Устройство для измерения нелинейных искажений в генераторах частотно-модулированных сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R23/20 

малым уровнем нелинейных искажений. На выходе проверяемого генератора 2 закон модуляции искажается и содер,жит гармоники 2и,, 357,,ря (где

р 1,2,3 ... целое число) модулирую щей частоты Л

ь

. +« ШрСп,) , л

1

Изобретение относится к радиойз- мерительной технике и предназначено для точных и прецизионных измерений нелинейных искажений модулирующего напряжения в генераторах частотно- модулированных (ЧМ) сигналов различного назначения, в частности, в измерительных генераторах, используе- у (ibUj-cos мых в различных областях радиотехники, метрологии и поверочной прак- fO тике.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности измерения нелинейных искажений в генераторах ЧМ-сигналов при высоких модулирую- 15 щих частотах.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - спектрограмма сигнала на входе анализатора IcneKTpa.20

Устройство для измерения нелиней- (i UjCOS ных HdKaxeHidi в генераторах ЧМ-сигналов содержит источник I модулирующего где со,- несущая частота гетеродина; сигнала, собственно проверяемый гене- е йОаСП) девиация q-й гармоники (q 1,2,3 ...) модулируницей

где и, , сОй - соответственно амплитуда и несущая частота сигнала проверяемого генератора;

4Wp(n,) - девиация р -и гармоники модулирующей частоты Я,.

ЧМ-гетеродин 11 модулируется синусоидальным напряжением частоты П от источника 10, Закон модуляции сиг нала на выходе гетеродина 11 также искажен и имеет вид

г +00

L V

йСОс,,(Пг )

г.

П

г , (2)

ратор 2 ЧМ-сигналов, супергетеродинный приемник 3 ЧМ-сигналов, содержащий смеситель 4 с перестраиваемым гетеродином 5, усилитель промежуточной частоты с амплитудным ограничителем 6, частотный детектор 7, регулируемый нелинейньй функциональный преобразователь 8, анализатор 9 спектра, второй источник 10 модулирующего сигнала, ЧМ-гетеродин 11 и смеситель 12. К первому входу смесителя 12 подключены последовательно соединенные первый источник 1 модулирующего сигнала и проверяемый генератор 2 ЧМ-сигналов, к второму входу смесителя 12 подключе30

35

частоты Sj.

Сигнал суммарной несущей частоты 1 (s принципе для измерения может быть использован и сигнал разностной частоты COo-w, ) на выходе смесителя 12 имеет двухтональный закон частотной модуляции:

U,W.U3CoJco:br- 5inp«,i.

L

)

V

т.е.

р.1

г

рп, sJnciSlii,

(3)

в законе модуляции содержатся

ны последовательно соединенные второй составлякш е первых (р q 1)и источник модулирующего сигнала 10 и высших гармоник модулирующих частот

ЧМ-гетеродин 11. К выходу смесителя 12 подключен супергетеродинный приёмник 3 ЧМ-сигналов, состоящий из Последовательно соединенных смесителя 4 с перестраиваемым гетеродине 5, усилителя промежуточной частоты с амплитудным ограничителем. 6 и частотного детектора 7. К выходу супергетеродин45

Л, иЯ. На сигнал суммарной частот (3) настраивается супергетеродинный приемник 3.

При прохождении сигнала (3) чере смеситель 4, усилитель 6 промежуточ ной частоты с ограничителем и часто ный детектор 7 супергетеродииного приемника 3 из-за собственных нелиного приемника 3 ЧМ-сигналов последо- нейных искажений тракта частотного

вательно подключены регулируемый нелинейный функциональный преобразователь 8 и анализатор 9 спектра.

Устройство работает следу одим образом.

