Устройство для измерения частотной неравномерности группового времени запаздывания преобразователей частоты Советский патент 1987 года по МПК G01R25/02 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для создания специализиро- ванньрс панорамных измерителей нерав- номерностей частотных характеристик группового времени запаздывания.

Целью изобретения является повышение точности измерения частотной неравномерности группового времени запаздывания.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для измерения частотной неравномерности группового времени запаздывания (ГВЗ) преобразо- вателей частоты; на фиг.2 - структурная схема измерителя ГВЗ.

Устройство для измерения частотной неравномерности ГВЗ преобразователей частоты содержит генератор 1 качаю- щейся частоты (ГКЧ), исследуемый преобразователь 2 частоты, частотно-мо-, дулированный (ЧМ) генератор 3, час- . тотный демодулятор 4, селективный усилитель 5, амплитудные детекторы 6 и 7, аналоговый делитель 8, интегратор 9, дифференциатор 10, измеритель 11 группового времени запаздывания (ИГВЗ), широкополосный дифференциатор 12 и амплитудный демодуля- тор 13.

При этом выход ГКЧ 1 соединен с гетеродинным входом исследуемого преобразователя 2 частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом ЧМ генератора 3, а выход через последовательно соединенные частотный демодулятор 4, селективный усилитель 5 и первый амплитудный детектор 6 подключен к входу числителя аналогового делителя 8, вход знаменателя которого через второй амплитудный детектор 7 подключен к выходу исследуемого преобразователя 2 частоты, а выход аналогового делителя 8 соединен с сиг- нальным входом интегратора 9, выход которого соединен с индикаторным входом ИГВЗ 11, модулирующий выход которого соединен с входом ЧМ генератора 3, а выход сигнала U качания частоты ИГВЗ соединен с входом ГКЧ 1 и входом дифференциатора 10, выход которого подключен к управляющему входу интегратора 9.

Частотный демодулятор 4 состоит из последовательно соединенных широ- кополосно1 о дифференциатора 12 и амплитудного демодулятора 13.

5

0 5 0

Q

5

5

ИГВЗ 11 (фиг.2) содержит передатчик 14, приемник 15 и индикатор 16, первый вход котор.ого соединен с выходом приемника 15, выход модулирующей частоты передатчика 14 соединен с входом приемника 15 и является модулирующим выходом ИГВЗ 11, а выход сигнала качания частоты соединен с синхронизирующим входом индикатора 16 и является выходом сигнала качания ИГВЗ 11, кроме того, выход ЧМ передатчика является одноименным выходом ИГВЗ 11, а измерительный вход индикатора является одноименным входом ИГВЗ 11.

Частотньш демодулятор 4 должен работать в полосе усилителя промежуточной частоты исследуемого преобразователя 2 частоты. Поэтому широкополосный дифференциатор 12 должен быть построен с использованием широкополосного дифференциального усилителя.

Устройство для измерения частотной неравномерности ГВЗ преобразователей частоты работает следующим образом.

Генератор ГКЧ 1 вырабатывает сиг- Нал, линейно изменяющийся по частоте:

u;(t)U,,t+Cf,(t) , (1)

dOr(t)

где (/t; oi --т:: скорость- перестройки частоты;

C|r(t) - фазовые флуктуации сигнала ГКЧ 1 .

; Этот сигнал поступает на гетеродинный вход исследуемого преобразователя 2 частоты, на сигнальный вход которого подается частотно-модулированный сигнал от генератора 3: и (t)(sinQt+q j(t) , (2)

лсо

где ft - - индекс частотной модуляции;

q j.(t) - фазовые флуктуации сигнала ЧМ генератора 3,; С1 2 u F - модулирующая частота.

Сигнал промежуточной частоты на выходе исследуемого преобразователя 2 частоты может быть записан в виде: U c(t)Kn,(cD,,)Uc;sin u t+psin lt+ + аг fQj + fi(co,,)+4 e(,)(t)-q-rCt)},(3)

где К (пч- коэффициент преобразования исследуемого преобразователя 2 частоты;

) - фазовый сдвиг .огибающей, вносимый входны n(nu)

ми цепями исследуемого преобразователя 2 частоты на преобразуемой частоте и ,

Qtj.(U|,) - фазовый сдвиг огибающей, вносимый цепями промежуточной частоты СО „ц (полосовым фильтром, усилителем иссле- IQ дуемого преобразователя 2 частоты); ГВЗ тракта промежуточной частоты исследуемого преобразователя 15 2 частоты;

(Wj,) - ГВЗ входных цепей исследуемого преобразователя 2 частоты; 0)(со„ц) - фазовый сдвиг, вносимый исследуемым преобразователем 2 на частоте «пц .

