Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников Советский патент 1989 года по МПК H04B3/46 

3149

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для из- мерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников (каналов связи),

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемог устройства; на фиг, 2 - эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников (фиг, 1) содержит из- мерительный генератор 1, коммутатор 2, регулируемый аттенюатор 3, блок 4 управления .амплитудой сигнала, амплитудный манипулятор 5, блок 6 формирования временного интервала, пер- вый блок 7согласования, блок 8 управления час1отой сигнала, блок 9 формирования линейного сигнала, усилитель 10, блок 11 вьделения сигналов управления, фильтр 12 низких частот, вьшрямитель 13, второй блок 14 согласования, первый 15 и второй 16 квадратичные детекторы, первый 17 и второй 18 блоки ус.реднения, регулируемый усилитель 19, блок 20 опор- ного напряжения, блок 21 сравнения, перестраиваемый режекторный фильтр 22, измерительный блок 23, показан также контролируемый четырехполюсник 24.

Устройство работает следующим образом.

Под действием периодически меняющихся напряжений (фиг, 2в), подаваемых на управляющий вход измеритель- ного генератора 1 с управляющего выхода блока 8 управления частотой сигнала, на выходе измерительного генератора 1 появляются синусоидальные колебания различных частот, име- ющих постоянную амплитуду (фиг, 2е) Эти колебания проходят через амплитудный манипулятор 5, регулируемый аттенюатор 3 и первьй блок 7 согласования на контролируемый четырехполюсник 24,

В зависимости от подачи на управляющий вход, блока 8 сигналов логического нуля или логической единицы с первого управляющего входа устройства блок 8 может работать в двух режимах: автоматического управления частотой измерительного генератора 1,

0 5 0 5

0 г

0

5

В автоматическом режиме работы на управляющем выходе блока 8 через равные промежутки времени появляются напряжения, величины которых увеличиваются после каждого очередного интервала (фиг, 2в), Под действием этих напряжений меняется частота измерительного генератора 1, В ручном режиме работы напряжение на выходе блока 8 может не меняться в течение всего сеанса измерений или меняться в зависимости от заданий оператора, В соответствий с этим меняется и или не меняется частота измерительного генератора 1,

Временные интервалы, в соответствии с которыми функционирует блок 8, задаются с помощью импульсов (фиг,2а), поступающих на информационный вход этого блока 8 с второго выхода блока 6 формирования временного интервала.

Для управления амплитудой синусоидального сигнала, поступающего с (Выхода измерительного генератора 1, служит регулируемый аттенюатор 3, На его управляющий вход поступают периодически изменяющиеся напряжения (фиг, 2г) с управляющего выхода блока 4 управления амплитудой сигнала. Под действием этих управляквдих напряжений .меняется коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 3, а следовательно, меняется напряжение синусоидального сигнала (фиг, 2з).

Временные интервалы, в соответствии с которыми функционирует блок 4, задаются с помощью импульсов, поступающих на информационный вход блока 4 с выхода коммутатора 2, При подаче, напряжения логической единицы на управляющий вход коммутатора 2 с первого управляющего входа устройства коммутатор 2 соединяет свой выход с своим первым входом (вторым выходом блока 6), При подаче напряжения логического нуля на управляющий вход коммутатора 2 он соединяет свой выход с своим вторым входом (информационным выходом блока 8).

Блок 4 так же, как и блок 8 может функционировать в двух режимах: автоматического управления амплитудой измерительного сигнала и ручного управления в зависимости от поступления напряжения логического нуля или единицы на его управляющий вход с второго управляющего входа устройст- ,ва.

В автоматическом режиме работы на управляющем выходе блока 4 через : определенные промежутки времени появляются возрастающие по величине напряжения. Под действием этих напряжений меняется коэффициент переда-; чи регулируемого аттенюатора 3. В ручном режиме работы напряжение на выходе блока 4 может оставаться пос

тоянным в течение всего сеанса измерений или меняться в зависимости от программы измерений, разработанной оператором. В соответствии с этим может оставаться постоянной или меняться амплитуда синусоидального сигнала устройства (фиг. 2з).

Рассмотрим случай, когда на первый и второй управляющие входы устройства подаются напряжения логических нулей. Тогда блоки 8 и 4 работают в автоматическом режиме, а импульсы на информационный вход блока 4 поступают через коммутатор 2 с информационного выхода блока 8.

