Устройство для измерения и компенсации гармоник модулирующей частоты в огибающей амплитудно-модулированных колебаний Советский патент 1986 года по МПК G01R23/16 H03C1/06 

. 1

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и предназначено для измерения нелинейньк искажений амплитудно-модулированных колебаний и для формирования образцовых амплитудно-модулированных колебаний.

Цель изобретения - расширение функциональньпс возможностей за счет измерения и компенсации третьей гармоники.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит источник 1 модулирующего напряжения, амплитудные модуляторы 2 и 3, измеритель 4 коэффициента модуляции,.селективный индикатор 5, задающий генератор 6, фазовращатель 7, сумматоры 8-11, умножители 12-14 частоты, фазовращатели 15-17, аттенюаторы 18-20, фазовращатель 21 и калиброванньй дели- тель 22 напряжения.

В устройстве последовательно соединены источник 1 модулирующего напряжения, первый сумматор 8, второй вход которого через последовательно соединенные умножитель 12 частоты, первый фазовращатель, пер- вый аттенюатор 18 и калиброванньй делитель 22 напряжения соединен о выходом источника 1 модулирующего напряжения, амплитудный модулятор 2 высокочастотный вход которого соединен с выходом задающего генератора 6, второй сумматор 9, второй вход которого через последовательно со- единенньте второй фазовращатель 15 и второй амплитудньй модулятор 3 соединен с вторым выходом задающего генератора 6, измеритель 4 коэффициента модуляции, второй умножитель 13 частоты, третий низкочастотный фазовращатель 16, второй аттенюатор 19, третий 9Умматор 10, второй вход которого соединен с выходом измерителя 4 коэффициента модуляции, и селективный индикатор 5. Последовательно соединенные четвертый фазовращатель 17, третий умножитель 14 частоты,пятьй фазовращатель 21, третий аттенюатор 20 и четвертьй сумматор 11, второй вход которого соединен с вторым выходом четвертого фазовращателя 17, включены между выходом источника 1 модулирующего напряжения

19976

, и вторым входом второго амплитудного модулятора 3.

Устройство работает следующим образом.

5 С помощью источника 1 модулирующего напряжения и задающего генератора 6 в амплитудном модуляторе 2 формируют амплитудно-модулированное колебание, модулированное одним то10 ном, которое поступает на выход AM устройства. Нелинейность характеристики амплитудного модулятора 2 приводит к возникновению в огибающей колебания на выходе .AM устройства

15 гармоник модулирующей частоты, среди которых преобладают вторая и третья гармоники. Предлагаемое устройство предназначено, для измерения и компенсации этих гармоник.

20 В нем. вторая гармоника модулирующей частоты в огибающей амплитудно-мо- дулированного колебания на выходе АН устройства измеряется и компенси руется так же, как и в известном

25 устройстве. При этом на вход второго амплитудного модулятора 3 не подают модулирующее напряжение, и структурная схема предлагаемого устройства в этом случае совпадает со

30 структурной схемой известного устройства за исключением того, что в предлагаемом устройстве введен второй умножитель 1 частоты. Однако, учитьшая, что при повороте на 180

, первой гармоники модулирующей частоты в огибающей амплитудно-модулированно- го колебания в процессе измерений и компенсации вторая гармоника поворачивается на угол 360 , т.е. не изме Q няется, можно считать, что принцип работы устройства и методика измерения и компенсации остаются прежними.

I

Для компенсации третьей гармоники 45 модулирующей частоты в огибающей амплитудно-модулированного колебания на выходе AM устройства колебание, подаваемое на второй вход сумматора 9, модулируют по амплитуде 50 с помощью амплитудного модулятора 3 тем же модулирующим напряжением, но сдвинутым относительно модулирующего напряжения в амплитудном модуляторе 2 на угол 60 ,.задаваемый .градуиро- 55 ванным фазовращателем 17. При сложении этих двух амплитудно-модулированных колебаний в сумматоре 9 в огибающей результирующего колебания

3

получается разность огибающих входных колебаний.

Предположим, что колебание

и (t) A(l+mjsinszt),

а колебание .

) A 2+m2sin(nt+c.fo) sin(),

тогда

U,(t) ,sin(ut+(f,)-m,sinn t sin(u t+ir)

(1)

т.е. в огибающей выходного колебания происходит вычитание огибающих входных колебаний. Если в огибающих входных колебаний выбрать т, т. т,

га угол tpo о что соответствует

рассматриваемому случаю, то для первой гармоники модулирующей частоты в огибающей амплитудно-модулиро- ванного колебания на выходе сумматора 9 справедливо преобразование

U,,(t) sin(at+)-m sinQtjx xsin() sin(nt+-j)v sinC tOgt+li) .

