Способ измерения сопутствующей фазовой модуляции в трактах с амплитудно-модулированными сигналами Советский патент 1988 года по МПК G01R23/20 

1448299

гармоники с помощью аттенюатора 8 и выходе фазового модулятора Ь измеря- фазовращателя 9 в фазовом модуляторе ют индекс сопутствующей фазовой мо- 5. Затем амплитудную модуляцию в ЛМ дуляции измерителем 7 девиации ча- генераторе 4 отключают ключом 2 и на стоты,, 3 ил.

Изобретение может быть использовано при измерении сопутствующей фазовой модуляции в прецизионных генераторах и источниках амплитудно- модулированных сигналов, при измерении сопутствующей фазовой модуляции, вносимой различными узлами и трактами передачи амплитудно-модулирован- ных сигналов. Цель.изобретения - повышение разрешающей способности и точности измерения малых значений сопутствующей фазовой модуляции (ФМ) при больших значениях коэффициентов амплитудной модуляции (Alt) - дости- ется благодаря использованию для компенсации составляющих вторых боковых частот (С0о+ , Qj, - 2П.) спектра АМ-сигнала и компенсации составляющих AM (вторых гармоник огибающей) на этих частотах с помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя.3. Это исключает влияние составляющих АИ на разрешающую способность и точность измерения сопутствующей ФМ. Кроме того, повышение точности достигается благодаря точному измерению М на вы ходе ФМ-модулятора 5 при выключенной AM в источнике АМ-сигнала с помощью девиометра, т.е. исключается погрешность за счет AM - (М-преобразования, Согласно способу измерения, синусоидальный сигнал V - V cos cot с выхода генератора 1 модулирующего напряжения пропускают через нелинейный функциональный преобразователь 3, вы- - .Д ходной сигнал которого U, 2IU cos(irt)t Ui подают на модулирующий вход АН-генератора 4. Регулировкой амплитудной и фазовой характеристик нелинейного функционального преобразователя 3 компенсируют составляющие второй гармоники огибающей АМ-сигнала. Компенсацию контролируют по анализато.ру 6 спектра. Дополнительно, для получения полной компенсации, компенсируют, эти (Л с: 00 Ю со со

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении сопутствующей фазовой модуляции в прецизионных генераторах и источниках амплитудно- модулированных сигналов, при измерении сопутствующей фазой модудяции, вносимой различными узлами и трактами передачи амплитудно-модулированны сигналов.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности и точности измерения малых значений сопутствующей фазовой модуляции при больших значе- ниях коэффициентов амплитудной модуляции.

Повышение точности и разрешающей способности измерения малых значений сопутствующей фазовой модуляции до- стигается благодаря использованию для компенсации фазовой модуляции составляющих вторых боковых частот ((LOo +2Я и cOo-2S2) спектра ампли- тудно-модулированного сигнала и ком- пенсации составляющих амплитудной модуляции (вторых гармоник огибающе.й) на этик частотах с помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя. Это исключает влия- ние составляющих амплитудной модуляции на разрешающую способность и точность измерения сопутствующей фазовой модуляции.

Кроме того, повьшгение точности достигается благодаря возможности точного измерения фазовой модуляции на выходе фазового модулятора при выключенной амплитудной модуляции в источнике амплитудно-модулированного сигнала с помощью девиометра, т.е. исключению погрешности за счет AM - W-преобразования.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы ройства для реализации способа; на фиг. 3 - пример выполнения регулируемого нелинейного функционального преобразователя.

Устройство для измерения фазовой модуляции и амплитудно-модулированны генераторах содержит последовательно соединенные генератор 1 модулирующего напряжения, выключатель 2, регулируемый нелинейный функциональный преобразователь 3, проверяемый АМ-генератор 4, фазовый модулятор 5 и анализатор 6 спектра, а также измеритель 7 девиации частоты.и последовательно соединенные аттенюатор 8 и фазовращатель 9, выход которого подключен к второму входу фазового модулятора 5,

