,jCOS (±n(x)|±n20j)t} (1) С выхода исследуемого четырехполюсника двухтональньй сигнал поступает на вход блока 4 опорного сигнала. В блоке 4 опорного сигнала составляющие спектра на выходе нелинейного четырехполюсника сравниваются со спектром опорного сигнала, представлякяцим ограниченный по амплитуде двухтональный сигнал. В результате сравнения определяется знак + или - перед Uy в формуле (1). Известно, что для ограниченного по амплитуде сигнала знак перед модулем уровня комбинационной составляющей UK определяется порядком комбинации +n,. Знак + соответствует дробнь.м значениям отношения , значениям отногаени Комбинационные составляющие опор ного сигнала 1,5,9,13 порядков имею знак +, а составляющие опорного сигнала 3, 7,11,15 порядков имеют знак -, как это показано на фиг. 2а.. Для рассматриваемого случая знак + в формуле (1) соответствует синфазности комбинационных составля щих на выходе нелинейного четырехполюсника и соответствующих составляющих 1,5,9,13 порядков опорного сигнала, а знак - соответствует противофазности тех же составляющих Для составляющих 3,7,11,15 порядков знак + соответствует противофазно ти составляющих на выходе нелинейно го четырехполюсника и опорного сигн ла, а знак - синфазности тех же составляющих. В блоке 4 опорного сигнала сигнал поступает на вход усилителяограничителя 5 и на вход блока 8 компенсации фазовых искажений. Усилитель-ограничитель 5 формирует опорйый сигнал, необходимьш для сравнения отдельных комбинационных составляющих (фиг. 2о). Ввиду того, что амплитуда комбинационньк составляющих на выходе усилителя-ограничителя значительно больше тех же составляющих на выходе исследуемого четьфехполюсника 2, для уменьшения их общего уровня включен аттенюатор 6. Блок 7 сложения и коммутации обеспечивает необходимые переключения при измерении нелинейных искаже НИИ. На первый вход блока 7 сложения и коммутации поступает опорный сигнал, а на второй вход через блок компенсации фазовых искажений посту пает сигнал с выхода исследуемого четырехполюсника 2. Для компенсации фазовых искажени возникающих в усилителе-ограничителе 5 и аттенюаторе 6 используется блок 8 компенсации фазовых искажеС выхода блока 7 сложения и коммутации сигнал поступает на вход ан 89 лизатора 3 спектра. Спектр сигнала на входе блока 7 сложения и коммута-, ции с учетом знаков составляющих показан на фиг. 2Ь, а картина спектра на экране анализатора 3 спектра на фиг. 2г. Измерение уровней и знаков комбинационных составляющих сигнала производится следующим образом. Блок 7 сложения и коммутации коммутируется таким образом, что на вход анализатора 3 спектра поступает сигнал только от блока 8 компенсации фазовых искажений. При помощи анализатора 3 спектра наблюдается и отмечаются уровни комбинационных составляющих сигнала. Далее блоком 7 сложения и коммутации отключается сигнал с выхода блока 8 компенсации фазовых искажений и подключается сигнал с выхода аттенюатора 6. При помощи анализатора 3 спектра и регулировкой аттенюатора 6 выставляется уровень комбинационной составляющей ограниченного сигнала, равный уровню соответствующей составляющей при подключении к блоку 7 сложения и коммутации только сигнала от блока 8 компенсации фазовых искажений. Далее блоком 7 сложения и коммутации осуществляется сложение сигналов, поступающих с выходов аттенюаторов 6 и блока 8 компенсации фазовых искажений. При помощи анализатора 3 спектра наблюдают изменение уровня соответствующей комбинационной составляющей сигнала. Если суммарный уровень соответствующей комбинационной составляющей меньше, чем при поступлении сигнала только от блока 8 компенсации фазовых искажений, то знак соответствующей комбинационной составляющей, противоположный знаку комбинационной составляющей ограниченного сигнала, а если уровень больше, то знаки совпадают . Таким образом, последовательно определяются знаки составляющих, 3, 5, 9... S порядка. Определение уровней и знаков комбинационных составляющих при многотональном сигнале производится аналогично. Блок 4 опорного сигнала может быть выполнен в виде отдельного блока или включен в состав анализатора 3 спектра. В случае, если блок 4 опорного сигнала включен в состав 10 анализатора 3 спектра, сравнение фаз выполняется на промежуточной частоте анализатора 3 спектра, что значительно упрощает процесс настройки и измерения. . Устройством определяются, не только уровни комбинационных составляющих, но и знаки этих составляющих. Их значения используются для вычислени коэффициентов полинома, передаточной функции четырехполюсника вида йых + . . ., где X - входной сигнал; S - наивысшая степень аппроксими рующего полинома. По известным формулам а.---;: и. (и. 1 а.) (3) а, , .. .ei.ag) 2n,,n Е П W, 7-- m.(n,. Virv W Uj. - уровни комбинаи,-, и, ционных составляющих, спектра на выходе исследуемого квазилинейного устройства;S - наивысшая степе нь аппроксимирующего полинома; N - порядок комбинации; m - индекс, принимающий значения 1,2,3...S; п.,п. - индексы, характеризующие структуру комбинации. Для рассматриваемого случая выняются равенства /n, /п, Е.,Е2 - уровни составляющих двухального испытательного сигнала, тупающего на вход исследуемого зилинейного устройства

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ПОЛИНОМА ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ НЕЛИНЕЙНОГО ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА, содержащее генератор многотонального сигнала, выходом соединенный с первой входной клеммой устройства, и анализатор спектра, отличающееся тем, что-, с целью снижения времени измерений, в него введены соединенные последовательно усили тель-ограничитель, .аттенюатор, блок сложения и коммутации, и блок компенсации фазовых искажений, при этом вход последнего соединен с второй входной клеммой устройства и с входом усилителя-ограничителя, а выход - с вторым входом блока сложения и коммутации, выход которого соединен с анализатором спектра. (Л С

Hatutoir Т усилимел ctpanHvit пвл (S)

На tbix«9t

Miftиее.

f ftetoiffmtfovfmtfрв.чполюемина

На Ам«Л

(лояаылжени ы. яанпвпвЦыч П