При формирование амплитудно-мо- дулированных колебаний в амплитудных модулятора х 2 и 3 и при вьщеле- нии огибающей в измерителе 4 коэффициента модуляции в огибающих ампли- тудно-модулированных колебаний возникают гармоники модулирующей частоты, обусловленные нелинейными искажениями используемых устройств. Эти гармоники складьшаются на выходе измерителя козффициента модуляции как векторные величины. Для измере-- ния и компенсации рассматриваемой третьей гармоники, возникающей в амплитудном модуляторе 1, необходиМО ее отделить от третьих гармоник, возникающих в амплитудном модуляторе 3 и измерителе 4 коэффициента модуляции. Для этого селективный индикатор 5 настраивают на измеряемую третью гармонику модулирующей частоты, компенсирующие напряжения на входах сз мматоров 9-11 зануляют с помощью аттенюаторов 18 - 20 и отключают амплитудную модуляцию во втором модуляторе 3. При этом на выходе третьего сумматора 10 (входе селективного индикатора 5) результирующая третья гармоника модулирующей частоты равна сумме вектора гармоники, вызванной нелинейными искажени19976

ями в амплитудном;модуляторе 2 (XI) и в измерителе 4 коэффициента модуляции (Х2). Амплитуда результирующего напряжения третьей гармоники, 5 отсчитываемой селективным индикатором 5, в данном случае равна V -Х1-Х2. Знак - перед XI учитывает инвертирование огибающей ампли- тудно-модулированного колебания на 10 выходе амплитудного модулятора 2

при сложении его в сумматоре 9 с колебанием с выхода второго амплитудного модулятора 3 (формула (1). При инвертировании первой гармоники 15 модулирующей частоты на входе измерителя 4 коэффициента модуляции третья гармоника, возникающая в нем Х2, также меняет знак на противопо- ложньй, поэтому перед Х2 в послед20 нем выражении также поставлен знак

С помощью второго умножителя 13 частоты из выходного колебания измерителя 4 коэффициента модуляции фор25 мируют третью гармонику модулирующей частоты, которая в третьем сумматоре 9 складьшается с выходным колебанием измерителя 4 коэффициента модуляции. С помощью третьего фазовращателя 16

30 и второго аттенюатора 19 амплитуду и фазу этой гармоники подбирают так, чтобы Vi 0. Обозначим вектор компенсирующей гармоники на входе селективного индикатора 5 Х, тогда

35 -)Г1-Х2-Х4 0,Х2+Х4 -XI (хх).

Знак - перед Х4 учитывает начальную фазу основного модулирзтощего колебания на выходе измерителя коэффициента модуляции, из которого фор-

. мируется компенсирующая третья гармоника .

Затем отключают амплитудную модуляцию в первом амплитудном модуляторе 2 и включают модуляцию во втором

5 амплитудном модуляторе 3. При этом на входе селективного индикатора 5 появится третья гармоника модулирующей частоты, которая складьшается из трех составляющих: составляющей,

50 вызванной нелинейными искажениями второго амплитудного модулятора (обозначим ее ХЗ), составляющей, вызванной нелинейными искажениями измерителя 4 коэффициента модуляции, и

55 компенсирующей гармоники Х4, сформированной при первом этапе измерений. Поскольку модулирующее колебание в огибающей входного колебания измериТеля коэффициента модуляции имеет ту же амплитуду, что и при первом измерении, и отличается только начальной фазой (при первом измерении начальная фаза этого колебания 180 , при втором измерении.60, т.е. на угол 120°), то третья гармоника, возникающая в измерителе коэффициента модуляции, и компенсирующая гармоника на втором .измерении поворачиваются на угол 3-120 360 , т.е. остаются без изменений. На входе селективного индикаторд 5 напряже ние третьей гармоники V,j ХЗ-Х2-Х4. С помощью третьего умножителя 14 частоты из модулирующего колебания с выхода четвертого фазовращателя 17 формируюттретью гармонику модулирующей частоты, которая в четвертом сумматоре 11 складьшается с модулиру ющим колебанием с выхода четвертого фазовращателя 17, с помощью пятого низкочастотного фазовращателя 21 и третьего аттенюатора 20 амплитуду и фазу этой гармоники подбирают так, чтобы V2 0. Обозначим вектор компенсирующей гармоники, получающейся на входе селективнрг индикаггр а 5, х5 тогда Х ХЗ-Х2-Х4 О, Х5+ХЗ . Х2+Х4 -XI.

После этого включают амплитудную модуляцию в обоих амплитудных модуляторах 2 и 3. При этом, как следует из выражения (1), основное модулирующее колебание в огибающей колебания на входе измерителя 4 коэффициента модуляции будет иметь ту же амплитуду, что и при первых двух измерениях, и иметь начальную фазу 20 , которая отли 1ается от начальной фазы колебания при первом измерении на угол 60°. Таким образом, третья гармоника, возникающая в измерителе 4 коэффициента модуляции,и компенсирующая гармоника, формирующаяся на втором входе третьего сумматора 10 при первом измерении, меняют знак на противоположный. На входе селективного индикатора при третьем измерении появляется ба1ние третьей гармоники Х1+Х5+ +ХЗ+Х2+хГ+ -X1-XI-X1 -3X1, т.е. равно утроенной величине гармоники, возникающей в первом амплитудном модуляторе.