С второго выхода блока 6 на информационный вход блока 8 подаются короткие импульсы (фиг. 2а), интервал времени между которыми определяет длительность действия управляющего напряжения на управляющем выходе блока 8, а в соответствии с ним так- же длительность действия испыта- т.ельного сигнала определенной частоты на выходе измерительного генератора 1. Для примера рассматривается случай, когда количество различных напряжений на управляющем выходе блока 8 и соответствующих им частот на выходе измерительного генератора 1 равно 20, В начале работы, когда все блоки сброшены в исходное состояние, с управляющего выхода блока 8 подается напряжение минимальной величины на управляющий вход измерительного генератора 1. Под действием этого напряжения измерительный генератор 1 вццает на своем выходе наиболее риз- кую начальную частоту.

Одновременно :с управляющего выхоа блока 4 на управляющий вход регуируемого аттенюатора 3 также подается напряжение минимальной величины, под действием которого коэффициент передачи первого управляемого аттенюатора 3 имеет минимальное значение, а синусоидальный сигнал на его выхое имеет минимальную начальную амлитуду, заданную для устройства.

0

5

Сигнал с начальными амплитудой и частотой подается на вход блока 7 согласования и далее с его выхода на вход контролируемого четырехполюсника 24. Первьй блок 7 согласования служит для сопряжения передающей части предлагаемого устройства входом контролируемого четьфехполюсни- ка 24.

В это же самое время с первого выхода блока 6 на первый вход блока 9 формирования линейного сигнала поступают короткие импульсы (фиг. 26), частота которых вьше, чем частота импульсов на втором выходе блоков (в интервале между двумя соседними импульсами с первого выхода блока 6 помещается 60 импульсов с второго Q выхода блока 6).

С помощью импульсов, подаваемых на первый вход блока 9, в последнем осуществляется формирование импульсов управления (фиг. 2д). Блок 9 фор- 5 мирует две кодовые комбинации, первая из которых соответствует частоте сигнала на выходе измерительного генератора 1, а вторая - амплитуде измерительного сигнала на выходе регулируемого аттенюатора 3.

Под действием первого короткого импульса, поступившего на первый вход блока 9, на его выходе появляется напряжение логичес кого нуля (фиг. 2д). Это напряжение подается на управляющий вход амплитудного манипулятора 5 и закрывает его. В результате синусоидальный сигнал с выхода измери- тельного генератора 1 на выходе ам- плитудного манипулятора 5 на некоторое время отсутствует (фиг. 2ж).

Следующие шесть импульсов, поступающих на первый вход блока 9, формируют кодовую комбинацию, соответствующую значению частоты измерительного синусоидального сигнала (фиг. 2д). Начальному значению этой частоты соответствует кодовая комбинация 010001.

На выходе блока 9 последовательно появляется напряжение логических нулей и единиц, под действием ко торых амплитудный манипулятор 5 формирует амплитудно-манипулированный синусоидальный сигнал (фиг. 2ж).

Далее еще шесть последующих импульсов на первом выходе блока 9 .(фиг. 26) осуществляют формирование кодовой комбинации, соответствующей

0

5

5

0

5

значению амплитуды измерительного синусоидального сигнала (фиг, 2д). Начальному значению этой амплитуды также соответствует кодовая комбинация 010001 на выходе блока 9,

Под действием четырнадцатого им- пульса (последнего в- цикле), поступившего на первьй вход блока 9,на выходе последнего появляется напряжение логической единицы, присутствующее затем на управляющем входе амплитудного манипулятора 5, в течение 46 тактовых интервалов импульсов на первом входе блока 9. Под действием этого напряжения на выходе амплитудного манипулятора 5 присутствует немодулированный синусоидальный сигнал, Четырнадцатьш импульс, поступивший на первьй вход блока 9 закрывает, кроме того, данный блок для даггьнейшег-о прохождения импульсов с первого выхода блока 6,

Новьй цикл работы передающей стороны устройства начинается с появления короткого импульса на втором выходе блока 6 (фиг. 2а), Под действием этого импульса в блоке 8 формируется следующее 5олее высокое значение напряжения, поступающего затем с управлякяцего выхода блока 8 на управляющий.вход измерительного генератора 1 (фиг, 2в), Вследствие этого частота сигнала на выходе измерительного генератора 1 возрастает (фиг. 2е). Одновременно на соответствующем выходе блока 8 появляется, кодовая комбинация 0000t (1), сменившая начальную кодовую комбинацию 00000. Эта кодовая комбинация поступает на первьй вход блока 9 и преобразуется в блоке 9 в кодовую комбинацию 010010 в паралельном коде.

Короткий импульс с второго выхода блока 6 подается также на второй вход блока 9 и открывает его для импульсов, непрерьшно поступающих на первый вход блока 9 с первого выхода блока 6 (фиг. 26). Иод действием первого импульса .нового цикла, поступившего на первый вход блока 9, на его выходе появляется напряжение логштеского нуля (фиг. 2д). Это напряжение поступает на вход амплитудного манипулятора 5 и управляет его работой (фиг. 2ж).