Устройство (фиг. 2) для измерения сопутствующей фазовой модуляции в нелинейных четырехполюсниках содержит последовательно соединенные генератор 10 модулирующего напряжения, выключатель , регулируемый нелинейны функциональный преобразователь 12, A АМ-генетатор 13, первый фазовый модулятор 14, проверяемый четырехполюсник 15, второй фазовый модулятор 16, переключатель 17 и анализатор 18 спектра, к входу которого подключен измеритель 19 девиаций частоты, а также первый и второй аттенюаторы 20 и 21, первый и второй фазовращатели 22 и 23, при этом второй вьшод выключателя 11 через последовательно соединенные первьш аттенюатор 20 и пepвы фазовращатель 22 подключен к второму входу первого фазового модулятора 14, а выход генератора 10 через последовательно соединенные второй атте:нюатор 21 и второй фазовращатель 23 подключен к второму входу второго фазового модулятора 16.

Регулируемый нелинейный функциональный преобразователь (фиг, 3) содержит последовательно соединенные аттенюатор 24, удвоитель 25 частоты, второй аттенюатор 26 и сумматор 27,

31448299

второй вход которого является входом4-0°

преобразователя..Uj

Способ измерения сопутствующей фазовой модуляции в амплитудно-моду- лирЬванных сигналах осуществляют следующим образом.

Синусоидальньш (гармонический) сигнал о т генератора модулирующего напряжения U, U coscOt пропускают ю через нелинейный функциональный пре образователь. Сигнал искажается, в нем появляются гармоники частоты мо дуляции и

, оо

и. cos ()t.

номер

где i 1 2, 3,.,

частоты модуляции.

Сигнал (1) подают на вход АМ-генератора.

На выходе генератора, чае, формируется высокоч плитудно-модулированньй несущей частоте сОв с иск ном амплитудной модуляци ствующей фазовой модуляц

-t-цотг

+ 21 т,-cos (i-S2)t 21l«(() cosl()t +4 ;, i (- n.-oo -

и

U cosQot + I

+ ci)t + 2J- cos (c;)o«)t +

+ I cos (Wo+n)t -btf,- - I cos (c:)o-5)t -Cf. +

COS ( +

где m; - парциональные коэффициент амплитудной модуляции по i-гармоникам;

5 - индекс сопутствующей фазовой модуляции;

1,(р) - коэффициенты, являющиеся функциями Бесселя первого рода различных порядков (п 1, 2, 3...) от аргумента |5 I

ср; - фазовый сдвиг между огибающей амплитудно-модулиро- ванного сигнала по i-ой гармонике и модулирующей функцией сопутствзтощей фазовой модуляции. Поскольку в качественных АМ-гере- раторах значение индекса сопутствующей фазовой модуляции обычно мало () то при разложении (2) на синусоидальные компоненты по функциям Бесселя составляющими более высшего порядке ., чем единица, можно пренебречь. Кроме этого, для упрощения рассмотрим случай наличия в огибающе амплитудной модуляции только второй гармоники (i 2). С учетом этого, из (2) получаем

т,

COS («0+ 2Q)t + COS («о- 2Q)t +

и. cos ()t.

(1)

номер гармоники

где i 1 2, 3,.,

частоты модуляции.

Сигнал (1) подают на модулирующий вход АМ-генератора.

На выходе генератора, в общем случае, формируется высокочастотный ам- плитудно-модулированньй сигнал на несущей частоте сОв с искаженным законом амплитудной модуляции и сопутствующей фазовой модуляцией

(2)

21 cos (сОо+ 2a)t

+ CfJm,

4

cos г (MO- 2Q)t -Cfilj, (3)

Из (3) видно, что в амплитудио- модулировайном сигнале с сопутствующей фазовой модуляцией одновременно с составляющими вторых гармоник огибающей амплитудной модуляции (шестое и седьмое слагаеьме в фигурных скобках) содержатся составляющие сопут- ствующей фазовой модуляции (восьмое и девятое слагаемые) с теми же частотами (СОо 2flj,Qp- 2И) сдвигом по фазе Cf и амплитудами

mi

Анализал Х .ГИ Д ( /

тор спектра индицирует результирукицие амплитуды (и 4.1 и 1) боковых составляющих на частотах ОЭ + 2Q. и Од-2$2

Um 2

+ m,mjj3co8q,

V,

и

-2

Urn,

2

J m - m,inj Д coscf, +

;-.

w

в предлагаемом способе измерения регулировкой амплитудной и фазовой характеристики нелинейного функционального преобразователя компенсирут составляющие второй гармоники огибающей в амплитудно-модулированном сигнале, что соответствует случаю О для формул (3) и (Д) .

