Способ настройки амплитудно-фазочастотных характеристик тракта радиотехнических систем Советский патент 1986 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для настройки и оценки идентичности амплитудно-фазочастот- ных характеристик (АФЧХ) многока нальньгх радиотехнических систем.

Цель изобретения - сокращение времени настройки путем одновременной настройки АФЧХ.

На фиг. 1 приведены амплитудно- частотные и фазочастотные характеристики (АЧХ и ФЧХ) избирательного настраиваемого тракта и соответствующие интерференционные картины при трехчастотном тестовом сигналеj на фиг. 2 и 3 - интерференционные картины и шаблоны для случаев двух- и трехчастотных сигналов по п. 1 и формулы изобретения}.на фиг. 4-5 - интерференционные картины и шаблоны при трехчастотном сигнале по п. 3 и 4 формулы изобретения; на фиг. 6-8 предлагаемые устройства, реализующи способ настройки АФЧХ тракта радиотехнических систем.

Устройство настройки АФЧХ тракта радиотехнических систем (фиг. 6) содержит многочастотньм генератор 1, настраиваемый тракт 2, широкополос- ньй усилитель 3, вычитатель 4, сумматор 5, фазовращатель 6, электронно-лучевой индикатор 7, включающий усилители 8 и 9 горизонтального и вертикального отклонения, и электронно-лучевую трубку 10. Устройство представленное на фиг. 7, содержит многочастотный генератор 1, модулятор 2, настраиваемый тракт 3, широкополосный усилитель 4, вычитатель сумматор 6, фазовращатель 7, усилители 8 и 9, электронно-лучевую трубку 10 индикатора 11.

Устройство представленное на фиг. 8, содержит многочастотный генератор 1, настраиваемый тракт 2, эталонный тракт 3, вычитатель 4, сумматор 5, фазовращатель 6, усилители 7, 8 и электронно-лучевую трубку 9 индикатора 10.

Согласно предлагаемому способу оценка АФЧХ производится по характерным точкам в соответствии с дискретностью частот многочастотного сигнала, т.е. в точках СО, , СО , СО, показанных на АЧХ и ФЧХ (фиг,, 1 а,б При этом коэффициентам передачи

трактов и фазовым сдвигам К|, К, К и Cf, , СС , cpj на

этих частотах

соответствуют длины ребер и нак лоны К , К , К и Cf,. /2; (f,, /2i q) /2 -pop- мируемой на экране индикатора интерференционной картины (фиг. 1 в).

Путем перестройки по частоте каждой гармонической составляющей тестового многочастотного сигнала (фиг. 24) осуществляется оценка АФЧХ не в фиксированных точках, а непрерывно. Изменение частоты дает возможность более точно настраивать АФЧХ, в том числе и между опорными частотами (со, , СО. Q 5 поскольку величина частотной девиации выбирается не менее половины шага между гармоническими составляющими многочастот г- « /, .4

-к- (.фиг. I) f а вследного сигнала

5

0

ствие мак:симального упрощения шаблона (практически его отсутствия, фиг. 5) снижается объективная погрешность настройки, возникающая из-за неточности сведения оператором интерференционной картины к шаблону.

Сущность способа может быть пояснена следующим образом.

В простейшем случае двухчастотно- го тестового сигнала на выходах настраиваемого тракта и широкополосного усилителя имеется

fn, sinCco, t+(,)(,); it U. sin(a,t+cp,)();

где и

и;

mi

та

и u;

и,

амплитуды составляющих сигнала на выходах тракта и усилителя;

03, СО - частоты гармонических составляюш 1х тестового сигнала;

Cf ,, фазовые сдвиги, вносимые трактом и усилителем.

После суммирования и вычитания и и.

1Г

формируются сигналы

и г,;

Uj.(u,t+c,)+ -- sin(Q,t+q ;)

IП1 I

+U,Jsin(cOjt+Cf.,)+ - sin((j.t+Cpj);

U,U,sin(Co,,)- sin(Q,t+Cf;) н-и sin(0,t+Cf)- НМ1 sin(Q2t-Kf;) . При и,и;„,; ;Cf,

t j-tp : tPjj

ч,(-Р + ср

и sin(jt+ 2)

+ - sin(co,t-H );

, sin-|i cos(u,t+ -). + +U sin - cosfQ t+ Ц-).

После сдвига суммарного сигнала на и /2 сигналы поступают на входы электронно-лучевого индикатора. Изображение на экране индикатора формируется под воздействием напряжения, равного сумме результирующих напряжений Upg, и Upe,2 обусловленных первой и второй частотной составляющей (напряжений с частотами ЫцСО)

twill Upe., Upe,, +Upe,,cosco,te +

icpj-z K

.oosU f°

Uijcos cOjt

+2U,cosU, te . 2U cosco,te (1 +

Uj cos u,t

i4 t- n

:;,

Под воздействием лишь одной составляющей сигнала, например, с частотой со, (сор на экране индикатора при равенстве напряжений U, и

т/итг

и и

т) формируется наклонная линия АВ(АС) (фиг. 2а) длиной

/Upe,, / 2U,cosco,t или для АС

/Upe,2/ 2Uj,cos63jt,

а угол наклона которой относительно условной оси X

Л, arctg(tg ) . и для другой составляющей

0 arc

tg(tg)%.

