Устройство для измерения группового времени запаздывания генераторов качающейся частоты Советский патент 1986 года по МПК G04F10/06 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) генераторов качающейся частоты (ГКЧ), включающих линейно перестраиваемый генератор- и частотный модулятор, которые могут быть использованы в качестве передатчиков в панорамных измерительных ГВЗ.

Цель изобретения - повьшение разрешающей способности и увеличение быстродействия устройства.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема измерителя ГВЗ генераторов качающейся частоты; на фиг.2 - структурная схема ГКЧ; на фиг.З - структурная схема приемника. Устройство для измерения группового времени запаздывания генераторов качающейся частоты содержит исследуемый генератор 1 качающейся частоты, первый 2 и второй 3 аттенюаторы, первый 4 и второй Ь преобразователи частоты, гетеродин 6, первый 7 и второй 8 частотные демодуляторы, .блок 9 вычитания и приемник 10.

Первый измерительный выход исследуемого ГКЧ 1 через последовательно соединенные первый аттенюатор 2, первь ш преобразователь 4 частоты и первьй частотный демодулятор 7 сое- динен с входом блока 9 вычитания, другой вход которого через последовательно соединенные второй аттенюатор 3, второй преобразователь 5 частоты и второй частотный демодулятор 8 соединен с вторым измерительным выходом исследуемого ГКЧ I, а выход блока 9 вычитания соединен с измерительным входом приемника iO, выход сигнала модулирующей частоты которого соединен с входом исследуемого ГКЧ I. Управляющий выход ГКЧ 1 соединен с объединенными входами приемника 10 и гетеродина 6, а выход гетеродина 6 соединен с гетеродинными входами преобразователей 4 и 5.

Исследуемый ГКЧ (фиг.2) состоит из последовательно соединенных блока 11 перестройки частоты, перестраиваемого генератора 12 и частотного модулятора 13, выход которого является первым измерительным выходом, а вход - входом сигнала модулирующей частоты исследуемого ГКЧ 1, выход блока 1I перестройки частоты является управляющим выходом, а выход пер

страиваемого генератора 12 - вторым измерительным выходом ГКЧ 1.

Приемник 10 ( фиг.3 ) содержит последовательно соединенные генератор 14 модулирующей частоты, фазовый детектор 15 и панорамный индикатор 16, При этом выход генератора 14 является выходом модулирующей частоты приемника 10, вход фазового детектора 15 - измерительным входом, а вход индикатора 16 - управляющим входом приемника Ю.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода приемника 10

) (at +ч)

(1)

поступает на модулирующий вход исследуемого ГКЧ 1. На первом измерительном выходе ГКЧ I имеется ЧМ-сиг- нал

Чы

t +pcos 51t +М о-

4,,(2.,aJ, ) + Xr(-Jc(t))}. где

(2)

Ч (,,uJ) ГКЧ с

Ли) Sl

фазовый сдвиг частоты Л, вносимый ГКЧ при частоте uJ ; амплитуда ЧМ-сигна- ла;

- индекс частотной модуляции . Сигнал на втором измерительном выходе исследуемого ГКЧ немодулированный и выражается

и

1Н

(t) и (t) +4,uJ(t)),

(3)

где . (.(t)) - фазовые шумы несущей частоты uJ перестраиваемого генератора 12, входящего в исследуемый ГКЧ 1 .

Сигнал И через развязывающий аттенюатор 2, служащий для согласования СВЧ-выхода ГКЧ 1 с входом преобразователя 4 частоты, поступает на измерительный вход преобразователя 4 частоты, на гетеродинный вход которого поступает сигнал изменяющейся частоты uJ с выхода гетеродина 6:

U(t)

и

Гт

t +(t) , (4)

где Ч (t) - фазовые шумы гетеродинного напряжения.