При этом условии из (4) следует, что амплитуды U. и U достигают минимума и равны

и

и, Ц

т,/

тъ 4

Далее, с помощью фазового модуля- тора в сигнал (3) с компенсированными гармониками искажений огибающей амплитудной ноцупяцщ вводится допол14482996

сопутствующей фазовой модуляции в (5) прототипе), которая для лучших анализаторов спектра составляет 3-5%. Это и соответствует 0,03-0,5 рад.

Э

Таким образом предлагаемый способ измерения позволяет на два порядка повысить разрешакяцую способность из-л мерения сопутствующей фазовой модуля-.

Таким образом предлагаемый способ измерения позволяет на два порядка повысить разрешакяцую способность из-л мерения сопутствующей фазовой модуля-.

нительная фазовая модуляция с модули- Q ции в амгшитудных модулированных сиг- рующей частотой {2 .налах.

Регулировкой амплитуды и фазй мо- в устройстве (фиг. 1), реализующем Дулирующего напряжения, подаваемого Иа фазовый модулятор, добиваются компредлагаемый способ, измерение сопутствующей фазовой модуляции в АМ-генеПенсации составляющих спектра Ц.,, раторах осуществляют следующим обраДо нуля. Это будет иметь место, когда дополнительная фазовая модуляция с

зом.

-.индексом 5 будет равна (Ь а

/сдвиг фаз дополнительной и сопутствз

, о

30

Синусоидальный сигнал от генератора 1 через выключатель 2 поступает на регулируемый нелинейньй функцио- кяцей фазовой модуляции равен 180. Q нальный преобразователь 13. МодулируПосле этого, амплитудную модуляцию ющий сигнал в блоке 3 искажается (1) в АМ-генераторе выключают. На выходе фазового модулятора будет фазомодули- рованный сигнал с индексом / сопутствующей фазовой модуляции. Величина ин-25 ющий вход АМ-генератора 4. На выходе индекса на выходе фазового модулятора проверяемого АМ-генератора 4, в об- измеряется любым известнь1м способом, например, способом частотного детектирования с использованием измерителя девиации частоты. При этом амплитудная модуляция из-за преобразования ЛМ-ФМ не будет искажать результат измерения сопутствующей фазовой модуляции .

Пусть в наличии имеется анализатор спектра с величиной динамического диапазона Д -80 дБ. Требуется измерить сопзггствующую фазовую модуляцию в амплитудно-модулированном сигнале при М 100%. Если составляющие и частотах (3, 2S2 и Ц, - 2Q будут скомпенсирозваны относительно амплитуды несущей U до уровня, равного величине динамического Диапазона . анализатора спектра Д. - 0,0001 (минус .

80 дБ), то разрешающая способность боковые составляющие спектра, вызван- измерения сопутствующей фазовой моду- ные собственными искажениями огибаюи в нем появляются гармоники частоты модуляции.

Этот сигнал подается на модулирущем случае, формируется высокочастотный амплитудно-модулированньй сигнал (2) с искаженным законом амплитудной модуляции и сопутствующей фазовой модуляции. При этом искажения огибающей амплитудной модуляции вызваны как подачей искаженного модулирующего сиг-г нала с преобразователя 3, так и собственными нелинейньми искажениями огибающей АМ-генератора. Сигнал (2) проходит через фазовьй модулятор 5, где в него вводится дополнительная фазовая модуляция и поступает на вход анализатора 6 спектраi

С помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя 3 в амплитудно-модулированном сигнале (3) по экрану анализатора 6 спектра компенсируют до минимума вторые

40

ляции с учетом (5) составит д,ин АД 0,0004 рад при 100%-ной амплитудной модуляции.

