Устройство для измерения коэффициента гармоник генераторов стереофонических частотно-модулированных сигналов Советский патент 1984 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к области измерительной техники и техники стереофонического радиовещания. Известно устройство для измерения коэффициента гармоник генераторов стереофонических частотно-мод-улирова ных сигналов, содержащее последовательно соединенные источник модулирующего напряжения, стеромодулятор, генератор частотно-модулированных колебаний, измеритель девиации часто ты, .стереодекодер и анализатор гармоник flj . .Однако оно имеет низкую разрешающую способность, ограничивающуюся собственными нелинейными искажениями приемной части устройства (измери теля девиации частоты и стереодекодера). Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для контроля коэффициента гармоник генераторов стереофо нических частотно-модулированных сигналов, содержащее блок модулирующего напряжения, выход которого .чере первый сумматор подключен к первому входу двухканаЛьного сумматора, второй вход которого соединен с выхадом блока модулирующих напряжений через последовательно соединенные первый формироззатель компенсирующего напряжения и калиброванный фазовращатель, а второй вход первого сум матора соединен через второй формирователь компенсирующего напряжения с выходом блока модулирующего напряжения, причем выход первого сумматора подключен ко входу стереомодулятора, а выходы обоих стереомодуляторов подключены к соответствующим клеммам переключателя, при этом входы первого и второго Генераторов частотно-модулированных колебаний подключены к соответствующим клеммам переключателя, а выходы первого и рого генераторов подключены к первом .и второму входу соответственно блока измерения девиации частоты,, выход которого через последовательно соединенные стереодекодер и второй сумt aTOf подключены ко входу анализатора .спектра, причем второй вход второго сумматора через третий формирователь компенсирующего напряжени подключен к выходу стереодекодера 2 Недостатком известного устройства является отсутствие автоматизации .измерений. Цель изобретения - автоматизация измерений. Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения коэффициента гармоник генераторов стереофонических частотно-модулированных сигналов, содержащее последовательно соединенные блок модулирующих напряжений и калиброванньй фазовращатель, последовательно соединенные стереомодулятор, переключатель, первый генератор частотно-модулированных колебаний, блок измерения девиации частоты, стереодекодер и сумматор, двухканальный стереомодулятор, выходы которого соединены с вторым и третьим входами переключателя, и второй генератор частотно-модулированных колебаний, включенный между вторым -выходом переключателя и вторым входом блока измерения девиации частоты, введены- калибратор гармоник, включенный между вторым выходом блока модулирующих напряжений и вторым входом сумматора, последовательно соединенные цифровой блок, измерения нелинейных искажений и вычислительный блок, . подключённые к выходу сумматора, и блок управления, соединенный с калибратором гармоник, двухканальным стереомодулятором,первключателем и вычислительным блоком, причём третий выход блока модулирующих напряжений соединен с входом стереомодулятора и первым входом двухканального стереомодулятора, а выход калиброванного фазовращателя соединен с вторым входом двухканального стереомодулятора. Калибратор гармоник содержит последовательно соединенные исказитель, полосовой фильтр, фазорасщёпитель, первый фазоинвертор и переключатель, второй вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, третий вход с выходом полосового фильтра, а четвертый вход через второй фазоинвертор также соединен с выходом полосового фильтра. , На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - струК турная схема калибратора гармоник. Устройство содержит блок 1 модулирующих напряжений, калиброванный фазовращатель 2, стереомодулятор 3, вухканальный стереомодулятор 4,переключатель 5, генераторы 6 и 7 частотно-модулированных колебаний, блок 8 змерения девиации частоты, стерео3. декодер 9, сумматор 1U, цифровой блок 11 измерения нелинейных искаже ний, вычислительный блок 12, калибратор 13 гармоник, блок 14 управлен Первьй выход блока 1 модулирующи напряжений соединен последовательно с калиброванным фазовращателем 2 и вторым входом двухканального стереомодулятора 4, второй - соединен последовательно с калибратором 13 гармоник и вторым входом сумматора 10, третий - соединен одновременно с первым входом двухканального стереомодулятора А, вьрсоды которого со динены со вторым и третьим входами переключателя 5, и с последовательн соединенными стереомодулятором 3, первым входом переключателя 5, блоком 8 измерения девиации частоты, стереодекодером 9, первым входом сумматора 10, цифровым блоком 11 из мерения нелинейных искажений и вычи лительным блоком 12, причем второй генератор 7 частотно-модулированных колебаний включен между вторым выходом переключателя 5 и вторым входом блока 8 измерения девиации частоты. Блок 14 управления соединен с калибратором 13 гармоник, двухканал ным стереомодулятором ,4, переключателем 5 и вычислительным блоком 12. Калибратор гармоник содержит исказитель 15, полосовбй фильтр 16, фазорасщепитель 17, фазоинверторы 1 и 19, переключат-ель 20, . В нем последовательно соединены исказитель 15, полосовой фильтр 16, фазорасщепитель 17, первый фазоинве тор 18 и переключатель 20, второй вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, третий вход - с вы ходом полосового, фильтра, 16, а четвертый вход через второй фазоинвертор .19 также Соединен с выходом полосового фильтра 16. Устройство работает следующим об разом, , Сначала при нижнем положении переключателя 5 с помощью блока 1 модулирующих напряжений, двухканально го стереомодулятора 4, двух генерат ров 6 и 7 частотно-модулированных колебаний в смесителе блока 8 изме:рения девиации частоты формируют ис пытательный стереосигнал, модулирую щее колебание которого равно сумме модулирующих колебаний на входах двухканального стереомодулятора 4, 53 , 4 Для этого блок 8 измерения девиации частоты настраивают на суммарную частоту колебаний с выходов генераторов 6 и 7 частотно-модулированных колебаний. При настройке на суммарную частоту в законе частотной модуляции колебания в блоке 8 измерения девиации частоты происходит сложение модулирующиз стереосигналов, имеющихся в законах частотной модуляции входных колебаний, Поднесущие колебания в зтих стереосигналах совпадают по фазе и по амплитуде (это достигается при регулировке двухканального стереомодулятора 4), в этом случае происходит сложение и модулирующих колебаний этих стереосигналов и удвоение амплитуды поднесущего колебания. При прохождении испытательного сигнала через блок 8 измерения девиации частоты и стереодеколер 9 происходит вьщеление модулирующего колебания из испытательного стереосигнала. Для измерения коэффициента гармоник модулирующее колебание на выходе источника модулирующих напряжений должно быть синусоидальным. Собственные нелинейные искажения генераторной части измерителя, содержащей блоки, участвующие в формировании испытательного сигнала, и приемной части, включающей в себя блок 8 измерения девиации частоты и стереодекодер 9, приводит к появлению в модулирующем колебании на выходе стереодекодера 9 высших гармоник модулирующей частоты. Обозначим V( - амплитуду первой гармоники модулирующего колебания, V2 - амплитуду второй гармоники, V - амплитуду третьей гармоники, Vi - амплитуду четвертой гармоники и т.д. Блок 11 измерения нелинейных искажений измеряет коэффициент гармоник выходного модулирующего колебанияV|4V. Однако этот коэффициент характеризует суммарный коэффициент гармоник одулирующего колебания, по которому нельзя определить нелинейные искажения, возникающие отдельно в генераторной и приемной части устройства. Чтобы разделить эти искажения прежде всего необходимо определить амплитуды и начальные фазы высших гармоник модулирующего колебания на выходе устройства. Для этого в предлагаемо устройстве введен калибратор 13 гар моник, в котором из модулирующего колебания с выхода блока 1 модулиру щих напряжений с помощью исказителя 15 и полосового фильтра 16 формируют измеряемую гармонику модулир ющего колебания с амплитудой .