Устройство для измерения девиации частоты Советский патент 1987 года по МПК G01R23/12 

Изобретение относится к электроизме- ренням и предназначено для измерения девиации частоты сигналов с произвольным законом модуляции.

Цель изобретения - повышение точности измерений при одновременном расширении диапазона рабочих частот устройства за счет стабилизации центров линейных рабочих участков детекторной характеристики устройства относительно нулевой линии, что осуществляется в широком диапазоне входных частот.

На фиг. 1 изображена функциональная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство содержит блок фазовой дискриминации, блок 2 выделения размаха напряжения, фильтр 3, схему 4 деления, индикатор 5 девиации, вход которого подключен к выходу схемы 4 деления, первый вход которой соединен с выходом блока 2 выделения размаха напряжения, а ее второй вход - с выходом фильтра 3, причем первый и второй выходы блока 1 фазовой дискриминации подключены соответственно к входу блока 2 выделения раз маха напряжения и входу фильтра 3.

Кроме того, устройство содержит линию 6 задержки, фазовращатель 7, регулируемые а.ттенюаторы 8 и 9, амплитудные детекторы 10 и 11, блок 12 вычитания и второй фильтр 13, выход которого соединен с управляющими входами первого 8 и второго 9 регулируемых аттенюаторов, выходы которых подключены соответственно к входу линии 6 задержки и входу фазовращателя 7. Выход линии 6 задержки подключен к входу первого амплитудного детектора 10, а выход фазовращателя 7 - к входу второго амплитудного детектора 11. Выходы первого К) и второго 11 амплитудньлх детекторов подключены соответственно к первому и второму входам блока 12 вычитания, выход которого подключен к входу Е торого фильтра 13. Информационные BXOZIBI регулируемых аттенюаторов 8 и 9 подключены к входу устройства, а выходы линии 6 задержки и фазовращателя 7 подключены соответственно к первому и второму входам блока 1 фазовой дискриминации.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на вход устройства подается сигнал, напряжение которого

A-sin wl .

Тогда на выходе линии 6 задержки напряжение и.меет вид

Ur А sin w(t-- т), где т - время задержки сигнала линией 6

задержки.

Предположим, что фазовый сдвиг, вчсси- мый регулируемым фазовращателем 7, равен нулю. Тогда на первом и втором выходах блока 1 фазовой дискрими1-:ации сигналы имеют вид:

( I cosf

. OJT

sm -2

шт

Ц, А( I cos I -1sin(ОТ

Из фиг. 2и видно, что напряжение Ui(w) на первом выходе блока 1 фазовой дискриминации имеет такую зависимость от частоты входного сигнала, которая состоит из периодически повторяющихся линейных участков, причем разность частот между двумя соседними горбами Ао) определяется только временем задержки сигнала линией 6 задержки, а именно

А со

JL т

5

0

5

П

5

0

5

0

5

На фиг. 26 представлено напряжение на втором выходе блока 1 фазовой дискриминации. Вблизи точек перехода Ui((o) через нулевой уровень напряжение Us практически постоянно, гфи этом

и.

Из приведенных соотношений следует, что крутизна детекторной характеристики устройства (точнее блока фазовой дискриминации) равна

S 2Ak/ AU/,

где k 1,1 -поправочный коэффициент, учитывающий нелинейности, имеющие место для зависимости Ui (w).

Последнее соотношение точно определяет крутизну детекторной характеристики 01 (ш) в точках ее перехода через нулевой уровень.

Если на вход устройства подается ЧМ-сиг- нал, несущая частота которого м-, а девиация равна Дсо-, то устройство проводит его обработку следующим образом.

Посредством регулируемого фазовращателя 7 Осуществляется смещение зависимости Ьч(со) и Uz(w) до совпадения с одной из ближайпдих точек перехода характеристик через пу,г(евой уровень, что показано пунктирной линией на фиг. 2а,б. Момент точной настройки определяется равенством нулю постоянной составляющей напряжения на первом выходе блока 1 фазовой дискриминации. Блок 2 выделения размаха напряжения устраняет постоянную составляющую напряжения (при наличии остаточной расстройки) и выделяет размах этого напряжения

и„ где C 2A-k-T/n -- постоянный коэффициент.

Таким образом, напряжение на выходе схемы 4 деления прямо пропорционально девиации частоты входного сигнала, а коэффициент пропорциональности определяется величиной т задержки сигнала в линии 6 задержки.

Сигнал с выхода схемы 4 деления подается непосредственно на вход индикатора девиации частоты, который отградуирован в соответствуюпшх единицах измерения.

Аттенюаторы 8 и 9, детекторы 10 и 11, блок 12 вычитания и второй фильтр 13 предназначены для устранения рассогласования сигналов на выходе линии 6 задержки и выходе фазовращателя 7 по постоянной составляющей напряжения этих сигналов. Это осуществляется следующим образом.

Сигналы с выходов линии 6 задержки и фазовращателя 7 после амплитудного детектирования соответственно в детекторах 10

держки, что устраняет необходимость в использовании специальных калибровочных средств при использовании достаточно стабильных линий задержки. Использование линии 6 задержки, фазовращетеля 7, аттенюаторов 8 и 9 позволяет получить щиро- кий диапазона рабочих частот. Кроме того, устройство обладает повыщенной точностью, так как уровни сигналов на входах блока 1 фазовой дискриминации стабилизированы.

