Устройство для измерения нелинейных искажений огибающей в генераторах АМ сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01R23/20 

Vuf.t

Иэобретрние относится к технике измерений и может быть использовано длА измерения коэффициентов гармоник огибающей ЛМ сигналов в прецизионных генераторах и модуляторах различного назначения.

Цель изобретения - повышение разрешающей способности измерения.

На фиг,1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - структурная схема формирователя однополосного сигнала.

Устройство (фиг,1) содержит генератор I модулирующего напряжения (ГМН), последовательно соединенные генератор 2 несущей частоты, амплитуный детектор 5, анализатор 6 спектра а также первый 7 и второй 8 каналы формирования боковых частот. Каждый из каналов 7 и 8 содержит формироватли 9 и 13 однополосного сигнала, через фазовые детекторы 10 и 14, генераторы 11 и 15, управляемые напряжением (ГУН), соединенные с фазовра- щателями 12 и 16,

Формирователь однополосного сигнала (фиг.2) содержит перемножители (балансные модуляторы) 17 и 18, фазовращатели 19 - 21, сумматор 22 сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Модулирующий синусоидальный сигна с частотой 52 от ГМН 1 поступает на первый вход амплитудного модулятора 3, На второй вход a fflлитyднoгo модулятора от генератора 2 несущей частоты поступает модулируемый высокочастотный сигнал частоты сОо . На вы- ходе г дулятора 3 в общем случае формируется AM сигнал с искаженной огибающей

чоо

U,(t) U,(1 2Ini;sin iut)x

«sincOjjt(1)

где Uj - амплитуда сигнала;

m;- парциальный коэффициент AM по i-й гармонике;

1 - номер гармоники в огибающей AM сигнала.

Модулирующий сигнал от ГМН 1 и сигнал высокочастотного генератора 2 также поступают соответственно на низкочастотный и высокочастотный входы каналов 7 и 8 формирования боковых частот, В каналах 7 и 8 формируются гармонические сигналы соответственно с частотами WQ и и СОо - Q , начальные фазы которых привязаны к соответствуюпщм составляющим тех же частот в спектре AM сигнала (1) и могут регулироваться в пределах 0-360 с помощью фазовращате лей 12 и 16,

Таким образом, на второй и третий входы сумматора сигналов 4 с формирователей 7 и 8 поступают гармонические сигналы U(t) и U3(t) соответственно

г(О - U«,jC08(Q,+ Q) t +( llj(t) (4-Q) t -M-i

(2)

При суммировании сигналов (1) и (2) в сумматоре 4 уменьшаются уровни боковых составляющих частот S2 и СОо в спектре AM сигнала. Причем, если амплитуды сигналов бЬковых частот П, установить равными

„2 mj -у т, а фазы If, О и

180 , сигнал на выхиде сумматора 4 будет иметь вид

) Um,(l+ 21ra;sin iQt)

« sin COg t.

(3)

5 0

5

0

5

Практически компенсацию составляющих боковых частот сОо Q и Я осуществляют регулировкой фаз (с помощью фазовращателей 12 и 16) и амплитуд выходных сигналов каналов 7 и 8 (регулировка амплитуд осуществляется в сумматоре изменением коэффициентов передачи по соответствующим входам) добиваясь по анализатору спектра минимума или полной компен- сации первой гармоники модулирующей частоты Q на выходе амплитудного детектора,

В сигнале (3) скомпенсированы наибольшие по амплитуде составлякяцие боковых частот СО, и отличить лишь малые по амплитуде составлякг- щие гармоник огибающей. При этом коэффициент AM в сигнале (3) по сравнению с сигналами (1) уменьшен пример но на величину В , обратно пропорциональную значению измеряемого коэффициента гармоник (К,- -84-4. )„

с. ш

Сигнал (3) с малым коэффициентом

AM поступает на амплитудный детектор 5, где линейно детектируется. Амплитуды гармоник огибающей с частота тами , 3Q,, о ..,, характеризуюрше искажения в проверяемом AM сигнале, измеряются анализатором 6 спектра.

Формирование боковых частот Ч и С0(, - Q в каналах 7 и 8 осуществляют следующим образом. На вход формирователя однополосного сигнала 9 одновременно поступают сигнапы модулирующей Q и несущей сОц частот. Формирователь 9 представляет собой однополосный смеситель, формирующий одну выходггую частоту СОо 2 или С0о из двух входных частот На фиг.2 приведена структурная схема формирователя однополосного сигнала по методу фазирования.