На проверяем генератор 2 ЧМ-сигналов подается синусоидальное модулирующее напряжение с частотой Si и

12280362

малым уровнем нелинейных искажений. На выходе проверяемого генератора 2 закон модуляции искажается и содер,жит гармоники 2и,, 357,,ря (где

р 1,2,3 ... целое число) модулирующей частоты Л

у (ibUj-cos fO

ь

. +« ШрСп,) , л

1

у (ibUj-cos

где и, , сОй - соответственно амплитуда и несущая частота сигнала проверяемого генератора;

4Wp(n,) - девиация р -и гармоники модулирующей частоты Я,.

ЧМ-гетеродин 11 модулируется синусоидальным напряжением частоты П от источника 10, Закон модуляции сигнала на выходе гетеродина 11 также искажен и имеет вид

несущая частота гетеродина; ) девиация q-й гармо 1,2,3 ...) модулируницей

г +00

L V

йСОс,,(Пг )

г.

П

г , (2)

частоты Sj.

Сигнал суммарной несущей частоты 1 (s принципе для измерения может быть использован и сигнал разностной частоты COo-w, ) на выходе смесителя 12 имеет двухтональный закон частотной модуляции:

U,W.U3CoJco:br- 5inp«,i.

L

)

V

т.е.

р.1

г

рп, sJnciSlii,

(3)

в законе модуляции содержатся

45

Л, иЯ. На сигнал суммарной частоты (3) настраивается супергетеродинный приемник 3.

При прохождении сигнала (3) через смеситель 4, усилитель 6 промежуточной частоты с ограничителем и частотный детектор 7 супергетеродииного приемника 3 из-за собственных нели55

детектирования в сигнал (3) добавляют новые составлякяцие. Причем из-за наличия двухтонального сигнала при нелинейности тракта частотного детектирования возникают как гармоники модулирующих частот, так и комбинационные составляющие вида р Л, i q52 . С учетом этого, для напряжения на

выходе частотного детектора 7 с крутизной преобразования S можно записать

00

ZIucOp(Q,1co5pn, Д.(02 р 1

4-00

Co5aOii+Z i(Op(f2,lcoq(pni + )ift «тг

+ 00

400 +ОР

П ioJCO Vosl t4 2: дсо q,2 p.i cjci

x(,±C nj co5{pn,±(2jHl. (4)

В выражении (4) третье и четвертое слагаемые в квадратных скобках характеризуют гармоники модулирующи частот, возникающие в супергетеродинном приемнике 3, Причём каждая из гармоник имеет произвольный сдви по фазе cfp и суд относительно соот- ветствутощей гармоники проверяемого ЧМ-генератора (первое и второе слагаемые в квадратншс скобках формулы (4)i и векторно суммируется с ней. Поэтому сигнал (4) можно записать

в виде

I,,

Г+ОО

и4Ш 5 гр дсо р (аЛС05 (рп, + Cf рН t

4-00

И (а((({ с;.,

+ ОО ц-ОО-1

+ 11 И йО(рП,)со5(рЛ,)У, ри Я-(5)

где Гр и Г- - весовые коэффициенты, учитывающие суммирование с учетом фаз гармоник частот И, и Q возникающих в проверяемом генераторе 2 и супергетеродинном приемнике 3.

Спектрограмма сигнала (5) на выходе частотного детектора 7 с учетом гармоник и комбинационных частот до третьего порядка показана на 4шг.2. Пунктиром на фиг.2 обведены составляющие, в которых заключена информация о нелинейных искажениях проверяемого генератора 2.