В вьфажении (3) в огибающей отсуттвует составляющая, обусловленная 25 еравномерностями РВЗ генератора каающейся частоты (являющегося гетероином), так как известно, что произольное изменение фазы немодулирован-CM

См

20

него по амплитуде гетеродинного сиг- зо (t)Kc. (Q)Kt,p(Ony „ ( нала не влияет на фазу огибающей.

. iC) (сОрЛ О )(cO( t) Л

Сигнал с выхода исследуемого преобразователя 2 поступает на частотный демодулятор 4, т.е. на вход широкополосного дифференциатора 12, сигнал на выходе которого имеет вид:

, |

)

dy(t.

dt

к

AHf

.и,„{..,.р.,) ,.dt.i2.itl).j,n(

40

) +

.Ct)) 45

пч +

(ипч(:)) + Ч л,у,ф() jt

43.(U S.-.U). .„.

+psin nt+Qr,«(u)+ac,(OnJ+M,(n)

+ (Wn«)+4 c«(On4) + 4 c(t)-q ,(t), где Кдиср - коэффициент передачи дифференциатора 12;

Сд, - постоянная времени дифференцирующей цепочки дифе- ренциатора 12; Cf д,ф (П) - фазовьв сдвиг, вносимый

50

gg

гдиф

дифференциатором на частоте огибающей гг. ;

Срд (и„) - фазовый сдвиг, вносимый

дифференциатором на частоте сОр .

Демодулируя сигнал (4) амплитудным демодулятором 13, на выходе частотного демодулятора А, получим К,

иАем()К,(со„,)

(г,ч)х

сопч+рап +

(lit)) dt

. Sk«te.(b)), (.С„(и,) ,.(0)с,„(П)51.а9..Ш

d(,(t). dtf,.(t) dt dt

(5)

где

() - АЧХ амплитудного де

модулятора 13; 45з(О) - фазовый сдвиг, вносимый частотным демодулятором 4 на частоте огибающей Q.

Сложный сигнал (5), содержаний полезную составляющую частоты П, поступает на узкополосный селективный усилитель 5, на выходе которого получим :

(t)Kc. (Q)Kt,p(Ony „ (

х(С

ДИф

. iC) (сОрЛ О )(cO( t) Л

35

40

+ 45

X cos it+a tc«(cOc) + nT(o,(t)) + + ,() + Ч с(0), -(6)

где К (О.) - коэффициент передачи

° селективного усилителя

5 на частоте f2 ;

Ч сч) фазовый сдвиг, вносимый селективным усилителем 5 на частоте Q.

Детектируя амплитудным детектором 6 сигнал (6) и выделяя низкочастотную составляющую, на его выходе получим

(П)

U,,.K(a3,,).K,,.K,

,. / 4rd i:tM())

xUc (-АИ UU)5-

Кп, (пч)х

(cO,j(t)n

аГ J

(7)

где К - коэффициент передачи амплитудного, детектора 6. Так как средняя частота со в интервале времени измерения остается постоянной, то второе слагаемое в

квадратных скобках выражения (7) можно считать малым по сравнению с первым и им пренебречь:

пч (пч)х

aj. К,К,,(«

пи ()К ,

xU,

С- АИФ-ЬСО)

dec«ton,(t))

(8)

-ctr, jjt

При линейной перестройке частоты ГКЧ 1 и при постоянстве средней час- тоты cOj. генератора 3 промежуточная частота

C0n4(t) с- го - Ci.t, (9) где - начальная частота ГКЧ 1 .

Дифференцируя выражение (9), полу- чим

dWn/t) dt

-об.

(10)

Не учитывая знак, из выражения (8) и (10) следует

и

к

A-i

хк„ (у„м )и,

Кцд(пч)Кд,р К,(й) X (11)

(ч Й- Г(.(сОпЧ (t))

(..ш).о6- --дуИз выражения (11) следует, что выходной сигнал амплитудного детектора 6 прямо пропорционален производной ГВЗ исследуемого преобразователя 2 и произведению коэффициентов передачи преобразователя 2 частоты, частотного демодулятора А, а также входящего в него широкополосного дифференциатора 12 и амплитудному значению U- выходного сигнала ЧМ генератора 3.