В известном способе разрешающая способность измерения сопутствующей фазовой модуляции составляет |3wv,ft 0,25 /дБ или в пересчете 0,04 рад при 100%-ной амплитудной модуляции. Она обусловлена фактически разрешающей способностью измерения амплитуды

50

щей в проверяемом АМ-генераторе 4. Далее с помощью аттенюатора 8 и фазовращателя 9 компенсируют вторые боковые составляющие спектра до нуля. С помощью выключателя 2 выключают амплитудную модуляцию в проверяемом генераторе измерителем девиации, а измерителем измеряют фазовую моду- ляцию на выходе фазового модулятора 5, которая численно равна сопутствующей фазовой модуляции в проверяемом. АМ-генераторе.

и

4-1

yi. (точка компенсации

сопутствующей фазовой модуляции в прототипе), которая для лучших анализаторов спектра составляет 3-5%. Это и соответствует 0,03-0,5 рад.

Таким образом предлагаемый способ измерения позволяет на два порядка повысить разрешакяцую способность из-л мерения сопутствующей фазовой модуля-.

ции в амгшитудных модулированных сиг- налах.

в устройстве (фиг. 1), реализующем

предлагаемый способ, измерение сопутствующей фазовой модуляции в АМ-генезом.

ющий сигнал в блоке 3 искажается (1) ющий вход АМ-генератора 4. На выходе проверяемого АМ-генератора 4, в об-

и в нем появляются гармоники частоты модуляции.

Этот сигнал подается на модулиру30

ющий сигнал в блоке 3 искажается (1) 25 ющий вход АМ-генератора 4. На выходе проверяемого АМ-генератора 4, в об-

.

боковые составляющие спектра, вызван- ные собственными искажениями огибающем случае, формируется высокочастотный амплитудно-модулированньй сигнал (2) с искаженным законом амплитудной модуляции и сопутствующей фазовой модуляции. При этом искажения огибающей амплитудной модуляции вызваны как подачей искаженного модулирующего сиг-г нала с преобразователя 3, так и собственными нелинейньми искажениями огибающей АМ-генератора. Сигнал (2) проходит через фазовьй модулятор 5, где в него вводится дополнительная фазовая модуляция и поступает на вход анализатора 6 спектраi

С помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя 3 в амплитудно-модулированном сигнале (3) по экрану анализатора 6 спектра компенсируют до минимума вторые

40

боковые составляющие спектра, вызван- ные собственными искажениями огибаю50

щей в проверяемом АМ-генераторе 4. Далее с помощью аттенюатора 8 и фазовращателя 9 компенсируют вторые боковые составляющие спектра до нуля. С помощью выключателя 2 выключают амплитудную модуляцию в проверяемом генераторе измерителем девиации, а измерителем измеряют фазовую моду- ляцию на выходе фазового модулятора 5, которая численно равна сопутствующей фазовой модуляции в проверяемом. АМ-генераторе.

В устройстве (фиг. 2) измерение сопутствующей фазовой модуляции в нелинейных четырехполюсниках осуществляют следующим образом.

Модулирующий сигнал от генератора 10 через выключатель 11 и регулируемый нелинейный функциональньй преобразователь 12 поступает на модулирующий вход АМ-генератора 13.

На его выходе формируется высокочастотный сигнал (2) с искаженным законом амплитудной модуляции и сопутствующей фазовой модуляции. С помощью фазового модулятора 14 в ампли-15 образователя и поступает одноврементудно-модулированньЕЙ сигнал (2) вводится дополнительная фазовая модуляция. Анализатор 18 спектра первоначально переключателем 17 подключают к выходу фазового модулятора 14. С помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя 12, аттенюатора 20 и фазовращателя 22 в сигнале вида (3) на выходе фазового модулятора 14 компенсируют до нуля вторые боковые составляющие спектра, вызванные собственными искажениями огибающей и сопутствующей фазовой модуляции в АМ-генераторе 13.

Таким образом, на вход проверяемого четырехполюсника 15 поступает амплитудно-модулированный сигнал без искажений второй гармоники огибающей и без сопутствующей фазовой модуляции. Нелинейный четырехполюсник 15, в общем случае, в амплитудно-модули- рованный сигнал вновь вносит нелинейные искажения и сопутствующую фазовую модуляцию. Анализатор 18 спектра и измеритель девиации частоты 19 переключателем 17 подключают к выходу фазового модулятора 16.

