Устройство для определения частотных характеристик четырехполюсников Советский патент 1987 года по МПК G01R27/28 

11.3

Изобретение относится к электросвязи и мэжет использоваться для измерения и контроля частотных характеристик различных элементов и систем, относящихся к классу четырех- полюсников.

Цель изобретения - повьшение точности определения частотных характеристик.

На фиг, 1 представлена структур- нал электрическая схема устройства для определения частотных характеристик четырехполюсников; на фиг. 2 - структурная электрическая схема блока управления; на фиг. 3 - вид тест- сигнала; на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройства.

Устройство для определения частотных характеристик четырехполюсников содержит генератор 1 прямоугольных. импульсов, счетчик 2 импульсов, первый, второй и третий дешифраторы 3- 5, первый и второй RS-триггер 6 и 7, элемент 2И-ИЛИ 8, формирователь 9 строб-импульса, цифроаналоговый пр образователь 10, сумматор 11, ампли- тудньй селектор 12, аналого-цифровой преобразователь 13, блок 14 памяти, блок 15 вычислений частотных характеристик и блок 16 управления. Иссле- дуемый четырехполюсник обозначен на структурной электрической схеме позицией 17.

Блок I6 управления содержит умножитель 18 частоты, первый и второй RS-триггеры 19 и 20, первый, второй и третий элементы И 21-24 и элемент 24 запуска.

Устройство работает следующим образом,

Тест-сигнал представляет собой последовательность бинарных прямоугольных импульсов с модуляцией их п длительности. Закон модуляции определяется из следующих соображений. При отсутствии модуляции спектр бинарна- го сигнала является линейчатым с ча2 пстотами{0 (2Е+1), где оЗд - круговая частота основной гармоники; с - длительность импульсов; ,1,2,3,, При наличии модуляции возле каждой частоты со„ появляются боковые частоtf rt

ты - спутники , отстоящие друг от друга на расстоянии со (со- частота модуляции), Амплитуды и фазы этих спутников при малой модуляции повторяют спектр закона модуляции, В частности, при о-образном (импульс-

12

ном) законе модуляции, т,е, модуляции только одного из импульсов, амплитуда спутников примерно одинакова, но мала. Отсюда ясно, что для того, чтобы получить примерно одинаковые- значения коэффициентов Фурье на заданной сетке частот, следует про модулировать длительность одного из импульсов (или один период), но с немалым коэффициентом модуляции. Рассмотрим тест-сигнал, у которого длительность первьт двух импульсов , положительного и отрицательного, равна б , а остальных импульсов - с (фиг, 3), причем

б(1+у),

п

гдеу(я 1.) - коэффициент модуляции, при У 0, 9 , Период модуляции Т 2 м /и, полное число импульсов на периоде Т равно 2п,.так что

+(п-1) (п+у)г.

Опуская промежуточные выкладки, запишем окончательное выражение для модуля коэффициента Фурье,.определяющего спектр предложенного тест-сигнала

„ 2Uo .. / ч

D, (x)..

где

f()/sisIl±l)

I X COSX

.- л- .

Кос

х -2

Наиболее рациональным является выбор значений у 1 и 0 сх :1Г, Поэтому в предлагаемом устройстве остановимся на этом варианте. Работу устройства рассмотрим с использованием временных диаграмм на фиг, 4,

Последовательность прямоугольных импульсов длительностью ь с выхода генератора 1 (фиг, 4с|) поступает на счетчик 2 импульсов, на входы строби- рования дешифраторов 3-5 и на вход элемента 2И-ИЛИ 8, Формирование тест- сигнала осуществляется непрерывно, однако для определенности мы начнем рассмотрение принципа действия схемы с какого-либо ее состояния, принятого за исходное. Наиболее удобно за начало отсчета принять временной момент, соответствующий нахождению счетчика 2 импульсов и RS-триггеров

3130

6 и 7 в нулевом состоянии. Вторая схема И элемента 2И-ИЛИ 8 открыта разрешающим потенциалом с единичного выхода триггера 6. Начиная с этого момента, пронумеруем импульсы гене- ратора 1, как показано на фиг. 4q.

