Устройство для измерения коэффициента гармоник огибающей амплитудно-модулированного сигнала Советский патент 1987 года по МПК G01R23/20 

113221

Изобретение относится к радиоиэме-- ениям и может быть использовано при змерении коэффищента гармоник огиающей амплитудно-модулирсвайного сигнала генераторов высокой частоты. 5

Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений путем исключения влияния нелинейное- т.и статической характеристики детек- тора и применения измерителя нелиней- О ных искажений.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генераторы 1 низкой частоты и 2 высокой частоты, аттенюатор 3, фазосдвигающий блок А, переключатель 5, сумматор 6, источник 7 постоянного тока, детектор 8 огибающей, широкополосньй дифферен™ циальный усилитель 9, измеритель 10 0 нелинейных искажений, второй вход сумматора 6 подключен к выходу источника 7 постоянного тока, третий вход сумматора 6 через первую и вторую клеммы переключателя 5 подключен к выходу фазосдвигающего блока А, второй .вход дифференциального усилите- ля 9 подключен к третьей клемме переключателя 5.

30

Устройство работает следующим обазом.

Переключатель 5 находится в положении 1, ключ включен. Гармонический сигнал с генератора низкой частоты 1 ,,

U(t) U costot+cp), (1)

где и„ - амплитуда сигнала; - круговая частота; ip - начальная фаза (в дальнейшем полагают cf 0), по- д ступает на модулиртощий вход генератора 2 и осуществляет амплитудную/модуляцию его сигнала. Вследствие нелинейности модуляционной характеристики генератора 2 огибающая АМ-сигнала не- кажается. Предполагают, что искажения огибающей обусловлены только третьей гармоникой.

U, (t)(H-m, co3n.t+m cos3Q t)

U cosot.

где Uj - амплитуда модулируемого ВЧсигнала;

m,, m - парциальные коэффициенты модуляции;СО - круговая частота ВЧ-сигнала, Полагают, что начальные фазы всех трех составляющих сигнала (2) равны нулю. Одновременно сигнал (1) с выхо76 2

да генератора низкой частоты 1 поступает на аттенюатор 3 и далее на фазосдвигающий блок 4, где соответственно ослабляется в К раз и сдвигается по фазе на 1Г/2 и через переключатель 5 поступает на один из входов сумматора 6,

u,(t) (at+V2)sinat. (3)

Далее сигналы (2) и (3) и постоян-. ное напряжение U источника 7 постоянного тока суммируются в сумматоре 6, На выходе сумматора появляется сигнал

и (t) ( 1+m cosn.t- -m cos3sit)U..coscot-i- zl1-0

+ j -ii-sinat+Uo.

(4)

1 , А, ™0 0 очодо-ре30

ий1 ,,

у- д амоиикине- ния ей

2) 50

Чмоа, ех ы хоСигнал (4) поступает на вход детектора 8 огибающей. Амплитуда сигнала (4) на входе детектора настолько мала, что обусловленные сигналом изменения тока укладываются на относительно небольшом участке нижнего сгиба характеристики диода детектора. Ток через диод в подобном режиме работы детектора хорошо описывается полиномом второй степени

i(t) i(Uj+c(.U.(t)(t), (5)

где Ujj - напряжений, фиксирующее рабочую точку диода.

Подставляя переменную часть сигнала (4) в (5), получают

i(t) i(Uo)+oc(1+m,cosnt+m2COs3at)«

и UgCoscot+r--sinQt + (i { 1 +m, cosflt+ +mj cos3nt)U cosc3t+r--sinnt j . (6)

После тригонометрических преобразований с (6) и с учетом того, что постоянная составляющая тока и высокочастотные составляющие со и 2о отфильтровываются в нагрузочной цепи детектора 8, на выходе последнего получают сигнал

J 7

1нц (t)- sinat4|s(2m,cosQt+ i-2mjCOs3fft+2m,m2COS{lt cos3S2t+-2i х

2.

«cos6nt)+-,- cos2sit - |%cos2nt. (7)

Предварительно перед измерениями устанавливаются противофазность и

3. 13221

равенство амплитуд вторых гармоник сигнала (7). Противофазность вторых гармоник сигнала (7) достигается установкой разности фаз, равной it /2, между сигналом (3) и первой гармони- - кой огибающей сигнала (2).

Указанная установка разности фаз достигается следующим образом. Переключатель 5 устанавливается в положение 11. АМ-сигнал (2) детектируется в детекторе 8 и поступает на первый вход дифференциального усилителя 9. Если (2) подставить в (5) и учесть фильтрующие свойства нагрузоч ной цепи детектора 8, на выходе детектора получается огибающая сигнала (2) с первой гармоникой, равной pUgmcosflt.