Начальная фаза этой гармоники на входах переключателя 20 задается равно 0°, 90°, 180°, 270° с помощью фазорасщепителя 17 и двух фазоинверторо 18 и 19. Амплитуда колебаний на все входах переключателя одинакова и ра на q . Обозначим X - амплитуду измеряем гармоники. В сумматоре 10 происходи поочередное сложение калиброванных гармоник с измеряемой гармоникой. Для определенности рассмотрим измерение с помощью предлагаемого уст ройства второй гармоники модулирующей частоты. В этом случае калибратор 13 гармоник формирует вторую гармонику модулирующего колебания с амплитудой d, При первом измерении эта гармоника в сумматоре 10 вектор яо складывается с измеряемой гармоникой X М а%х -2о1хсо5су, где Ср - угол между калиброванной ra МОНИКОЙ и измеряемой. Цифровой блок 11 измерения нелинейных искажений в этом случае измеряет суммарный коэффициент гармоник (v,.v,,,,v.v;.... ,f-vl-vb-. Из выражений (1) и (2) составим уравнение aSxMaxcosQ-Ur, команде с блока управления в переключателе 20 калибратора 13 гар моник происходит переключение входо и его выходное колебание гармоники с амплитудой а изменяет свою начальную фазу на 180 . В этом случае М собср и цифровой блок 11 измерения нелинейных искажений покажет новую величину К,... Аналогично тому, как было составлейо уравнение (3), составим новое уравнение: )tcoeq( Затем снова по команде с блока 14 управления в переключателе 20 калибратора 13 гармоник происходит переключение входов, и его выходное колебание изменяет свою начальную фазу сначала на 90 , затем - на 180. Цифровой блок 11 измерения нелинейных искажений будет показывать новые величины и Kf-. Аналогично описанному составим для этих двух случаев еще два уравнения a x -2QX5intf--iV:ryVj -V -vVa x 2Qy6inq Ur4-V. уравнений (3), (5), (6) и (7) можно определить и Г4 ГЪ w: г 42 vUx.-XrO 4osinC| Обозначим вектором Х-хе. Измерение векторов третьей, четвертой и других гармоник полностью совпадает с измерением вектора второй Гармоники, описанным выше, с той лишь разницей, что калибратор гармоник вырабатывает калиброванную велиину третьей, четвертой и др. гармоик модулирующего колебания. Измеренный вектор гармоники на выоде устройства характеризует сумарные нелинейные искажения, возниающие в генераторной и приемной часи устройства. Теперь, чтобы раздеить нелинейные искажения, возникаюие в генераторной части, от нелинейых искажений, возникающих в.приемой части устройства, проводят по три измерения векторов каждой гармоники. Сначала по команде с блока 1А управления в духкаиальном стереомодуля торе 4 отключают модулирующее колебание стереосигнала, поступающее на второй его вход. При этом результирующий испытательный сигнал, формирующийся на входе блока ,8 измерения девиации частоты, модулируется только модулирующим колебанием, поступающим на первый вход двухканального стереомодулятора. Измеряемый вектор гармоники модулирующего колебания XI на выходе устройства вызван нелинейными искажениями первого канала генераторной части устройства У1 и нелинейными искажениями приемной части1 . У1 +1 Затем по команде с блока 14 управления в двухканальном стереомодуляторе 4 отключают модулирующее колебание стереосигнала, поступающего на второй его вход. При этом результирующий испытательный сигнал, формирующийся на входе блока 8 измерения девиации частоты, модулируется только модулирующим колебанием, поступающим на второй вход двухканального стереомодулятора 4. Измеряемьй при этом вектор тармоники модулирующего колебания Х2 на выходе устройства вызван нелинейными искажениями второго канада генераторной части устройства У2 и нелинейными искажениями приемной части Z 2. Поскольку модулирующее колебание, поступающее на второй вход двухканального стерео модулятора 4, в предлагаемом устройстве отличается от модулирующего колебания,поступающего на его первьй вход лищь начальной фазой -на Х-, задаваемой калиброванным фазовращателем 2, то гармоники, возникающие в приемной части устройства, при первом и втором измерениях отли чаются также только начальной Лазой / , , на угол - f T.e. n - номер измеряемой V2+Ze 5а. После этого по команде с блока 14 управления в двухканальном стерео модуляторе подключают сразу оба модулирующих входа, тогда результирующий испытательный сигнал, формирующийся на входе блока 8 измерения девиации частоты, модулируется суммой модулирующих колебаний, поступающих на входы двухканального стереомодулятора 4. При сложении двух одинаковых по амплитуде синусоидальных модулирующих колебаний, отличающихся друг от друга только начальной фазой на Г-, получается колебание, имеющее ту . Л) 1)же амплитуду и начальную фазу(4), г ААЛе A(. На выходе устройства снова измеряют вектор гармоники модулирующего колебания ХЗ, вызванный нелинейными искажениями, возникающими в обоих канал.