С первого по (п-З)-й импульсы генератора записываются в счетчик 2 и через вторую схему И элемента 2И-ИЛИ 8 поступают на цифроаналоговый пре- образователь 10 (фиг. 4ж). С приходом (п-2)-го, (п-1)-го и п-го импульсов генератора 1 на счетчик 2 последовательно формируются управляющие импульсы на выходах дешифраторов 3 (фиг. 4S), 4 (фиг. 4В) и 5 (фиг.4 г Выходным импульсом дешифратора 3, поступающим на S-вход НЗ-триггера 6, последний переводится в единичное состояние, но так как RS-триггер 6 выполнен с внутренней задержкой, то его переключение производится по зад -нему фронту (п-2)-го импульса (фиг.4) Выходными сигналами RS-триггера 6 запирается вторая схема И и подго- тавливается к работе первая схема И элемента 2И-ИЛИ 8. Выходным импульсо дешифратора 4 переводится в единичное состояние RS-триггер 7, и сигнал с его нулевого выхода (фиг. 4е) поступает на вход первой схемы И элемента 2И-ИЛИ 8, на выходе которой формируется высокий уровень потенциала (фиг. 4ж). liMnynbc с выхода дешифратора 5 возвращает RS-триггеры 6 и 7 (фиг. 4,е) и элемент 2И-1ШИ 8 (фиг. 4;к) в исходное состояние,после наступления п импульсов обнуляется также счетчик. На этом завершается первый цикл формирования тест- сигнала. В дальнейшем с поступлением каждых п импульсов работа схемы повторяется .

Цифроаналоговый преобразователь Ю выполнен двухполярным, и на его выходе образуется последовательность двухполярных (бинарных) импульсов с теми же временными параметрами, что и у последовательности прямоугольных импульсов на выходе элемента 2И-1ШИ 8, а амплитуда их может регулироваться имеющимися в преобразователе П переключателями.

Импульсы с нулевого выхода RS- триггера 7 поступают на формирователь 9 строб-импульса, который по переднему фронту входных импульсов формирует короткие импульсы определеной амплитуды, задающие период тест

0 5 0 5

0

5

0

5

0

сигнала.

Сформированный тест-сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя 10 (фиг. 4з) и строб-импульсы с формирователя 9 поступают через сумматор 11, где образуется результирующий сигнал, на четырехполюсник 17.

Выходной сигнал четырехполюсника 17 n(t) подается на амплитудный селектор 12 и аналого-цифровой преобразователь 13. Амплитудный селектор 12 выделяет строб-импульсы, ограничивающие период тест-сигнала и подает их в блок 16 управления, который по этим импульсам задает временные моменты дискретизации выходного сигнала четырехполюсника. В эти моменты блок 16 управления по первому выходу формирует управляющие импульсы, которые поступают на запуск аналого-цифрового преобразователя 13 и в блок 14 памяти для задания адресов записьшаемых в него кодов мгновенных значений U(tn)sUn сигнала U(t), поступающих с преобразователя 13. После окончания цикла дискретизации, равного одному периоду сигнала U(t), блок 16 управления прекращает задание импульсов по.первому выходу и формирует управляющий сигнал по второму выходу, который поступает в блок 15, переводя его в рабочий режим. Тактовыми импульсами коды мгновенных значений сигнала Vf. и соответствующие им коды нормированных гармоник , (-) - номер гармоники), за- писаннме предварительно в блок 14 памяти, вводятся в блок 15, где они подвергаются вычислительной процедуре по заданным алгоритмам, определяемым вычисляемой величиной. На первом этапе вычисляются коэффициенты Фурье

т W

Vmpv- - 4 о т

где in - число точек дискретизации на

период сигнала U(t). Затем по квадратурным составляющим и и и блоком 15 вычисляютсй амплитуды гармоник

и.

4

f-

«ахс -Ь ,у ; начальные фазы гармоник

q),arctg---, и фазовые сдвиги

ср

гце : - начальная фаза той же гармоники в тест-сигнале, которая рассчитьшается и за- 5 нисывается в блок 14 памяти заранее,

Если необходимо не только измерение, но и контроль АЧХ и ФЧХ исследуемого четырехполюсника, то в блок О 14 памяти могут быть записаны соответствующие допуски, которые.затем сравниваются блоком 15 с действительными.

Рассмотрим принцип действия блока 15 16 управления,

В исходном состоянии элементы И 21-23 закрыты потенциалами с нулевых выходов RS-триггеров 19 и 20, Импульсы, поступающие на вход блока 20 6 управления с -амплитудного селектора 12, подаются на входы умножителя 18 частоты и первые входы элементов И 21 и 22. Умножителем 18 частоты осуп1,ествляется умножение входной 25 частоты или деление периода Т выходного сигнала четырехполюсника в m раз. Эти импульсы используются для задания моментов дискретизации анало23 устанавливаются в исходное состояние. Элемент И 23 оказывается откры- . тым для импульсов умножителя 8 частоты на время Т, и за это время через него проходит П) импульсов на запуск аналого-цифрового преобразователя.