На выходе преобразователя 4 частоты, выделяя сигнал разностной или суммарной частоты, получаем:

) K, (Ч ±4)t +

+ +Ч ()J +

+ ,„ (Д,, ) -Н , (Ч) + fcn (Ч ) +

.H) +%м(Чч) ± г (С) , (5)

где Чем (г - фазовый сдвиг, вносимый преобразователем 4 частоты на гетеродин- ньй сигнал частоты uJrj Ч ( uJ ) фазовый сдвиг, вносимый преобразователем 4 частоты на несущей частоте а)ГКЧ 1;

W (uJ .) - фазовый сдвиг, вноси- -м ntf ..- п

мыи контрольным преобразователем 4 частоты на промежуточной частоте (uJ uJ ± Ц-) ; vf () фазовый сдвиг, вноси- мьй преобразователем 4 частоты на частоте огибающей модулированного измерительного сигнала; К - коэффициент передачи

преобразователя 4 час- то ты.

Частоты сигналов ГКЧ I и гетеродина 6 перестраиваются так, что во всем диапазоне перестройки промежу- j, точная частота uJ остается постоянной uJ c. const. Фазовые сдвиги if,, (И,04) , vf. (a,u;j , (uJ) , Ч (u|) являются временными функциями, закон изменения кото- 40 рых в общем случае неизвестен. Одновременно со второго измерительного вьрсода ГКЧ 1 немодулированный свип- пируемьй сигнал U (t) через развязывающий аттенюатор 3 подается на из- 45 мерительньш вход второго преобразователя 5 частоты (идентичного преобразователю 4), на гетеродинный вход которого постзшает сигнал U. (t) гетеродина 6. На выходе второго преобг 50 разователя 5 частоты выделяется сигнал суммарной или разностной частоты

5

и (t) К„, и; sin (cJ, ±cJ, )t +, 55 Ч , K(t))+,(-Jr(t)) +4 ,M,(t))+ /

Ч,„ (Чч) ) .

Сигналы и (t) и U(t) подаются на

J

входы частотных демодуляторов 7 и 8, причем на их выходах переменные составляющие будут пропорциональны производным мгновенных фаз сигналов U(t) и UjCt). Сигнал на выходе демодулятора 7

) К,,

dMV,,((tU + (Sl,.J,(t),/ dtdt -

X t (,)) +4 ,()) +

5 + я К U-цм

(7)

d +

+ d ilMit)) ) ,(tb dt dt dt J

Второй член выражения (7) представляет сумму составляющих фазовых шумов в спектре которых присутствуют гармонические составляющие модулирующей частоты О. . При фазовом детектировании сигнала (7) в приемнике 10 появится ошибка при определении измеряемого значения ГВЗ исследуемого генератора качающейся частоты.

Для компенсации второго члена выражения (7) вторым преобразователем 5 частоты формируется сигнал U (t), переменная составляющая которого после демодулятора 8 принимает вид

и (t) К К -и )1

Ug Vl- 1Ч„д U L dt

+ ) dV,JaJ,it)) d « CiiiIt)) dt dtdt

,(tb . dt - dt (8)

Подав сигналы U,(t) и Ug(t) на входы блока 9 вычитания, при вьтол- ненном условии U U,„ , на его выходе получаем сигнал, свободный от составляющих фазовых шумов:

u,(t) к к к„, и, +

ч- (,,М), . (, J

dt

. sin nt +Ч,,, («y,(t)) + (Sl.M) +4- ,

(9)

где К - коэффициент передачи блока 9 вычитания. Из выражения (9) следует, что информация о неравномерностях ГВЗ ГКЧ содержится как в амплитуде, так и в фазе сигнала Ug(t). Однако извлечение полезной информации (a,tJL)(t))/dt из амплитуды сигнала Uj(t) практически невозможно, так как колебание амплитуды ГКЧ приводит к большим погрешностям. Таким образом, полезную информацию Ч (а;а)) можно получить только фазовым детектированием сигнала Uj(t). (фазовым детектором, нечувствительным к изменению амплитуды). Сигнал и (t) с выхода блока 9 вычитания подается на измерительный вход приемника 10, на индикаторе которого отоб-

12559876

Повышение разрешающей способности достигается за счет введения вто-- рого канала, служащего для формирования сигнала, пропорционального фа- 5 зовым шумам измерительного канала, что с помощью блока вычитания позволяет скомпенсировать неравномерности ГВЗ, возникающие из-за фазовых шумов в измерительном канале и гетеродине.