х генераторной части устройства У1 + У2, и нелинейными искажениями, возникающими в приемной части Z 3. Поскольку модулирующее колебание испытательного стереосигнала на входе приемной части устройства отличается От модулирующего колебания ис- . пытательного стереосигнсша при первом измерении лишь начальной фазой лна угол , то гармоники, возникающие в приемной части устройства при третьем измерении, отличаются от гармоник, возникающих при первом измерении, лищь на т.е. 73 Ze У1 + У2 +Ze Решая систему из трех уравнений (10), (11) и (12), получаем XbZtX2-71e vZe -/ i iin - -е ) XA-vx2-xb. Для VI 2 уравнение (13) имеет вид . / л; liL i ,5л 3 -.. - - . -е Х1 + х2-хз ,л . 5 ие XI + Х2 - ХЗ Отсюда Z 9 Для n 3 уравнение (13) имеет . 1. Отсюда 11-±..1з. . Для ц 4 уравнение (13) имеет вид ..- :ЁГ i ей z;(i+e 3-е )-х -х2-хз if i i% -е 2е .. У Fl + Х2 - ХЗ Отсюда t r-jF 2е . . Расчет амплитуд и начальных фаз по приведенным формулам для йаждой гармоники модулирующей частоты и ра чет результирующих коэффициентов га моник осуществляется в вычислительном блоке 12. Указанные математичес кие операции Могут быть выполнены с помощью простейших программируемых микрокалькуляторов, например, типа БЗ-21. Таким образом, при нижнем положе НИИ переключателя 5 в вычислительном блоке 12 рассчитываются вектора всех гармоник модулирующей частоты возникающие в приемной части устрой ства, состоящей из блока 8 измерени девиации частоты и стереодетектора 9, по которым можно, во-первых, рас считать коэффициент гармоник приемной части устройства, во вторых, ис пользуя которые, можно в предлага5310емом ус ройстве рассчитать, коэффициент гармоник генератора стереофонических частотно-модулированных колебаний, состоящего из блока 1 модулирующих напряжений, стереомодулято ра 3 и генератора 6 частотно-модулированных колебаний. Для этого по команде с блока 14 управления переклю чатель 5 устанавливают в верхнее по-; ложение, когда к входу Приемной части устройства подключается проверяемьй генератор стереофонических частотно-модулированных сигналовi в котором стереосигнал-совпадает со.стерег осигналом. Формируемым с помощью первого канала двухканального стереомодулятора 4. Вновь измеряют векгторы гармоник модулирующей частоты Х4 на вьпсоде устройства, по которьм в вычислительном б-локе 12 рассчитывают гармоники, возникающие в.генераторе стереофоничес| их частотномодулированных сигналов. Х4 -Z , по которым и рассчитывают измеряемый коэффициент гармоник генератора стереофонических частотно-модулированных сигналов. Устройство характеризуется высокой разрешающей способностью изме- рения, так как в результат измерения коэффициента гармоник генератора стереофонических частотно-модулирован-ных сигналов не входят собственные нелинейные искажения приемной части устройства. Таким образом, устройство сохраняет достоинства известного устройства и позволяет автоматизировать процесс измерения.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК ГЕНЕРАТОРОВ СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные блок модулирующих напряжений и калиброванный фа.зовращатель, -последовательно соединенные стереомодулятор , переключатель, первый генератор частотно-модулированных колебаний, блок измерения девиации частоты, стереодекодер и сумматор, двухканальный стереомодулятор, выходы которого соединены с вторым и третьим входами переключателя, и второй генератор частотно-модулиро ванных колебаний, включенный между вторым выходом переключателя и вторым входом блока измерения девиации час13 y«J SJ|gJli({fek.4 тоты, отличающееся тем, что, с целью автоматизации .измерений, в него введены калибратор - гармоник, включенный между вторым выводом бло- ка модулирующих напряжений и вторьм входом сумматора, последовательно соединенные цифровой блок измерения нелинейных искажений и: вычислительный блок, подключенные к выходу сумматора , и блок управления, соединенньш с калибратором гармоник, двухканальным стереомодулятором, переключателем и вычислительным блоком, причем третий выход блока модулирующих напряжений соединен с входом стереомодулятора и первым входом двухканального стереомодулятора, а ВБКОД (Л калиброванного фазовращателя соединен с вторым входом двухканального,стереомодулятора . 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что калибратор гармоник содержит последовательно соединенные исказитель, полосовой фильтр, фазовршцатель, первый фазо сд инвертор и переключатель, второй вход которого соединен с выходом фа00 зорасщёпителя, третий вход - с выходом полосового фильтра, а четвертый вход через второй фазоинвертор также соединен с выходом полосового фильтра.