Формула изобретения

1. Устройство для определения частотных характеристик четырехполюсников, содержащее генератор прямоугольных импульсов и блок вычисления частотных характеристик, о т л и; чающееся тем, что, с целью повышения точности определения частотных характеристик, в него введены счетчшс импульсов, первый, второй и третий дешифраторы, выход генератора прямоугольных импульсов подключен к входу счетчика импульсов и стробиру- ющим входам каждого из дешифраторов, информационные входы которых соединены с выходами соответству ощих раз- рядов счетчика импульсов, первый RS- триггер, S-вход которого соединен с выходом первого депгифратора, последовательно соединенные второй RS-тригго-цифрового преобразователя 13. Про- 30 S-вход которого соединен с выхоисходит это следующим образом. От сигнала, поступающего от элемента 24, срабатывает RS-триггер 19, и на его нулевом выходе формируется разрешающий потенциал для элемента И 21 Первый же импульс с выхода амплитудного селектора 12 проходит через элемент И 21 на Я8-вход RS-триггера 20, переключая его в единичное состояние, и на R-вход RS-триггера 19, возвращая его в исходное состояние. С нулевого выхода RS-триггера 20 подается разрешающий потенциал на элементы И 22 и 23, RS-триггером 19 элемент И 21 делается нечувствительным к импульсам амплитудного селектора 12. Импульсы с выхода умножителя 18 частоты поступают через элемент И 23 на первый выход блока 16 управления и далее на управляющие входы аналого-цифрового преобразователя 13 и блока 14 памяти. Очередной импульс с выхода амплитудного селектора 12 через элемент И 22 поступает на R-вход RS-триггера 20, переключая его. в исходное состояние, и на управляющий вход блока 15 по второму выходу блока 16 управления. Потенциалом RS-Tpnrri pa 20 элементы И 22 и

5 и

13089416

23 устанавливаются в исходное состояние. Элемент И 23 оказывается откры- тым для импульсов умножителя 8 частоты на время Т, и за это время через него проходит П) импульсов на запуск аналого-цифрового преобразователя.

Формула изобретения

1. Устройство для определения частотных характеристик четырехполюсников, содержащее генератор прямоугольных импульсов и блок вычисления частотных характеристик, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности определения частотных характеристик, в него введены счетчшс импульсов, первый, второй и третий дешифраторы, выход генератора прямоугольных импульсов подключен к входу счетчика импульсов и стробиру- ющим входам каждого из дешифраторов, информационные входы которых соединены с выходами соответству ощих раз- рядов счетчика импульсов, первый RS- триггер, S-вход которого соединен с выходом первого депгифратора, последовательно соединенные второй RS-три

дом второго дешифратора, а R-вход, объединенный с R-входом первого RS- триггера, соединен с выходом третьего дешифратора, элемент 2И-ИЛИ, цифроаналоговый преобразователь и сумматор, выход которого является входом исследуемого четырехполюсника, формирователь строб-импульса, выход которого подключен к второму входу сумматора, а вход соединен с выходом второго RS-триггера, прямой выход первого RS-триггера подключен к второму входу элемента 2И-ИЛИ, а инверсный выход подключен к третьему входу

элемента 2И-ИЛИ, четвертый вход которого соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, амплитудный селектор, вход которого является выходом исследуемого четырехполюсника, блок управления, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и блок памяти, выход, которого подключен к блоку вычисления частотных характеристик, выход амплитудного селектора подключен к входу блока управления, первый выход которого подключен к второму входу блока вычисления частотных характеристик, а. второй вмход подключен к вторым вхо

7130894)

дам аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, вход амплитудного еелектора соединен с входом аналого- цифрового преобразователя.

2. Устройство по п. 1, отличающее ся тем, что блок управления содержит элемент запуска, умно- житель частоты, вход которого является входом блока управления, после- fo довательно соединенные первый RS-триг- гер, первый элемент И, второй RS-триг- гер и второй элемент И, третий элемент И, первый вход которого соеди8

нен с выходом умножителя частоты, второй вход соединен с выходом второго К -тригге ра, а выход является первым выходом блока управления, вторым выходом которого является выход второго элемента И, подключенный к второму R-входу второго RS-триггера, первый S-вход которого соединен с R-входом первого RS-триггера, S-вход которого соединен с выходом элемента запуска, вторые входы первого и второго элементов И соединены соответственно с выходом и входом умножителя частоты.

иг. 2

/ z Mfn-2) n I 2 ln-2)(n-i} n 1 г

I I I

I

I 1

II

i ii ill

ж

I ll I I I I I I

Составитель Ш.Эвьян Редактор О.Юрковецкая Техред Л.Олейник .

Заказ 1794/37Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

--- - - ---- - -

Производстве 1но-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

m.

..I

I Г

II

l

R.1

ГЙ1

fas. Ч

Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к электросвязи и обеспечивает точность определения частотных х-к. Устр-во содержит г-р 1 прямоугольных импульсов, счетчик 2 импульсов, три депшфрато- ра 3-5, RS-триггеры 6 и 7, эл-т 2И-ИЛИ 8, формирователь 9 строб-импульса, ЦАП 10, сумматор 11, амплитудный селектор 12, МЩ 13, блок 14 памяти, блок 15 вычислений частотных х-к, блок 16 управления, исследуемый четырехполюсник 17. Блок 16 содержит умножитель частоты, два RS-триггера, три эл-та И, эл-т запуска. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ш (Л :о о 00 СО 4: фиг.1