Совместное воздействие обеих составляющих приводит к формированию картины, представленной на фиг. 2а и обусловленной воздействием напряжения Upg, . Изображение в этом случае (при равенстве U, и u ,, , и ) имеет вид параллелограмма АВДь, так как перемещение линии, обусловленной Upgj, , определяется и Для трехчастотного тестового сигнала изображение под воздействием Upej, перемещается по закону третьей гармонической составляющей (с часто

5

10

15

20

25

30

5

0

5

0

55

А 934

тойСЛ), образуя изображение параллелепипеда АВДСС А В Д (фиг. За и 4а).

Углы наклона сторон относительно условной оси X (х;, (vij , л; соответствует половинным фазовым сдвигам исследуемого тракта на соответствукядих частотах сигнала (расстройка фазо- частотной характеристики). Когда тест-сигнал модулируют по частоте составляющей и формируют опорньй сигнал через широкополосный усилитель эти углы должны изменяться после настройки в определенных шаблоном границах. В случае применения эталонного тракта (фиг. 5а) все углы наклона после настройки равны нулю.

Разбаланс коэффициентов передач на различных участках амплитудно- частотной характеристики приводит к преобразованию ребер интерференционных фигур в эллипсы (фиг. 2, 3 и т.д.), отношения полуосей которых пропорциональны отношениям коэффициентов передач трактов, а различие длин ребер фигур свидетельствует о неравномерности амплитудно-частотных характеристик.

В процессе настройки трактов добиваются идентичности амплитудно- частотных характеристик путем подстройки коэффициентов передач трактов на соответствующих частотах, т.е. линейности и равенства ребер фигуры. Затем устраняют неидентичность фазо- частотных характеристик, добиваясь совпадения получаемой фигуры с шаблоном (фиг. 2 а, б, 3 а, б, 4 а, б), или, сводя в линию (фиг. 5 а, б).

Если без модуляции анализ АФЧХ производится в определенных точках (вследствие дискретности сетки частот многочастотного генератора), .то при наличии модуляции тест-сигнала благодаря перестройке по частоте каждой из составляющей многочастотного сигнала осуществляется не- прерьшньш просмотр всей характеристики. Это приводит к покачиванию получаемой фигуры (фиг. 4 а). При настройке устраняют выходы этой картины за границы шаблона (фиг.4б). Широкополосный усилитель имеет коэффициент передачи, равный требуемому коэффициенту усиления настраиваемого тракта во всей полосе рабочих

час 1:от. Фазочастотная характеристик вследствие широкополорности линейна поэтому интерференционная картина, формируемая в этих случаях, отражает разбаланс по АЧХ и ФЧХ.

При наличии эталонного тракта добиваются совпадения амплитудно- фазочастотной характеристики настраиваемого тракта с эталонного АФЧХ. В этом случае после устранения нелинейности ребер фигуры сводят к нулю наклон каждого из ребер. При этом фигура преобразуется в линию. Исключаются возможные визуальные ошибки при сопоставлении с шаблоном получаемого изображения, а также отпадает необходимость в самом шаблоне

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом,

В первом случае (фиг. 6) сигналы многочастотного генератора 1

№

и. Z:u. cosCco t +(.J,

n-.i

где U,, W, qi - амплитуда, частота и фаза n-ой гармонической составляющей

п - число гармонических составляющих многочастотного генератора 1,

поступают на входы настраиваемого тракта 2 и широкополосного усилителя 3. Выходные сигналы m

z:u

и.

П 1

m

-HCf );

и, U,cos(o,t +4,)

п г 1

претерпевают различные изменения по амплитуде йиг игц-и ц ; ДП, U,-U,,

и фазе лсргп zn Ч - п на частотах 0} . После вычитания и суммирования в вычитателе 4 и сумматоре 5 и с учетом 90 фазового сдвига, вносимого фазовращателем 6, в частном случае U, ; U Ш 2 на входы усилителей 8 и поступают сигналы

, sin sinCw,t+ -) .n - sin(cOjt+

Уг, 9

ср. ср +tp (Cos -i sin(w,t+

-) +

n

sin(

CP, )

Эти сигналы после усиления пй.ступают на отклоняющие системы электроннолучевой трубки 10, на экране кото- 5 рой в этом случае формируется картина, представленная на фиг. 2 а. При неравенстве U V и стороны параллелограмма АБДС преобразуются в эллипсы. Тогда подстроечными эле- 10 ментами настраиваемого тракта 2 (условный регулировочный вектор U на фиг. 6) добиваются идентичности коэффициентов передачи настраиваемого тракта 2 и усилителя 3 в заданном 15 частотном диапазоне (АЧХ),делая стороны линейными. Одновременно или поэтапно сводят полученную фигуру к заданному шаблону (фиг. 26, 36), .изменяя фазочастотную характеристи- 20 ку настраиваемого тракта 2. При этом может применяться последовательное выравнивание АЧХ и ФЧХ несколько раз, поскольку во многих случаях регулировка АЧХ приводит к изменению ФЧХ 5 и наоборот. Однако при этом одновременно контролируется изменение АЧХ и ФЧХ и возможна одновременная настройка АЧХ и ФЧХ без повторения одних и тех же этапов. Ввиду линейнос0 ги рассматриваемого устройства приведенные соотношения можно перенести на случай большего числа сигналов.

