Панорамный измеритель частотных характеристик Советский патент 1986 года по МПК G01R27/28 

f

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в панорамных широкодиапазонных измерителях частотньос характеристик (ИЧХ) радиоустройств.

Цепь изобретения - увеличение быстроде йствия и динамического диапазона измерений ИЧХ и упрощение его конструкции путем введения предварительной калибровки закона перестройки устройства и установки частоты при периодической перестройке частоты с учетом закона калибровки, что позволяет снизить конструктивные и технологические требования к узлам устройства и тем самьм упростить их конструкцию

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого ИЧХ.

Панорамный ИЧХ содержит соединенные в кольцо индикатор 1, генератор 2 и датчик-преобразователь 3 измерительной информации с подключенньм объектом измерения 3-1. Индикатор 1 включает в себя последовательно соединенные измерительный преобразователь 4 (пи), коммутатор 5 каналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 и цифровое управляюще-вы- числительное устройство (ЦУВУ) 7. Генератор 2 включает в себя последовательно соединенные генератор 8 перестраиваемой частоты (ГПЧ), перестраиваемый умножитель 9 частоты (УЧ), коммутатор 10 поддиапазонов и детектор 11 выходного уровня, а также блок 12 ввода-вывода (БВВ), выходы которого шинами сигналов даннькх и управления подключены через первый блок 13 цифроаналоговой перестройки (БЦАП) к входам ГПЧ 8 (один вход для перестройки частоты, другие для переключения его цепей) и входу управления коммутатора 10 и через второй БЦАП входу перестройки УЧ 9. Первый сигнальный вход коммутатора tO через УЧ 9 подключен к первому выходу ГПЧ 8 сигнала перестраиваемой частоты от fj до 2f2. Второй сигнальный вход коммутатора 10 подключен к второму выходу ШЧ 8 сигнала перестраиваемой частоты от f, до f , причем , Третий выход ГПЧ 8 с сигналом перестраиваемой промежуточной частоты

1250988

которого соединены с соответствующими входами - выходами ЦУВУ 7. От ЦУВУ 7 к узлам генератора 2 через БВВ 12 по шинам подводятся цифровые

S импульсные сигналы данных, адресов и управления (выборка устройства, запись и считывание информации данных по выбираемым адресам в генераторе 2). Эти сигналы служат для

О управления функциями генератора 2, По Тем же шинам ЦУВУ 7 принимает через БВВ 12 от генератора 2 информацию в цифровой форме о значении частоты fд и сигналы вьшолнения манд управления. Кроме того, ЦУВУ 7 управляет также работой всех узлов индикатора 1, выполняет логические операции процессом измерения и операции обработки его результатов,

Ю которые выводятся на экран ЭЛТ индикатора 1 в цифровой и графической формах. Состав БВВ 12 включает в себя триггерный счетчик частоты f, шинный формирователь для передачи

25 сигналов шины данных от ЦУВУ 7 на 1}ины данных к БЦАП 13 и 14 и сигналов с выходов счетчика частоты „у к ЦУВУ 7, а также дешифратор со схемой управления на стандартах цнфро30 вых микросхемахi Под действием сигналов шины адресов распределяют сигналы управления от ЦУВУ 7 на шины управления к узлам БВВ 12, БЦАП 13 и 14. БЦАП 13 включает в себя запоми35 нающий регистр данных с цифроанало- говым преобразователем для формирования напряжения перестройки частоты ГОЧ 8 и запоминающий регистр данных для передачи по выходной шине БЦАП 13

40 сигналов переклкучения цепей в ГПС 8 и коммутаторе tO при переключении поддиапазонов частот генератора 2, БЦАП 14 включает в себя запоминающий регистр данных с последовательно сое45 диненными цифроаналоговым преобразо- и преобразователем напряжения в ток для формирования тока перестройки катушки электромагнита

50

53

умножителя 9 и его частоты, а также запоминающий регистр данных для переключения цепей преобразователя напряжения в ток с целью- выбора рабочей гармоники умножителя 9, ГПЧ 8 включает в себя задающий электрически перестраиваемый генератор, например, с помощью варикапа в диапазоне частот -1/2 - f j. Этот генератор охвачен следящей системой частотной

линейно связанной с от f, до 2f

пч

в диапазоне

2

частотами соединен

с входом БВВ 12, другие входы-выходы

умножителя 9 и его частоты, а также запоминающий регистр данных для переключения цепей преобразователя напряжения в ток с целью- выбора рабочей гармоники умножителя 9, ГПЧ 8 включает в себя задающий электрически перестраиваемый генератор, например, с помощью варикапа в диапазоне частот -1/2 - f j. Этот генератор охвачен следящей системой частотной