С помощью нелинейного функционального регулируемого преобразователя

но через фазовращатель 24 на вход удвоителя 25 частоты. На выходе удвоителя 25 частоты формируется вторая гармоника частоты модуляции, ко20 торая через аттенюатор 26 поступает на второй вход о мматора 27 сигнала. Таким образом, на выходе сумматора 27 сигнала формируется модулирующий сигнал с второй гармоникой часто25 ты модуляции. Амплитуда и фаза второй гармоники регулируется аттенюатором 26 и фазовращателем 24. Включение фазовращателя 24 до удвоителя частоты 25 позволяет упростить прак30 тическую реализацию преобразователя, поскольку фазовращатель может иметь при этом в два раза меньшие пределы регулировки фазового сдвига.

35 Формула изобретения

Способ измерения сопутствующей фазовой модуляции в трактах с амплитудно -модул ир о в анньЕми сигналами, заклю- 40 чающийся в том, что модулируют сигнал генератора амплитудно-модулированных колебаний низкочастотным гармоническим сигналом, полученный амплитудно- модулированный сигнал модулируют по

12 в амплитудно-модулированном сигна- 45 Фэзе гармоническим колебанием с чале по экрану анализатора 18 спектра вновь компенсируют до минимума вторые боковые составляющие спектра.

Теперь преобразователь 12 компенсирует как искажения огибающей, возникающие в АМ-генераторе 13, так и в проверяемом четырехполюснике 15. Далее с помощью аттенюатора 21, фазовращателя 23 и фазового модуля тока 16 в амплитудно-модулированном сигнале на выходе проверяемого четырехполюсника компенсируют сопутствующую фазовую модуляцию, возникающую в проверяемом четырехполюснике. Выключив

50

55

стотой, равной частоте огибающей ам- плитудно-модулированного сигнала, и производят анализ амплитудного спек тра полученного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повьшения разрешающей способности и точности измерения при больших значе ниях коэффициентов амплитудной модуляции, предварительно искажают модулирующий по амплитуде низкочастотный гармонический сигнал, обобщая его спектр второй гармоникой с регулируемой амплитудой и фазой, подав ляют до минимума вторые боковые со

модулирующее напряжение на АМ-гене- раторе 13, с помощью измерителя 19 девиации измеряют фазовую модуляцию на выходе фазового модулятора 16, которая численно равна фазовой модуляции, возникающей в проверяемом четырехполюснике 1 5.

Регулируемый нелинейный функциональный преобразователь (фиг. 3) работает следующим образом.

Модулирующий сигнал через сумматор 27 сигнала проходит на выход прено через фазовращатель 24 на вход удвоителя 25 частоты. На выходе удвоителя 25 частоты формируется вторая гармоника частоты модуляции, которая через аттенюатор 26 поступает на второй вход о мматора 27 сигнала. Таким образом, на выходе сумматора 27 сигнала формируется модулирующий сигнал с второй гармоникой частоты модуляции. Амплитуда и фаза второй гармоники регулируется аттенюатором 26 и фазовращателем 24. Включение фазовращателя 24 до удвоителя частоты 25 позволяет упростить практическую реализацию преобразователя, поскольку фазовращатель может иметь при этом в два раза меньшие пределы регулировки фазового сдвига.

Формула изобретения

Способ измерения сопутствующей фазовой модуляции в трактах с амплитудно -модул ир о в анньЕми сигналами, заклю- чающийся в том, что модулируют сигнал генератора амплитудно-модулированных колебаний низкочастотным гармоническим сигналом, полученный амплитудно- модулированный сигнал модулируют по

0

5

стотой, равной частоте огибающей ам- плитудно-модулированного сигнала, и производят анализ амплитудного спектра полученного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повьшения разрешающей способности и точности измерения при больших значениях коэффициентов амплитудной модуляции, предварительно искажают модулирующий по амплитуде низкочастотный гармонический сигнал, обобщая его спектр второй гармоникой с регулируемой амплитудой и фазой, подавляют до минимума вторые боковые составляющие амплитудного спектра, регулируя по амплитуде и фазе параметры искаженного модулирующего по амплитуде сигнала и модулирующего по фазе сигнала, а индекс сопутствующей

фанзовой модуляции измеряют при снятии модулирующего напряжения с генератора амплитудно-модулированных сигналов, производят частичное детектирование и измерение девиации частоты.

ФШ.2

Фиг.З