В устройстве, реализующем предлагаемый . способ (фиг. 7), с помощью мо5 дулятора 2 осуществляется модуляция гармонических составлягацих многочастотного генератора 1. Многочастотный сигнал пропускается через настраиваемый тракт 3 и широкополосньй усили0 тель 4. Выходные сигналы настраиваемого тракта 3 и широкополосного усилителя 4 вычитаются в вычитателе 5 и суммируясь в сумматоре 6, после сдвига суммарного сигнала фазовращате5 лам 7, поступают на индикатор 11. Получаемую на экране индикатора 11 несбалансированную качающуюся картину (фиг. 4а) с помощью подстроечных элементов настраиваемого тракта 3

(условный вектор Up, фиг. 7) приводят к виду шаблона (фиг. 46). При этом путем перестройки по частоте гармонических составляющих многочастотного сигнала осуществляется непрерывное отображение АФЧХ настраиваемого тракта 3.

В устройстве представленном на фиг. 8э многочастотный сигнал про- 124

пускают через настраиваемый и эталонный тракты 2 и 3. Сформировавшуюся при этом на экране индикатора 10 интерференционную картину (фиг. 5а) сводят к прямой линии с нулевым уг- 5 лом наклона (фиг. 5б). В этом случае отпадает необходимость в шаблоне, поскольку добиваются совпадения АФЧХ настраиваемого и эталонного трактов 2 и 3.

1C

Формула изобретения

1. Способ настройки амплитудно- фазочастотных характеристик тракта радиотехнических систем,з аключающий- ся в подаче многочастотного тест- сигнала в настраиваемый тракт, подстройке элементов настраиваемого тракта до установки заданных характеристик по сигналам, поданным на электронно-лучевой индикатор, о т- личающийся тем, что, с целью сокращения времени настройки за счет одновременной настройки ам- .плитудной, частотной и фазовой характеристики, формируют из многочастотного тест-сигнала опорный сигнал.

/f2

Кз

1(1

/f(a)

I I I

5

1C

5

0

5

1А938

который одновременно .вычитают из выходного сигнала настраиваемого тракта и суммируют с ним, суммарный сигнал сдвигают на 7/2, сформированные сигналы подают на электронно-лучевой индикатор, сравнивают полученные интерференционные изображения многомерной картины с нанесенным на экране электронно-лучевого индикатора фигурным шаблоном и добиваются подстройкой элементов настраиваемого тракта со&падения интерференционной картины с ш аблоном.

2.Способ по п. 1, о т л и ч а ю- Щ и и с я тем, что формирование опорного сигнала осуществляется пропусканием многочастотного тест-сигнала через широкополосный усилитель,

3.Способ по п. 1, отличаю- Щ и и с я тем, что- формирование опорного сигнала осуществляется пропусканием многочастотного тест-сигнала через эталонный тракт.

4.Способ по п. 1, отличаю- щ и и с я тем, что многочастотный

тест-сигнал модулируют по частоте составляющих.

фиг.

Фиг.2

фи1. 3

Пв

S

43

C

A

V

tpye.

--35

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Сокращается время настройки за счет одновременной настройки амплитудной, частотной и фазовой х-к. В примере устройства, реализующего способ по пп. 1 и 2 ф-лы, многочастотньм тест-сигнал с выхода многочастотного г-ра 1 пропускается через настраиваемый тракт Up 4 l (НТ) 2 и широкополосный усилитель (ШПУ) 3, формирующий опорный сигнал. Выходные сигналы НТ 2 и ШПУ 3 одновременно вычитаются в вычитателе 4 и суммируются в сумматоре 5. Суммар- ньм сигнал сдвигается на Т/2 в фазовращателе 6. Сформированные сигналы с выходов вычитателя 4 и фазовращателя 6 поступают на электронно-лучевой индикатор 7j состоящий из двух у-лей 8 и 9 и ЭЛТ 10, где сравниваются полученные интерференционные изображения многомерной картины с нанесенным на экране индикатора 7 фигурным шаблоном. Затем подстройкой элементов НТ 2 добиваются совпадения интерференционной картины с шаблоном, что обеспечивает достижение цели изобретения. В примере устр-ва, реализующего способ по пп. 1 и 3 ф-лы, для опорного сигнала вместо ШПУ 3 используется эталонный тракт, А в примере устр-ва, реализующего способ по пп. 1 и 4 ф-лы, многочастотный тест-сигнал модулируют по частоте составляющих с помощью модулятора. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. с/) г п сриг.6

A

фиг. 5

Up

Mrj

фиг.7

i

-ЧИ

Фиг.8