Способ определения группового времени запаздывания в рабочей полосе радиотехнического фильтра Советский патент 1987 года по МПК G01R27/28 

134

Изобретение относится к радиофи- .зическим измерениям и может быть использовано для определения электро- физ.ических параметров радиотехнических фильтров,в частности для определения группового времени запаздывания (ГВЗ) пьезокерамических фильтров или его неравномерности (НГВЗ),

Цель изобретения - повышение раз- решающей способности измерения, а также упрощение процесса измерения,

Способ осуществляется следуюпщм образом.

Отклик радиотехнического фильтра на подаваемый ЧМ сигнал представляет собой AM сигнал, огибающая которого может быть представлена в виде ряда Фурье, содержащий гармоники частоты модуляции. Если соблюдается условие достаточной малости амплитуды модуляции и частоты модуляции, амплитуда гармоники частоты модуляции в спектре указанного сигнала пропорциональна производной АЧХ для данной частоты несущей, С ростом частоты модуляции все более нарушается условие ее малости, что ведет к возрастанию искажений наблюдаемого сигнала.

В соответствии с теорией прохожде- ния частотно-модулированного сигнала через резонансный контур известно, что при условиях, допускаюпщх отбра- сьшать в рядах, описывающих такой сигнал, все члены ряда, кроме первого демодулированного сигнала, посту- пивщего с выхода контура, можно представить

X.

1

,

()

+ г1

(IVJ

де ЬО

Т,

о а - к„ девиация частоты; групповое время запаздывания контура;

обобщенная расстройка контура;

частота модуляции; коэффициент передачи при дег тектировании и выделении из спектра ЧМ сигнала первой гармоники частоты модуляции.

Основными условиями справедливости пренебрежения членами ряда высших порядков является достаточная малость расстройки контура, девиации частоты и частоты модуляции, т.е.

2 (.со -cjp )

лез о,

Q

ат,

где СОр - резонансная частота контура;

Q - добротность контура. Если частоту С2 уменьшить в еще большей степени, выражение в квадратных скобках можно принять равным единице, и тогда, определив значения величин Kn,iM х„ и Uo, можно опре

JUI.X/ 05

делить групповое время запаздьшания

3 .

Однако, коэффициент передачи в

реальных случаях мал, и поэтому разрешающая способность и точность такого способа определения Т не велика. Для повыщения разрешающей способности определения значения Е з следует сделать два измерения амплитуды Uq при двух значениях частоты модуляции- Q, и Q. Если a настолько мало, что выражение в квадратных скобках можно заменить единицей,- формула определения

1 + х

-л. О

Чтобы добиться большей разрешающей способности, необходимо измерения производить вблизи границы полосы пропускания, а частоту О. выбирать, например, в .10 раз более высокой, чем частоту О, , не нарушая указанные условия ( О. о ),

Указанное относится к простому случаю резонансной системы - резонансному колебательному контуру. Однако, в подавляющем большинстве практических случаев АЧХ фильтра в окрестности

экстремумов, а также в окрестности экстремумов производных АЧХ могут быть рассмотрены как АЧХ отдельных резонансных контуров, каждый со своим ,, определяемым по указанной методике.

В этом случае по всплескам амплитуды Un по сравнению с амплитудой a, судят об участках АЧХ, для которых характерна изрезанность фазочастотной характеристики с одновременной оценкой ее крутизны, т.е, величины Г,. ,

На чертеже приведена структурная схема устройства, которое реализует редлагаемый способ.

Устройство содержит генератор 1 ВЧ, к входу которого подключен выход генератора 2 НЧ, а к выходу- частотомер 3 и вход исследуемого фильтра 4, выход последнего соединен с входом ВЧ детектора 5, а выход последнего соединен с входом селективного усилителя 6, настроенного на первую гармонику частоты модуляции, выход селек- тинного усилителя соединен с входом НЧ детектора 7, выход которого соединен с входом самописца .8 и входом вольтметра-индикатора 9.

Устройство работает следующим об- разом.