Следующие, шесть импульсов, поступивших на первый вход блока 9, фор

0

5

0

5

0

5

0

5

мируют последовательно кодовую комбинацию 010010, соответствующую второму значению частоты измерительного синусоидального сигнал.а на :выходе передающей стороны устройства. Еще шесть последующих импульсов на первом входе блока 9 осуществляют формирование кодовой комбинации 010001, соответствующей начальному значению амплитуды измерительного синусоидального сигнала.

Под действием четырнадцатого импульса (последнего в этом цикле) на выходе блока 9 появляется напряжение логической единицы, которое затем остается в течение 46 тактовых интервалов импульсов на первом входе блока 9 (фиг. 2д). Четьфнадцатьй импульс закрывает, кроме того, блок 9 для дальнейшего прохождения импульсов с первого выхода блока 6.

Следуюш 1е циклы работы устройства начинаются с поступления коротких импульсов на информационный вход блока 8 и второй вход блока 9 с второго выхода блока 6 (фиг. 2а). При начале каждого очередного цикла возрастает величина напряжения на управляющем выходе блока 8 (фиг. 2в), а следовательно, и частота измерительного синусоидального сигнала на выходе измерительного генератора 1 (фиг, 2е) . Кроме того, с каждым новым циклом меняется значение кодовой комбинации на соответствующем выходе блока 8. Для рассматриваемого случая, когда Число циклов (число частот на выходе измерительного генератора 1) равно 20, имеем следующие кодовые комбинации на соответствующем входе блока В: 00000, 00001, 00010, 00011, 00100, 00101, 00110, 00111, 01000, 01001, 01010, 01011, 01100, 01101, ото, 01111, 10000, J0001, 10010, 10011. Этим кодовым комбинациям соответствуют следующие кодовые комбинации на выходе блока 9:010001,010010, 010011, 010100, 010101, 010110, 011001, 011010, 011011, 011101, 100010, 100011, 100100, 100101, 100110, 101001, 101010, 101011, 101100, 101101. Указанные кодовые комбинации характеризуют частоту испытательного сигнала с выхода измерительного генератора 1 и необходимы для работы устройства.

В то вре1 1я, как с каждым новым циклом изменяются напряжение на управляющем выходе блока 8 и кодовые комбинации на его соответствующем выходе, в это же самое время напряжение на выходе блока 4 и кодовая комбинация 00000 на его кодовом выходе остаются без изменения и соответствуют минимальному уровню измерительного сигнала на выходе регулируемого аттенюатора 3.

С приходом 21-го импульса на информационный вход блока 8 (с второго выхода блока 4) он возвращается в исходное положение, когда на управляющем выходе - минимальное на- чальное напряжение (которому соответствует наиболее низкая частота измерительного генератора 1) и кодовая комбинация 00000 на его выходе. Одновременно на информационном выходе блока 8 появляется короткий импульс, который проходит через коммутатор 2 и поступает на информационный вход блока 4, Под действием этого импульса на выходе блока 4 появляется боле высокое напряжение, поступающее на управлякщий вход регулируемого аттенюатора 3 и заставляющее его увеличить коэффициент передачи. Кроме того, на втором выходе блока 4 появля- ется новая кодовая комбинация 0001, которая преобразуется в кодовую комбинацию 010010 на выходе блока 9.

Далее работа устройства повторяется, т.е. под действием последова- тельно поступающих двадцати импульсов с второго выхода блока 6 в блоке 8 формируются напряжения, непре-. рывно возрастающие по величине. Под действием этих напряжений меняется частота измерительного генератора 1. Двадцать первый импульс снова возвращает блок 8 в исходное состояние, а на его Информационном выходе появляется короткий импульс, который проходит через коммутатор 2 на информационный вход блока 4. В последнем формируется очередное более высокое напряжение, поступающее на управляющий вход регулируемого аттенюатора 3, увеличивая его коэффициент передачи.

Таким образом, измерительный сину- соидальньй сигнал устройства автоматически изменяется по частоте и амплитуде, позволяя всесторонне исследовать контролируемый четырехполюсник 24.

IQ

5 20 25 30

r JQ

5

0

5

При ручном режиме работы блока 8 на его .управлякяций вход подается напряжение логической единицы с первого управляющего входа устройства. Под действием этого напряжения прекращается поступление импульсов с второго выхода блока 6 в блок 8. Нужное напряжение в блоке 8, а следовательно, и заданная частота измерительно- ;Го генератора 1 теперь задаются вручную и остаются постоянными в течение всего сеанса измерений.

