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

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиотехнических измерительных устройствах, предназначенных для непосред ственных измерений девиации частотно-модулированных (W) сигналов.

Цель изобретения - повышение быстродействия измерения девиации частоты.

Поставленная цель достига.ется введением в устройство второго блока фазовой дискриминации, коммутаторов, схем вьщеления модуля напряжения и компаратора, позволяющих автоматизировать процесс измерения девиации частоты и сэкономить время, необходимое для осуществления ручной настройки .

На фиг,1 изображена схема устройства; иа фиг.2 и 3 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит блоки 1 и 2 фазовой дискриминации, линию 3 задержки, вход которой соединен с источником входного сигнала, а -выход - с первым входом блока 1 фазовой дискриминации, второй вход которого подключен через фазовращатель 4 к источнику входного сигнала, и с первым входом блока 2 фазовой дискриминации, второй вход которого соединен с источником входного сигнала, коммутатор 5, первый вход которого соединен с вторым выходом блока 1 фазовой дискриминации, а второй вход - с вторьм выходом блока 2 фазовой дискриминации. Первый выход блока 1 фазовой дискриминации подключен к первому входу коммутатора 6 и к входу фильтра 7, выход которого через схему 8 вьщеления модуля напряжения подключен к первому входу компаратора 9 а первый выход блока 2 фазовой дискриминации подключен к второму входу коммутатора 6 и к входу фильтра 10, выход которого через схему II выделения размаха напряжения подключен к второму входу компаратора 9, выход которого соединен с третьими входами коммутаторов 5 и 6.

Устройство содержит также блок 12 измерения размаха напряжения, вход которого соединен с выходом коммутатора 6, а выход - с первым входом схемы 13 деления, второй вход которой подключен к выходу коммутатора 5 и индикатор 14 девиации частоты, вхо

5

которого подключен к выходу схемы 13 деления,

Устройство работает следующим образом.

Линия 3 задержки и блок 2 фазовой дискриминации образуют первый частотный детектор, дискриминационная характеристика которого на первом выхо- Q де блока 2 описывается следующим выражением :

и (о)) А ( /cos |( - / sin -j-p.

где.Л - амплитудный множитель;

Т - время задержки сигнала ли нией 3; и) частота входного сигнала, напряжение которого определяется соотношением И А sinolt. 0 Зависимость Т1 (сО) приведена на фиг.2 а.

Второй частотный детектор образован линией 3 задержки, фазовращателем 4, вносящим фазовый сдвиг 90°, 5 и блоком 1 фазовой дискриминации, дискриминационная характеристика которого на первом выходе блока 1 описывается следующим выражением:

и, 4j)A(l/cos(+ |)/-/sin()

Зависимость U (о)) приведена на фиг.2 а.

При поступлении на вход устройства ЧМ-сигнала оба частотных детектоg pa его детектируют, при зтрм линейное детектирование осуществляется: тем частотным детектором, у которого спектр входного сигнала попадает на линейный участок его дискриминацион0 ной характеристики.

Из фиг.2 а видно, что благодаря фазовому сдвигу на 90, вносимому фазовращателем 4, обе дискриминационные характеристики смещены одна от5 носительно другой таким образом, что центры линейных участков (точки перехода через ноль) соответствуют пикам другой характеристики и наоборот. Таким образом, для любой входной .

0 частоты один из частотных детекторов всегда осуществляет линейное детектирование входного сигнала (при условии ди), где лсОс - девиация частоты входного сигнала, Atx) - разg ность частот между двумя пиками дискриминационной характеристики). Выбор сигнала того или иного частотного детектора осуществляется коммутатором 6, которым управляет компа3 - 13 ратор 9. На второй вход компаратора 9 через фильтр IО и схему 11 выделения модуля напряжения поступает модуль постоянной составляющей напряжения на выходе первого частотного детектора. На первьй вход компаратора 9 через фильтр 7 и схему 8 вьщеле- ния модуля напряжения поступает модуль постоянной составляющей напря- жения на выходе второго частотного детектора. Если при этом абсолютное значение постоянной составляющей напряжения на выходе первого частотного детектора меньше соответствующего напряжения на выходе второго, то выходной сигнал с первого частотного детектора через коммутатор 6 поступает блока 12 измерения размаха напряжения. В противном случае сраба- тьшает компаратор 9, коммутатор 6

переключается, и на его первый вход поступает сигнал с выхода второго чатотного детектора. Так как меньшее значение I постоянной составляющей напряжения на выходе частотного детектора соответствует и более точному детектированию входного сигнала, то на выходе коммутатора 6 всегда присутствует сигнал с выхода того частотного детектора, который осуществляет линейное детектирование для всех значений и). В блоке 12 измерения размаха напряжения вьщеляются пиковые напряжения положительной и отрицательной полуволн сигнала переменной составляющей напряжения на выходе коммутатора 6 - U и .З). Выходное напряжение блока 12 равно размаху переменной составляющей на выходе коммутатора 6 и определяется следующим выражением:

и,

М это

и.