ЧМ сигнал с выхода генератора 1 ВЧ подают через согласующие резисторы на вход исследуемого фильтра 4 и на вход частотомера 3, сигнал с выхо- да фильтра 4, предварительно усиленный, подают на вход ВЧ детектора 5, а сигнал с выхода последнего подают на вход селективного усилителя 6, настроенного на первую гармонику часто- ты модуляции, сигнал с выхода селективного усилителя 6 подают на вход НЧ детектора 7, а сигнал с выхода последнего подают на вход самописца 8 и вход вольтметра-индикатора 9,

В качестве НЧ генератора используют генератор ГЗ-33, ВЧ генератора - модернизированный измеритель АЧХ Х1-48, частотомера - ЧЗ-34А, усиление ВЧ сигнала осуществляется с помощью усилителя УЗ-29, селективного усилителя У2-8, НЧ детектора и вольтметра- индикатора , Для осуществления фазо- чувствительного детектирования (по необходимости) в качестве НЧ детектора используют синхронный детектор СД-1, подключенный к выходуусилителя У.-8, а опорный сигнал на него поступает с выхода генератора ГЗ-33.

. При экспериментах измеряет я .43 пьезоэлектрического резонатора, возбуждаемого на частоте около 5600 кГц - на толщинных колебаниях. Для этого определяют его полосу пропускания на уровне , которая составляет величину около 12 кГц, т.е.

II

л

0

2,5-10

-5

С.

1Г-12 10

Затем применяют предлагаемый способ измерения о . При наблюдении за амплитудой первого максимума производной АЧХ резонатора при f,, 510 Гц

и f 3 кГц установлено, что исследуемый максимум сигнала наблюдается на частоте 5655 кГц и при Гмг 3 кГц

возрастает на величину

г F - - 1 иГ

0,17 при погрешности измерения около 15%. Калибровка усилителя осуществляется на одинаковый уровень первого максимума производной АЧХ калибровочного резонатора с малым значением t, . По известным f , и заданной расстройке хо 0,7 с помощью приведенных формул найдено,что с 2, с.

Таким образом, получены результаты определения одной и той же величины разными способами, совпадающие в пределах погрешности измерения.

Формула изобретения

2п 25

30

35

Способ определения группового времени запаздьшания в рабочей полосе радиотехнического фильтра, основанный на подаче на исследуемый фильтр частотно-модулированного сигнала, у которого несущую частоту выбирают с заданной расстройкой Хд в рабочей полосе фильтра, а частоту модуляции Я. и девиацию частоты выбирают таким образом, чтобы они были меньше, чем обратная величина / измеряемого группового времени запаздывания фильтра, дальнейшем высокочастотном детектировании выходного сигнала фильтра, выделении из спектра продетекти- рованного сигнала первой гармоники частоты модуляции, низкочастотном де40 тектировании указанной гармоники и измерении ее амплитуды Пд, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерения и упрощения процесса измере45 ния, определение амплитулы гармоники производят при двух отличающихся в п 1 раз значениях частоты модуляции С2,, Г2, при сохранении постоянными девиации частоты, расстройки и

50 коэффициента Кд усиления между вьпсо- дом фильтра и измерителем амплитуды и далее с помощью измеренных значений амплитуд Un и Un определяют группо55

вое время запаздывания по формуле

.2

1 + X

12 Qi

д

и

Изобретение относится к радиофизическим измерениям и служит для повышения разрешающей способности и упрощения процесса измерения. Устройство, реализующее способ, содержит генераторы ВЧ и НЧ 1 и 2, частотомер 3,. ВЧ-детектор 5, селективньш усилитель 6, НЧ-детектор 7, самописец 8 и вольтметр-индикатор 9. На исследуемый фильтр 4 подают частотно-модулированный сигнал с определенными несущей частотой, частотой модуляции и девиацией частоты. Затем проводят высокочастотное детектирование выходного сигнала фильтра 4. После этого из спектра продетектированного сигнала выделяют первую гармонику частоты модуляции посредством низкочастотного детектирования указанной гармоники и измеряют ее амплитуду. Определение амплитуды гармоники производят при двух отличающихся в п 1 раз значениях частоты модуляции. Девиация частоты, расстройка и коэффициент усиления между выходом фильтра 4 и Л измерителем амплитуды при этом остаются постоянными. Посредством измеренных значений амплитуд определяют груп- ,., повое время: запаздывания по формуле, s; приведенной в описании.1 ил.