автоподстройки частоты использующей преобразование вниз диапазона частот fj /2 - f2 в диапазон частот f - fJ/2 с помощью смесителя и ге- н ератора фиксированной частоты. Сиг- нал перестраиваемой промежуточной частоты , системы автоподстройки связан линейной функцией с частотами поддиапазонов f,- f,/2 и f ,/2 - f . Часть сигнала частоты „ подается на третий выход ГПЧ 8 для измерения ее счетчиком частоты в БВВ 12 и передачи результата измерени в ЦУВУ 7. Поддиапазоны частот f, - /2 и . - fj в ГПЧ 8 суммируются и сигнал суммарного диапазона частот f, - fj подается на второй выход ГПЧ 8. На пер вый выход ГПЧ 8 подается сигнал удвоенной (с помощью удвоителя частоты ) частоты задающего генера- тора в диапазоне частот 2(2 . Умножитель 9 построен на диоде с накоплением заряда с вькодным перестраиваемым ферритовым фильтром на гиромагнитном резонаторе. Резонансная частота фильтра УЧ 9 перестраивается током из БЦАП 14, который подводится к катушке электромагнита УЧ 9. На выходе УЧ 9 формируется сигнал в диапазоне частот п(г- 2f2)c частотами гармоник п (где п 1, 2, 3,.,.) сигналов fj - 2f2.Коммутатор 10 поддиапазонов выполнен на pin-диодах Под действием сигнала переключения из БЦАП 13 по команде из ЦУВУ 7 коммутатор 10 подключает к выходу генератора 2 сигналы с частотами f,- fj или n(fj- If), Детектор 11 выходного уровня строится по известным схемам. Датчик-преобразователь 3 вырабатьшает сигналы с частотой генератора 2 с измерительной информацией об измеряемых параметрах объекта 3-1 и преобразует их без искажения измерительной информации в сигналы фиксированной частоты настройки преобразователя 4 в индикаторе 1. Состав, структура и схема соединения датчика-преобразователя 3 зависят от типа параметров и характе- ра измеряемого объекта. Так, например, для измерения частотных характеристик модулей коэффициентов отражения и передачи пассивного четырехполюсника датчик-преобразователь может быть вьшолнен в виде последовательного соединения основных каналов направленных ответвителей падающей.

отраженной и проходящей волн с оконечной согласованной нагрузкой. Вход такого соединения подключается к выходу генератора 2, а вторичные каналы всех трех направленных ответвителей через детекторные головки подключаются раздельно к входам ий- дикатора 1. В разрыв соединения между ответвителями отраженной к проходящей волн включается объект измерения, ПИ 4 содержит m каналов (на чертеже три) усиления сигналов низкой частоты с информацией об измеряемом параметре объекта (поступают с выходов датчика-преобразователя 3), нормирователи их амплитуды с помощью электрически управляемых аттенюаторов и детекторы для ввдепения измерительной информации на постоянном токе. Выходы каналов ПИ4 с помощью коммутатора 5 каналов, выполненного на микросхемах электрически управляемых интегральных ключей, в определенной последовательности подключаются к сигнальному входу АЦП 6. АЦП 6 служит для преобразования сиг- налов постоянного тока с измери- тельной информацией в цифровые информационные сигналы.

Управление функциями ПИ4 (нормирование амплитуды в каналах) коммутатором 5 (выбор каналов) и АЦП 6- (организация преобразования и считывание информации) вьшолняется ЦУВУ 7 по шинам управления.

Панорамный ИЧХ работает следующим образом.

Оператором с передней панели индикатора 1 (на чертеже не показана) задаются частоты полосы перестройки: начальная конечная цон Рассмотрим случай, когда

иом

nf, и f itoh 2nf г , После задания значений f цоч кон помощью блоков БВВ 12, БЦАП 13 с учетом информации о частотах пч установит такие пределы перестройки частоты на первом выходе ГПЧ 8, чтобы ее значение менялось от 2f2 до f2. Затем ЦУВУ 7 выполняет калибровку закона перестройки УЧ 9 следующим образом.

На первом выходе ГПЧ 8 ЦУВУ 7 с помощью блоков БВВ 12 и БЦАП 13 Устанавливает частоту 2f,j, Затем ЦУВУ 7 с помощью ББВ 12 подает на входы БЦАП 14 сигнал для выбора первой гармоники умножителя 9 и максимальный код данных для установки резонансной частоты ,, умножителя 9 выше значения 2f. Затем код данных на входых БЦАЛ 1А последовательно уменьшается уменьшая частоту наст- ройки fц,которая приближается к частоте П1Ч 8 2f.Напряжение на выходе детектора t1 при этом изменяется по закону резонансной кривой фильтра умножителя 9. Это напряжение по команде от ЦУВУ 7 поступает через коммутатор 5 каналов и АЦП 6 к ЦУВУ 7 для определения и запоминания кода данных В мйкс котором умножитель 9 настроен на максимальное значение основ- ного резонанса на частоте 2f .Затем описанные .операЕЩИ калибровки повторяются на частоте f (или на любых заранее заданных значениях в интервале Zfj) и запоминается код В миц Процедура калибровки выполняется на всех рабочих гармониках п умножителя 9, попадающих в заданную оператором полосу перестройки {,,(,„ . Затем расчитываются и запоми- наются коды В для установки резонан ных частот настройки умножителя 9 на точки частоты ГПЧ 8 f, и ее гармо НИКИ в интервале n(fj-2f2). При этом закон перестройки умножи- теля 9 на участках частот , 45,...,nf2-2nf2 является линей ным. Коды В„ для настройки умножителя 9 на частоты nf вычисляются по формуле:

I п мед КС

(п макс ® МИН I , , , 1 +. ntr-«tjV

(

2Bn иин ( n макс- пмин) tfHs bfl «axe

На этом калибровка закона перестройки частоты умножителя 9 заканчивется и начинается периодическая перестройка частоты генератора 2 путем периодической установки зара- нее заданного количества равномерно распределенных в полосе f „ - f точек частоты.

Установка каждой точки частоты nfy выполняется следуюещм образом.

ЦУВУ 7 подает с помощью БВВ 12 сначала код данных в БЦАП 13, соответствующей частоте ГПЧ 8i , Затем ЦУВУ 7 с помощью БВВ 12 подает в БЦАЛ 14 расчитанный при калибровке код данных В и умножитель 9 оказывается настроенньм в резонанс на частоте nf тем точнее, чем больше

j

О 5 0 5 0 5

5

бьшо выбрано частот при определенмвт закона его перестройки. Сигнал этой частоты поступает на вход объекта и датчик-преобразователь 3 выраба- тьгаает сигналы с информацией об измеряемых параметрах с частотой настройки индикатора 1. Эти сигналы усиливаются, нормируются, детектируются в ПИ 4, проходят через татор 5, преобразуются в цифровую форму в АЦП 6 и после 1Шфровой обработки в ЦУВУ 7 выводятся на экран индикатора 1 в виде кривых и цифрознаковых символов.

Формула изобретения

Панорамный измеритель частотных характеристик, содержащий соединенные в кольцо индикатор, генератор и датчик-преобразователь измерительной информации с подключенньм объектом измерения, причем индикатор включает в себя последовательно сое диненные измерительный преобразователь, коммутатор каналов, аналого- цифровой преобразователь и цифровое управляюще-вычислительное устройство, выходы управления которого подключены к входам управления аналого- цифрового преобразователя, коммутатора каналов и измерительного преобразователя, а генератор включает в себя последовательно соединенные генератор перестраиваемой частоты, перестраиваенай умножитель частоты, коммутатор поддиапазонов, выход которого является выходом генератора, и детектор выходного уровня, а также блок ввода-вывода, входы которого являются входом генератора, а выходы подключены через первый блок цифроаналоговой перестройки к входам генератора перестраиваемой частоты и входу управления коммутатора поддиапазонов и через второй блок цифроаналоговой перестройки - к входу перестройки перестраиваемого умножителя частоты, второй сигнальный вход коммутатора поддиапазонов соединен с вторым выходом генератора перестраиваемой частоты, третий выход которого соединен с вторым входом блока ввода-вывода, о т- личающийсЯ тем, что, с целью увеличения быстродействия и динамического диапазона измерений измерителя частотных характеристик и упрощения его конструкции,выход детектора выходного уровня соединен с одним из входов коммутатора каналов индикатсга.

Изобретение относится к радио- измерительной технике. Может быть использовано в пaнopa в ыx иирокодиа- пазонных измерителях частотных характеристик (ИЧХ). Целью изобретения является увеличение быстродействия и динамического диапазона измерений ИЧХ и упрощение его конструкций. В устройство, содержащее индикатор 1, генератор 2, датчик-преобразователь 3 измерительной информации с подключенньм объектом измерения, введены новые связи. Индикатор 1 включает измерительный преобразователь 4, коммутатор 5 каналов, аналого-1щфро- вой преобразователь 6, цифровое управляющее вычислительное устройство 7. Генератор 2 включает генератор 8 перестраиваемой частоты, перестраиваемый умножитель 9 частоты, коммутатор 10 поддиапазонов, детектор 11 выходного уровня, блок 12 ввода-вывода, блок 13 цифроаналоговой перестройки. Указанная цель достигается за счет введения предварительной калибровки закона перестройки устройства и установки частоты при периодической перестройке частоты с учетом закона калибровки, что позволяет снизить конструктивные и технологические требования к узлам устройства и тем са№да ущзостить их конструкцию. 1 ил. (Л СП О 0 00 00