Напряжение логической единицы с первого управляющего входа устройства подается также на управляющий вход коммутатора 2. Под действием этого напряжения коммутатор 2 соединяет свой, выход с своим первым входом (вторым выходом блока 6).

Под действием непрерывно поступающих коротких импульсов с второго выхода блока 6 в блоке 4 формируются возрастающие по величине напряжения, под действием которых меняется коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 3. Этот режим работы позволяет измерять характеристики четырехполюсников (каналов связи) на фиксированных частотах при изменяющемся напряжении измерительного сигнала.

При подаче напряжений логической единицы на управляющий вход блока 4 с второго управляющего выхода устройства блок 4 переходит в ручной режим работы. Под действием этого напряжения прекращается поступление и fflyль- сов в блок 4 с его информационного входа. Необходимое напряжение на выходе блока 4, а значит, и заданный коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 3 теперь задаются вручную и остаются постоянными в течение всего сеанса измерений.

Этот режим работы позволяет измерять характеристики контролируег-ак четырехполюсников 24 на фиксированных амплитудах измерительного сигнала при изменяющихся частотах этого сигнала (при подаче логического нуля на управляющий вход блока 8) либо на фиксированных амплитудах и частотах измерительного сигнала (при подаче логической единицы на управляющий вход блока 8).

Измерительный синусоидальный сигнал (фиг. 2з) подается на вход четы-- рехполюсника, в качестве которого могут быть различные цепи и схемы

как с сосредоточенными, так и с распределенными параметрами.

Сигнал с выхода контролируемого четырехполюсника 24 поступает на вход второго блока 14 согласования, который служит для сопряжения выхода контролируемого четырехполюсника 24 с входом регулируемого усилителя 19. Выход второго блока 14 согласования соединен с входом второго квадратичного детектора 16, в котором осуществляется выпрямление измерительного сигнала, прошедшего через контролируемый четьфехполюсник 24 и ставшего отличным от синусоидального На выходе второго квадратичн ого детектора 16 состоит второй блок. 18 усреднения, осуществляющий операцию усреднения выпрямленнод о напряжения. Сигнал с выхода второго блока 18 усреднения подается на четвертьй .вход измерительного блока 23.

Выход второго блока 14 согласования соединен также с информационным входом регулируемого-усилителя 19. Регулируемый усилитель 19 служит для поддержания на своем выходе постоянного уровня измерительного сигнала при изменениях уровня сигнала на его входе. Автоматическая регулировка усиления обеспечивается с помощью выпрямителя 13, фильтра 12 низких частот, блока 21 сравнения и блока 20 опорного напряжения,

Сигнал с выхода регулируемого усилителя 19 (фиг. 2и) подается на информационный вход перестраиваемого режекторного фильтра 22. Перестройка режекторного фильтра 22 с одной измерительной частоты на другую осуществляется под действием управляющих напряжений, имеющих различные значения (фиг. 2л) и подаваемых на его з равляющий вход с первого выхода блока 11 вьщеления сигналов упразления. Выход блока 11 соединен с вькодом регулируемого усилителя 19,

Гармонические составлякяцие (продукты нелинейного искажения измерительного -сигнала) с выхода перестраиваемого режекторного фильтра 22 поступают на вход усилителя 10, где они усиливаются (фиг. 2к) и подаются на.первый квадратичный детектор 15. В нем осуществляется вьшрямление гармонических составляющих измерительного сигнала. Напряжение с выхода первого квадратичного детектора 15

далее усредняется в первом блоке 17 усреднения и поступает на первьш вход измерительного блока 23.

Второй и третий входы измерительного блока 23 соединены с вторым и третьим выходами блока 11.

В блоке 11 осуществляется вьщеле- ние кодовых комбинаций, заложенных

в измерительном сигнале в виде амплитудной манипуляции, сформированной в блоке 9 и амплитудном манипуляторе 5, на передающей стороне устройства. В измерительном сигнале заложены две

кодовые комбинации, соответствующие частоте и амплитуде измерительного синусоидального сигнала. Первая кодовая комбинация, вьделенная из сигнала, формирует на первом выходе блока 11 управляющее напряжение определенной величины для перестройки режекторного фильтра 22 (фиг. 2л). Вторая кодовая комбинадая, вьщеленная из измерительного сигнала, формирует

на втором выходе блока 11 напряжение, |пропорциональное напряжению измерительного синусоидального сигнала на выходе передающей стороны устройства (фиг. 2м). Это напряжение

подается на второй вход измерительного блока 23.