Чтобы полученный далее измерительный сигнал не зависел от АЧХ исследуемого преобразователя 2 частоты - Kn((), от АЧХ частотного демодуля- тора - .|() и от изменений амплитуды Uj. сигнала ЧМ генератора 3, вьсходной сигнал U (t) исследуемого преобразователя 2 детектируется амплитудным детектором 7, причем на его выходе выделяется постоянная составляющая

-пчЖп, (со„,)и,„, (12) (со„) - АЧХ амплитудного детектора 7 в рабочей полосе на промежуточной частоте. После деления сигнала и. . Кд, (г

где К

,

нал и

аД

на выходе аналогового делителя 8 получим

П ( .liiiDiLiv V (ci ) ( V UA.. )-К(пЛ .)(

,„)Ё2с.м 1(01.(13)

Полученное напряжение интегрируется синхронизируемым интегратором 9 в течение каждого периода частоты качания :

BblK

t Kn|u

К.-К,.. (

лг ЧА Ч де, (t)dt K ---т--

А(

К. ,(«„,)

5

0

5

0

5 0

5

0

5

хКд,рК,(П)(д,,йСО) ге (Oo,)+Ua. (1) где и - постоянная составляющая интегрирования, которая при измерении неравномериостей ГВЗ не изменяет конечного результата;

К, - коэффициент передачи интегратора 9.

Для повышения точности отношение )/Кд (сЗпц) в полосе промежуточных частот необходимо сделать постоянным, независимым от значения (сОпк) Д ЛЯ чего АЧХ частотного демодулятора 4 и амплитудных детекторов должны быть соответствующим образом подобраны.

В этом случае переменная составляющая выходного напряжения интегратора 9 при его синхронной работе с ГКЧ 1 будет отображать частотные неравномерности ГВЗ исследуемого преобразователя 2 частоты.

Работа интегратора 9 синхронизируется импульсами, полученными на выходе дифференциатора 10, за счет дифференцирования пилообразного напряжения ГКЧ 1.

Формула изобретения

Устройство для измерения частотной неравномерности группового времени запаздывания преобразователей частоты, содержащее генератор качающейся частоты, выход которого соединен с гетеродинной входной клеммой для подключения исследуемого преобразователя частоты, измеритель группового времени запаздывания, выход сигнала качания частоты которого соединен с входом генератора качающейся частоты, частотно-модулированный генератор, вход которого соединен с модулирующим выходом измерителя группового времени запаздывания, а выход подключен к сигнальной входной клемме для подключения исследуемого преобразователя частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные частотный демодулятор, селективный усилитель и первый амплитудный детектор, а также второй амплитудный детектор, аналоговый делитель, интегратор и дифференциатор, причем выход сигнала качания частоты измерителя группового времени запаздывания через дифференциатор подключен к управ- ляющему входу интегратора, выход которого соединен с входом индикатора измерителя группового времени запаздывания, а сигнальный вход подключен к выходу аналогового делителя, вход числителя которого соединен с выходом

М

Un

Составитель Ю.Макаревич Редактор А.Лежнина Техред И,Попович Корректор . Рошко

Заказ 4126/43 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.

первого амплитудного детектора, а вход знаменателя подключен к выходу второго амплитудного детектора, вход которого соединен с входом частотного демодулятора и выходной клеммой для подключения исследуемого преобразователя частоты, частотный демодулятор содержит последовательно соединенные широкополосный дифференциатор и амплитудный демодулятор.

/4

дмхоВ

l/ffx. Uf t t fformaflu

Фие.2

Изобретение может быть использовано для создания панорамных измерений неравномерностей частотных характеристик группового времени запаздывания. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, частотно-модулированный генератор 3, измеритель 11 группового времени запаздывания, широкополосный дифференциатор 12 и амплитудный демодулятор 13. Для достижения цели введены частотный демодулятор 4, селективный усилитель 5, амплитудные детекторы 6 и 7, аналоговый делитель 8, интегратор 9, дифференциатор 10 и образованы новые функциональные связи. 2 ил. 00 00