Непосредственно измерение нелинейных искажений как .относительных амплитуд второй и третьей гармоник модулирующей частоты на выходе частотного детектора 7 невозможно, т.к вторая и третья гармоники образовались в результате векторного суммирования гармоник проверяемого генератора 2 и супер гетеродинного приемника 3. Однако благодаря наличшо

комбинационных составляющих Я,+ П 2Л,н Я , 2fZ,+ fZ, и т.д., возникающих, только в супергетеродинном приемнике 3 и несущих полную информацию о его 5 собственных нелинейных искажениях, возможно точное измерение амплитуд гармоник модулирующей частоты п,, возникших в проверяемом генераторе. Известно, что при соответствующем

10 выборе частот модуляции 52, и П в двухтональном ЧМ-сигнале существует однозначная связь между уровнем амплитуд комбинационных составляющих и уровнем гармонических составляющих

5 при прохождении сигнала через искажающую цепь. Аналогичная связь существует и для случая прохождения суммы двух гармонических колебаний через нелинейную цепь. Следовательно,

0 если сигналы (5) пропустить через регулируемый нелинейный функциональ- ньш преобразователь 8, с помощью которого по экрану анализатора 9 скомпенсировать комбинационные составляю5 щие второго (П,+ Иг) или третьего (2П,+ 2 или S7, - ) порядка, то можно утверждать, что скомпенсированы и собственные нелинейные искажения супергетеродинного приемника 3, т.е.

Q исчезают третье и четвертое слагаемые в формуле (4). Это позволяет точно измерить искажения в проверяемом генераторе и с высокой разрешающей способностью.

5 Измерения с помощью устройства проводят следующим образом.

Регулируемьй нелинейный фуйкцио- нальный преобразователь 8 устанавливают в режим линейного преобразовао ния и по экрану анализатора спектра 9 наблюдают спектрограмму (фиг.2). После этого регулировкой нелинейной характеристики преобразователя 8 добиваются уменьшения tf исчезновения 5 отклика комбинационной составлянщей второго порядка Я, SZj соответствует полной компенсации собственных искажений супергетеродинного приемника по второй гармонике. Анали- 0 затором спектра измеряют уровень второй гармоники модулирующей частоты SI,. Затем регулировкой нелийейной характеристики преобразователя 8 добиваются уменьшения и исчезновения отклика комбинационной составляющей третьего порядка 2Я,-«-Л или Л, и измеряют уровень третьей гармоники модулирующей частоты П,. По результатам иэмерений уровня гармоник определяют коэффициент нелинейных искажений проверяемого генератора.

Благодаря введению в устройство второго источника модулирующего сигнала, ЧМ-гетеродина и смесителя возможна компенсация собственных нелинейных искажений супергетеродинного приемника как по четным, так и по нечетным гармоникам.

Формула изобретения

Устройство для измерения нелинейных искажений в генераторах частотноРедактор Л.Пчелинская

Составитель Е .Минкин

Техред,Г.Гербер Корректор Е.Сирохман

Заказ 2284/46 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

модулированных сигналов- по авт.св. № 1026074, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерения нелинейных искажений при высоких модулирующих частотах, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй источник модулирующего сигна-

ла, частотно-модулированный гетеродин и смеситель, выход которого подключен к .входу супергетеродинного приемника частотно-модулированных сигналов, а второй вход введенного

смесителя соединен с выходом проверяемого генератора частотно-модулиро- ваннбсс сигналов.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано в измерительных генераторах и является дополнительным к авт.св. № 1026074. Цель изобретения- повьппение разрешающей способности измерения нелинейных искажений при ия - Гэ высоких модулирующих частотах. Устройство содержит источники 1 и 10 модулирующего сигнала, проверяемый генератор 2 ЧМ-сигналов, супергетеро. динный приемник 3 ЧМ-сигналов, включающий смеситель 4 с перестраиваемым гетеродине 5, усилитель 6 промежуточной частоты с амплитудным ограничителем и частотный детектор 7. Кроме того, устройство содержит регулируемый нелинейный функциональный преобразователь 8, анализатор спектра 9, ЧМ-гетеродин 11 и смеситель 12. Введение источника 10 модулирующего сигнала, ЧМ-гетеродина И, смесителя 12 и их соединение с элементами устройства обеспечило возможность компенсации собственных нелинейных искажений супергетеродинного приемника, как по четным, так и по нечетным гармоникам. 2 ил. i (О С