и 11 подаются на входы блока 12 вычитания,ю Наличие указанной стабилизации уровней При наличии рассогласования этих сигналовсигналов позволяет также удешевить кон- фильтр 13 выделяет постоянную составляю-струкцию устройства и уменьшить его га- щую сигнала рассогласования, которая по-бариты за счет использования линии заступает далее на управляющие входы регу-держки и фазовращателя с более высокими лируемых аттенюаторов 8 и 9. В соответ-потерями и мекее стабильной зависимостью ствии с величиной рассогласования изме- коэффициента передачи от частоты проходя- няются коэффициенты передачи регулируе-щего через них сигнала, мых аттенюаторов, причем так, чтобы вели- ,- чина рассогласования стремилаь к нулю.Формула изобретения Требуемая зависимость коэффициентов пе-Устройство для измерения девиации часто- редачи от управляющего напряжения (напря-20 ты по авт. св. № 1288609, отличающееся жения рассогласования) представлена натем, что, с целью повыщения точности из- фиг. 3. Таким образом, во всем рабочем диа- мерений и расширения диапазона рабочих пазоне входных частот поддерживается ра-частот, в него введены два регулируемых венство входных напряжений блока I фазо-аттенюатора, два амплитудных детектора, вой дискриминации, что устраняет смещениеблок вычитания и второй фильтр, выход ко- центров дискриминационной (детекторной)25 торого соединен с управляющими входами характеристики устройства относительно ну-регулируемых аттенюаторов, выходы кото- левого уровня, обусловленное преимущественным ростом потерь в линии задержки по сравнению с потерями в регулируемом

рых подключены соответственно к входу линии задержки и входу фазовращателя, причем выход линии задержки подключен

фазовращателе, что имеет место при увели- , к входу первого .амплитудного детектора,

НУПЛНПЙ иЯГТОТМ R ПЙЧ /пктатр оиа о ouTvrvn /4%о-эгчопа in па i/ Dvrvn D-rnnnrr

чении ВХОДНОЙ частоты. В результате значительно расщиряется рабочий диапазон устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает измерение девиации частоты ЧМ-сигналов с произвольным законом их модуляции. При этом результат измерений зависит только от времени задержки сигнала линией 6 заа выход фазовращателя - к входу второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов подключены соответственно к первому и второму входам блока вычитания, выход которого подключен к входу второго фильтра, а информационные входы регулируемых аттенюаторов подключены к входу устройства.

держки, что устраняет необходимость в использовании специальных калибровочных средств при использовании достаточно стабильных линий задержки. Использование линии 6 задержки, фазовращетеля 7, аттенюаторов 8 и 9 позволяет получить щиро- кий диапазона рабочих частот. Кроме того, устройство обладает повыщенной точностью, так как уровни сигналов на входах блока 1 фазовой дискриминации стабилизированы.

Наличие указанной стабилизации уровней сигналов позволяет также удешевить кон- струкцию устройства и уменьшить его га- бариты за счет использования линии задержки и фазовращателя с более высокими потерями и мекее стабильной зависимостью коэффициента передачи от частоты проходя- щего через них сигнала, ,- Формула изобретения Устройство для измерения девиации часто- ты по авт. св. № 1288609, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности из- мерений и расширения диапазона рабочих частот, в него введены два регулируемых аттенюатора, два амплитудных детектора, блок вычитания и второй фильтр, выход ко- торого соединен с управляющими входами регулируемых аттенюаторов, выходы кото-

Наличие указанной стабилизации уровней сигналов позволяет также удешевить кон- струкцию устройства и уменьшить его га- бариты за счет использования линии задержки и фазовращателя с более высокими потерями и мекее стабильной зависимостью коэффициента передачи от частоты проходя- щего через них сигнала, ,- Формула изобретения Устройство для измерения девиации часто- ты по авт. св. № 1288609, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности из- мерений и расширения диапазона рабочих частот, в него введены два регулируемых аттенюатора, два амплитудных детектора, блок вычитания и второй фильтр, выход ко- торого соединен с управляющими входами регулируемых аттенюаторов, выходы кото-

рых подключены соответственно к входу линии задержки и входу фазовращателя, причем выход линии задержки подключен

к входу первого .амплитудного детектора,

о ouTvrvn /4%о-эгчопа in па i/ Dvrvn D-rnnnrr

а выход фазовращателя - к входу второго амплитудного детектора, выходы первого и второго амплитудных детекторов подключены соответственно к первому и второму входам блока вычитания, выход которого подключен к входу второго фильтра, а информационные входы регулируемых аттенюаторов подключены к входу устройства.

3

и

о

фие.З .

Изобретение относится к технике электроизмерений и предназначено для измерения девиации частоты сигналов с произвольным законом модуляции, является дополнительным изобретением к авт. св. № 1288609. Цель изобретения - повышение точности измерении при одновременном расширении диапазона рабочих частот устройства. Для достижения этой цели в устройство введены два регулируемых аттенюатора 8 и 9, два амплитудных детектора 10 и 11. блок 12 вычитания и второй фильтр 13. Устройство также содержит блок 1 фазовой дискриминации, блок 2 выделения максимума амплитуды напряжения, фильтр 3, схему 4 деления, индикатор 5 девиации частоты, линию 6 задержки и фазоврашатель 7. Во всем рабочем диапазоне входных частот в устройстве поддерживается равенство входных напряжений блока I фазовой дискриминации. Это устраняет смещение центров дискри.ми- национной характеристики устройства относительно нулевого уровня и значительно расширяет его рабочий диапазон. 3 ил. со to со СО о фиг.1 Го