При поступлении на вход блока 11 той части измерительного сигнала| в которой заключена информация о его

частоте и амплитуде (амплитудно-ма- нипулированная часть сигнала) на третьем выходе блока 11 присутствует напряжение логического нуля (фиг.2н). По окончании этой части измерительного сигнала на третьем выходе блока Т1 появляется напряжение логической единицы (фиг. 2н). Под действием сигнала с третьего выхода блока 11 измерительный блок 23 отключается на время

прохождения амплитудно-манипулировдн- ной части измерительного сигнала и включается во время подачи остальной части измерительного сигнала.

Для определения коэффициента передачи измеряемого канала 24 имеются

ep-sif-.

все исходные данные. Напряжение Vgt,, подается на четвертый вход измерительного блока 23, напряжение и gx - на; .второй вход измерительного блока 23. Сигнал, соответствующий К р, поступает на первьй вход измерительного

блока 23. В нем осуществляются операции по получению напряжений, соответствующих К gp и ц (со) , и измерению их,

пер

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик четы- рехполюсников, содержащее измерительный генератор, усилитель, измерительный блок, блок опорного напряжения, последовательно соединенные бло сравнения и регулируемый усилитель, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, вяедены блок формирования временного интервала, блок управления частотой сигнала, первьй вход и первьй выход ко- торого соединены соответственно с первым выходом блока формирования временного интервала и входом управления измерительного генератора, . блок управления амплитудой сигнала, коммутатор, первьй и второй входы и выходы которого соединены соответственно с первым выходом блока формирования временного интервала, вторым выходом блока управления частотой сигнала и первым входом блока управления амплитудой сигнала, последовательно соединенные блок формирования линейного сигнала, первьй и второй входы которого соединены соответст- венно с первым и вторым выходами блока формирования временного интервала амплитудньй манипулятор, второй вход которого соединен с выходом измерительного генератора, регулируемьй аттенюатор, управляющий вход которог соединен с первым выходом блока управления амплитудой сигнала, второй- выход которого соединен с третьим входом блока формирования линейного

сигнала, и первьй блок согласования, выход которого является входом контролируемого четьфехполюсника, третий вход блока управления частотой сигнала соединен с управляющим входом коммутатора и является первым управляющим входом устройства, вторым управляющим входом которого является второй вход блока управле1шя амплитудой сигнала, блок вьщеления сиг- . налов управления, вход и первьй и второй выходы которого соединены соответственно с выходом регулируемого усилителя и первым и вторым входам измерительного блока, последовательно соединенные первьй квадратичный детектор, вход которого соединен с выходом усилителя, и первьй блок усреднения, выход которого соединен с третьим входом измерительного блока, второй блок согласования, вход которого является выходом контролируемого четырехполюсника, а выход подключен к регулируемому усилителю, выпрямитель, вход и выход которого соединены соответственно с выходом регулируемого усилителя и входом фильтра низких частот, выход которого соединен с первым входим блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока опорного напряжения, перестраиваемый режекторный фильтр, вход и выход и управляющий вход которого соединены соответственно с выходом регулируемого усилителя, входом усилителя и третьим выходом блока вьщеления сигналов управления, последовательно соединенные второй квадратичный детектор, вход. которого соединен с выходом второго блока согласования, и второй блок усреднения, выход которого подключен к четвертому входу измерительно- го блока.

44

44

«М

Изобретение относится к технике связи. Цель изобретения - повышение точности измерения. Устройство содержит измерительный г-р 1, коммутатор 2, регулируемый аттенюатор 3, блоки 4 и 8 управления амплитудой и частотой сигнала, амплитудный манипулятор 5, блоки 6 и 9 формирования временных интервалов и линейного сигнала, блоки 7 и 14 согласования, усилитель 10, блок 11 выделения сигналов управления, фильтр 12 низких частот, выпрямитель 13, квадратурные детекторы 15 и 16, блоки 17 и 18 усреднения, регулируемый усилитель 19, блок 20 опорного напряжения, блок 21 сравнения, перестраиваемый режекторный фильтр 22, измерительный блок 23 и контролируемый четырехполюсник 24. Данное устройство работает в ручном и автоматическом режимах, осуществляя измерение х-к четырехполюсника 24 на фиксированных частотах (амплитудах) измерительного синусоидального сигнала при изменяющихся амплитудах (частотах) этого сигнала. При этом измерительный синусоидальный сигнал устройства автоматически изменяется по частоте и амплитуде, позволяя всесторонне исследовать четырехполюсник 24 и повышая точность измерения его амплитудно-частотных х-к. 2 ил.