С помош зю умножителя 12 частоты из модулирующего напряжения формиру- ют третью гармонику модулирующей

-

20

19976 6 .

частоты, которая в сумматоре 8 складьшается с модулирующим колебанием. С помощью фазовращателя 16 аттенюатора 18 амплитуду и фазу этой гармо- 5 НИКИ подбирают так, чтобы Vj О. Обозначим вектор компенсирующей гармоники, отнесенной к входу селективного индикатора 5, Хб, тогда -Х6- -3X1 О, Хб. -3X1. О Таким образом, компенсирующее напряжение Хб противоположно по фазе третьей гармоники XI., возникающей в амплитудном модуляторе 2, и и имеет втрое большую амплитуду. скольку амплитуда третьей гармоники мала, а нелинейность модуляционной характеристики амплитудного модулятора 2 и нелинейность детекторной характеристики измерителя 4 коэффициента модуляции составляет несколько процентов, .то компенсирующее напряжение на входе селективного индикатора 5 прямо пропорционально амплитуде напряжения, поступающего на

25 второй вход сумматора.8. Поэтому

для получения на выходе AM амплитуд- но-модуЛированного колебания с компенсированной третьей гармоникой мо-. дулирующей частоты в огибающей с

30 помощью калиброванного делителя 22 напряжения уменьшают в три раза амплитуду напряжения, поступающего на второй вход третьего сумматора, т.е. уменьшают в три раза компенсирующее

35 напряжение Хб.

Предлагаемое устройство позволяет отделить третью гармонику модулирующей частоты в огибающей ампли- тудно-модулированного колебания на

40 выходе амплитудного модулятора, от гармоник, возникающих в других блоках устройства, и компенсировать ее. Степень компенсации третьей гармоники в огибающей амплитудно-модулированного

5 колебания на выходе AM устройства может быть проверена с помощью этого же устройства. Для этого необходимо повторить все действия в последовательности, описанной вьш1е, до получе0 ния колебания Vj -3X1, где XI - нескомпенсированный остаток третьей гармоники.

Таким образом, предложенное уст- ройство позволяет измерять и компенсировать третью гармонику в огибающей амплитудно-модулированного колебания, что невозможно сделать с помощью известного устройства, т.е. предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности известного устройства.

Формула изобретени

Устройство для измерения и компенсации гармоник модулирующей частоты в огибающей амплитудно-модули- рованных колебаний, содержащее, последовательно соединенные источник модулирующего напряжения, первый сумматор, первый амплитудный модулятор, второй сумматор, измеритель коэффициента модуляции, третий сумм тор и селективный индикатор, выход источника модулирлощего напряжения через последовательно соединенные первый умножитель частоты, первый фазовращатель, первый аттенюатор и калибро1ванный делитель напряжения соединен с вторым входом первого сумматора, задающий генератор, выходы которого соединены соответственно с высокочастотным входом первого амплитудного модулятора и входом

Составитель В.Новоселов- Редактор Т. Кугрьшхев а Техред В.Кадар Корректор Е.Рошкр

Тираж 728Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-3.5, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4

2199768

второго фазовращателя, третий фазовращатель , выход которого через второй аттенюатор соединен с вторым входом третьего сумматора, вьЬсод пер5 вого амплитудного модулятора является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены второй умножитель

10 частоты, а также последовательно соединенные четвертый фазовращатель, третий умножитель частоты, пятый фазовращатель, третий аттенюатор, четвертый сумматор и второй ампли15 тудный модулятор, выход которого со- 1единен с вторым входом второго сумматора, а его второй вход соединен с выходом второго фазовращателя, второй вход четвертого сумматора

20 соединен с выходом четвертого фазовращателя, вход которого соединен с выходом источника модулирующего напряжения, при этом вход второго умножителя частоты соединен с пер25 вым входом третьего сумматора, а его выход - с входом третьего фазовращателя.

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и служит для измерения нелинейных искажений амплитудно-модулированных колебаний. Устройство содержит источник 1 модулирующего напряжения, амплитудные модуляторы 2 и 3, измеритель 4 коэффициента модуляции, селективный индикатор 5, задающий генератор 6, фазовращатели 7,15-17 и 21, сумматоры 8-11, умножители частоты 12-14, аттенюаторы 18-20.и калиброванный делитель напряж;ения 22. Устройство позволяет отделить третью гармонику модулирующей частоты в огибающей амплитудно-модулированного колебания на выходе амплитудного модулятора от гармоник, возникающих в других блоках устройства, и компен сировать ее. Степень компенсации третьей гармоники в огибающей амплитудно-модулированного колебания на выходе AM устройства может быть проверена с помощью этого же устройства. 1 ил. V) вмЛАГ ш