На второй вход дифференциального усилителя 9 через переключатель 5 поступает сигнал (3). Изменяя коэффициент деления аттенюатора 3 (К) и сдвиг фазы фазосдвигающим блоком А сигнала(З), добиваются минимально возможных показаний измерителя 10 нелинейных искажений, включенного в режиме Вольтметр. Это свидетельствует о том, что первые гармоники сиг налов на входе дифференциального усилителя 9 равны по амплитуде и фазе. После этого фазосдвигающим устройством 4, используя его отсчетную шкалу, устанавливают разность фаз ir/2 между сигналами на входе дифференциального усилителя 9. Установка син фазности между сигналом (3) и первой гармоникой огибающей сигнала (2) необходима для исключения влияния набега фазы огибающей сигнала (2),появляющегося при прохождении сигналов (1) и (2) по цепям генератора 2, на последующую установку разности фаз этих сигналов, равную /2, При этом удобно провести калибровку измерителя 10 нелинейных искажений, необходимую при последующем измерении коэффициента гармоник. Генератор 2 выключают. На вход измерителя нелинейных искажений, включенного в режиме Калибровка, поступает гармонический сигнал (3), равный U|m амплитуде первой гармоники огибающей сигнала (2) на входе детектора 8. Органами управления измерителя 10 нелинейных искажений стрелку прибора устанавливают на отметку 100%.

-

O

76. 4

Равенство амплитуд вторых гармоник сигнала (7) устанавливается следующим образом.

С отсчетных устройств генератора высокой частоты 2 снимают значения m и U0 и определяют их произведение m-Ug. По отсчетному устройству измерителя 10 нелинейных искажений, включенному в режим Вольметр, путем изменения коэффициента К ослабления аттенюатора 3 устанавливают

УН k

|-.

И

t5

20

25

30

35

40

45

50

55

где k - коэффициент усиления усилителя 9.

Таким образом, продукты нелинейных искажений огибающей с;игналов (2) и (3), появляющиеся в результате нелинейности статической характеристики диода детектора, взаимно .компенсируются в сигнале (7),

Далее сигнал (7) через усилитель 9, обеспечивающий усиление сигнала до уровня, необходимого для нормальной работы, измерителя 10 нелинейных искажений, поступает на вход последнего, включенного в режим Измерение. Режекторный фильтр измерителя нелинейных искажений настраивают на подавление первой гармоники сигнала(7) ,

Поскольку измеряемый коэффициент гармоник огибающей обычно не превышает 5-10%, , кроме того,если ограничиться Гц, 0,2, то всеми состав- ляющими сигнала (7), измеряемыми из- мерителем нелинейных искажений по сравнению с составляющей третьей гармоники, можно пренебречь. В таком случае измеритель нелинейных искаже-- НИИ показывает значение амплитуды практически только третьей гармоники, определякнцей коэффициент гармоник огибающей сигнала (2) значение которого в процентах снимается с отсчетных устройств измерителя нелинейных искажений. Величина коэффициента .гармоник

:k 5У|-2.100 7о 2..100%, ; г ри. т, т, U,

где Uj, и, - амплитуды соответственно второй и третьей гармоник сигнала (7). .

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициента гармоник огибающей амплитудномодулированного сигнала, состоящее из последовательно соединенных генератора низкой частоты, аттенюатора и фазосдвигающего блока, выход которого подключен к первому входу сумматора, а также генератора высокой частоты с модулирукхцим входом и амплитудного детектора, отличаю- щ е е с я тем, что, с целью увели- че{шя точности и производительности измерений, дополнительно вводятся переключатель, источник постоянного тока, дифференциальный усилитель и измеритель нелинейных искажений, причем выход фазосдвигающего блока под- f5 кажеиий.

Редактор И.Горная Заказ 2858/40

Составитель Н.Михалев

Техред Л.ОлийныкКорректор Г.Решетник

Тираж 730Подписное

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

ключен к пар вому входу сумматора че-. рез первую клемму переключателя, вторая клемма которого подключена к первому входу дифференциального усилителя, выход источника постоянного тока подключен к второму входу сумматора, выход генератора низкой частоты подключен к модулирующему входу генератора высокой частоты, выход которого подключен к третьему входу сумматора, выход сумматора подключен к второму входу дифференциального усили - теля, выход которого подключен к входу измерителя нелииейных ис

Устройство для изме1)ения коэффициента гармоник огибающей амплитудяо- модулированного сигнала содержит генератор 1 низкой частоты, генератор 2 высокой частоты, аттенюатор 3, фазо- сдвигающий блок 4, переключатель 5, сумматор 6, источник 7 постоянного тока, детектор 8 огибающей, широкополосный дифференциальный усилитель 9, измеритель 10 нелинейных искажений. Изобретение повышает точность и производительность измерений за счет ис ключения влияния нелинейности статической характеристики детектора. 1 ил. ел с ро Ьэ is3 1а