10

Повьш1ение быстродействия предлагаемого устройства получается за счет исключения системы ФАПЧ.

15 Формула изобретения.

Устройство для измерения группового времени запаздывания генераторов качающейся частоты, содержащее

ражается суммарная частотная характе- 20 приемник, последовательно соединенристика ГВЗ с неравномерностями ГВЗ преобразователя частоты:

c.K, . () , (10)

ГКЧ

где SL 2 П F - круговая модулирующая частота;

см (я,4)

2SI

частотная характеристика ГВЗ преобразователя 4 частоты. В большинстве практических случаев интерес представляет только равномерности ГВЗ. В этом случае измеренные неравномерности ГВЗ

Л1 (uJ ) ГКЧ с

+UU

к-)..

(П)

Из выражения (11) следует, что

разрешающая способность измерения ный демодулятор и блок вычитания.

неравномерностей ГВЗ Л -ркм ( Ч определяется только величиной собственных неравномерностей rB34t(jrt (о.).) преобразователя частоты измерительного канала.

Положительный зффект заключается в повьппении разрешающей способности измерения неравномерности ГБЗ генераторов качающейся частоты и увеличение быстродействия измерителя,, что поволяет снизить динамическую погрешность измерения.

причем третья выходная клемма иссл дуемого генератора качающейся частоты через второй аттенюатор соеди нена с первым входом второго преоб

45 разователя частоты, гетеродинный

вход которого соединен с выходом г теродина, а выходы первого и второ преобразователей частоты через соо ветствующие частотные демодуляторы

5Q соединены с входами блока вычитания, выход которого соединен с изм рительным в ходом приемника.

Повьш1ение быстродействия предлагаемого устройства получается за счет исключения системы ФАПЧ.

Формула изобретения.

Устройство для измерения группового времени запаздывания генераторов качающейся частоты, содержащее

ные аттенюатор и преобразователь частоты, а также гетеродин и частотньш демодулятор, причем выход сигнала модулирующей частоты приемника соединен с первой входной клеммой для подключения исследуемого генератора качающейся частоты, первая выходная клемма для подключения которого соединена с входом аттенюатора, а

вторая - с объединенными управляющими входами приемника и гетеродина, выход которого соединен с гетеродинным входом преобразователя частоты, отличающееся тем,

что, с целью повьш1ения разрешающей способности с одновременным увеличением быстродействия, в него введены второй аттенюатор, второй преобразователь частоты, второй частотпричем третья выходная клемма исследуемого генератора качающейся частоты через второй аттенюатор соединена с первым входом второго преобразователя частоты, гетеродинный

вход которого соединен с выходом гетеродина, а выходы первого и второго преобразователей частоты через соответствующие частотные демодуляторы

соединены с входами блока вычитания, выход которого соединен с измерительным в ходом приемника.

/f

Редактор Н.Данкулич

Составитель М.Катанова

Техред И.Попович Корректор О.Луговая

Заказ 4821/46 Тираж 398Подписное

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

13

V

фиг. 2

Фиг.З

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение разрешающей способности и увеличение быстродействия устройства. Устройство содержит исследуемый генератор 1 качающейся частоты, аттенюатор 2, преобразова;тель 4 частоты, гетеро- дин 6, частотный демодулятор 7 и приемник 10. Введение второго канала, включающего аттенюатор 3, преобразователь 5 частоты и частотный демодулятор 8, служащего для формирования сигнала, пропорционального фазовым шумам измерительного канала, позволяет посредством блока 9 вычитания скомпенсировать неравномерности группового времени запаздьшания, возникающие из-за фазовых шумов в измерительном канале и гетеродине 6. 3 ил. (Л СД сл ;о 00 ч сриг.1