- IL

-. , и . о Гц/В - -крутизна

Г1 (ч

ная это напряжение и крутизну риминационной характеристики, о определить девиацию частоты ного сигнала

Ли) б и,.. ,

дискриминационной характеристики, ко-, торая может быть определена из фиг.2 а как ли

1.11 - поправочный козффици- ент, учитьшающий не- , линейность дискриминационных характеристик вблизи пиков этих

8-

J ---

К

0

характеристик, § - крутизна в точке перехода через ноль. Таким образом, для определения крутизны необходимо знать До) и А. .ЛиЬ зависит от времени Т задержки сигнала линией 3 задержки и определяется как &uJ

..

t

Для определения А рассмотрим напряжение на вторых выходах блоков 1 и 2 фазовой дискриминации, которые определяются следующими выражениями:

и (aj)A(tCOS(| - t |)( +|sin()l ),

U2(«))A( + Isin 1).

Зависимости U (fJ) и U (a)) привеДИу

Ч.1(-)с

дены на фиг.2 б. Кз фиг.2 б видно, что напряжения и (о)) и И ((sj) практически постоянны в широкой полосе частот вокруг точек 5 перехода через ноль соответствующих дискриминационных характеристик и равны 1/2 А. Зная это напряжение, легко можно определить девиацию частоты входного сигнала

(У1

, , г,

где .

. Ягк

Операция деления осуществляется 5 схемой 13 деления, на управляющий пер вый вход которой в качестве делителя .через коммутатор 5 поступает напряжение с выхода блока 2 фазовой дискриминации либо с второго выхода бло- 0 ка 1 фазовой дискриминации, равное ;1Г.А. Напряжение на выходе схемы 13 деления

Удг J2A

Ц

1

|Удг

(1)

45 прямо пропорционально девиации частоты входного сигнала и постзшает на индикатор 14 девиации частоты, отградуированный в единицах девиации частоты.

50 Устройство обеспечивает измерение девиации частоты . ЧМ-сигналов с произвольным законом модуляции, так как измеряет разность частот, соответствующих минимальному и максимальному

55 значениям модулирующего сигнала, независимо от его формы, при этом отпадает необходимость в ручной настройке фазовращателя с целью опреде- . ления момента точной настройки, что

сокращает время измерения девиации частоты входного сигнала.

Формула изобретения

Устройство для автоматического измерения девиации частоты, содержащее линию задержки и фазовращатель, входы которых соединены с входом устройства, два фильтра, блок фазовой дискриминации, первый вход ко- торогр соединен с выходом линии задержки, второй вход -.с выходом фазовращателя, а- выход - с входом первого фильтра, блок измерения размаха напряжения, выход которого соединен с первьм входом схемы деления, выход которой соединен с входом индикатора девиации частоты, отличающееся тем, что, с целью повьшения быстродействия, в него введены второй блок фазовой дискриминации, первый вход которого соединен с выходом линии задержки, а второй вход которого соединен с входом уст352391 :6

ройства, первьй коммутатор, первый вход которого подключен к первому выходу первого блока фазовой дискриминации, второй вход - к первому выходу второго блока фазовой дискриминации, а выход - к входу блока измерения размаха напряжения, второй коммутатор, первый вход которого под1Q ключей к второму выходу первого блока фазовой дискриминации, второй вход -,к второму выходу второго блока фазовой дискриминации, а выход - к второму входу (хемы деления, ком15 паратор, первый вход которого через первую схему вьщеления модуля напряжения подключен к выходу первого фильтра, а второй вход которого через последовательно соединенные вторую

20 схему выделения модуля напряжения и второй фильтр подключен к первому вы- ходу второго блока фазовой дискриминации, причем выход компаратора соединен с третьим входом первого ком25 мутатора и третьим входом второго коммутатора.

Изобретение может быть использовано в радиотехнических измерительных устройствах, предназначенных для непосредств.енного измерения девиации частотно-модулированных сигналов. Цель изобретения - повьппение быстродействия измерения девиации частоты- достигается введением в данное ройство второго блока 2 фазовой дискриминации, коммутаторов 5 и 6, ка 8 выделения модуля напряжения и компаратора 9. Кроме того, оно содер-, жит линию 3 задержки, фазовращатель 4, фильтры 7 и 10, схему 11 выделения размаха напряжения, блок 12 измерения размаха напряжения, схему 13 деления, индикатор 14 девиации частоты. Введение указанных схем и блоков позволяет автоматизировать процесс измерения девиации частоты и сократить время, необходимое для ручной настройки. 3 ил. е S (Л qsue.l

4 и

)

о

-ft

Uil

g-ft

cuo./p

L i/:v: f :

fi

I 7 У X / Xу XIX /

:NQZ:Nk ZN

.ЖV.

1

&)

Фиг.г

ш

y

Um

Й/

0

7

Фиг. 5