В такой схеме формируется сигнал верхней боковой частоты (0 + Q, При искпючении фазовращателя 21 схема фомирует сигнал нижней боковой частоты . Из-за наличия собственных нелинейных искажений огибающей AM в перемножителях 17 и 18,.неточной фази- ровки каналов, выходные сигналы на выходе формирователей 9 и I3 однополосного сигнала отличаются от (2) и содержат остатки несущей и модулирующих частот, составляющие гармоник огибающей AM. Для формирования чисто гармонических сигналов с частотами СОо и С0о используются соответственно фазовый детектор 10 и ГУН II, фазовый детектор 14 и ГУН 16, образующие кольца фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Сигнал с выхода формирователя 9 поступает на первый вход фазового детектора 10, на второй вход которого с дополнительного выхода поступает сигнал ГУН II, Если частота ГУН 11 выбрана вблизи частоты СОо+2. то система ФАПЧ подстраивает его частоту на частоту наиболее мощной составляющей в опорном сигнале фазового детектора 11, Тов, на частоту СОо+О, При этом, если постоянная времени интегрирующего фильтра, включенного на управляющем входе ГУН 11, выбрана достаточно большой (т.е.полоса пропускания кольца ФАПЧ достаточно узка П : Q , где П - полоса пропускания кольца ФАПЧ), кольцо ФАПЧ бу- дет эффективно фильтровать сигналы помех с частотами отстроенными от час тоты СОв б на интервал, равный Q

0

5

0

5

и более. Поэтому сигнал частоты СдЗо- - Q на выходе ГУН 1 1 будет достаточно чистым и не будет содержать других составляющих с частотами GJg + iQ, которые могли бы ограничивать разрешающую способность измерения , Канал 8 формирования нижней ( боковой частоты работает аналогично. Практически измерение нелинейных искажений предлагаемым устройством осуществляют следую1цим образом. При выкпючениых канатах 7 и 8 формирования боковых частот анализатор спектра настраивают на первую гармонику частоты модуляции Q в проектированном AM сигнале и измеряют ее уровень по входному и отсчетному аттенюаторам анализатора 6 спектра. После этого, включают каналы 7 и 8 формирования боковых частот. Регулировкой фаз с помощью фазовращателей 12 и 16 и амплитуд выходных сигналов каналов 7 и 8 формирования (регулировка амплитуд осуществляется в сумматоре 4 сигналов) по анализатору 6 спектра компенсируют составляющую с частотой Q .

Анализатор 6 спектра перестраива0 ют на вторую, третью или любую другую гармонику модулирующей частоты, наибольшую амплитуду. Входным аттенюатором анализатора 6 спектра устананЛи- вают уровень сигнала на его входе, равным номинальной чувствительности, С помощью отсчетного аттенюатора анализатора спектра измеряют уровни друп1Х гармоник модулирующей частоты. Коэффициент гармоник огибающей AM сигнала определяют с учетом ослаблений входного и отсчетного аттенюаторов анализатора спектра.

Благодаря компенсации составляю- щих частот AM сигнале умень5 шается динамический диапазон составляющих на выходе амппитудного детектора. После компенсации составляющих боковых частот CDg t Q на выходе амппитудного детектора присут0 стауют только гармоники модулирующей частоты, несущие информацию о нелинейных искажениях огибающей AM, По сравнению с известным устройством динамический диапазон составляющих умень5 шается на величину обратную значению измеряемого коэффициента гармоник, а

именно .на величину В -- где

5

0

К

Л

Kf - парциальный коэффициент 1-и

гармоники, имеющей максимальную амплитуду.

Благодаря компенсации составляющих частот СА)О± 2 в AM сигнале в пред лагаемом устройстве практически полностью исключается влияние собственных нелинейных искажений амплитудного детектора 5 на величину разрешающей способности измерения,

Кроме того, при сравнительно лег- ких требованиях к узлам и анализатору спектра собственные нелинейные искажения огибающей в формирователях однополосного сигнала & собст- венные нелинейные искажения амплитудного детектора КдсЗ%; глубина компенсации составляюсцих частот на входе амплитудного детектора 46 дБ, ПОЛОС захвата ФАПЧ П ,l f2) предлагаемое устройство обеспечивает разрешающую способность измерения коэффициентов гармоник (минимальная измеряемая величина) не хуже 0,01%.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения нелинейных искажений огибающей в генера- торах AM сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения и амплитудный модулятор, к второму входу котоa ff /

рого подключен генератор несущей частоты, а-также содержар1ее последовательно включенные сумматор сигналов, амплитудный детектор и анализатор спектра, отличающее- с я тем, что, с целью повьппения разрешающей способности измерения, в него введены два канала формирования боковых частот, при этом высокочастотный и низкочастотный входы каналов соедииены соответственно с выходами генератора несущей частоты и генератора модулирующего напряжения, а выходы каналов и выход амгаштудного модулятора соединены с входами сумматора сигналов.

2, Устройство по п. 1, о т л и « . чающееся тем, что каждый канал формирования боковой частоты содержит последовательно соединенные формирователь однополосного сигнала, фазовый детектор, генератор, управля- екый напряжением, и фазовращатель, при этом второй вход фазового детектора соединен с дополнительным выходом генератора управляемого напряжением, высокочастотный и низкочастотный входы формирователя однополосного сигнала являются одноименными входами канала формирования, а выход фазовращателя является выходом канала формирования боковой частоты.

Изобретение может быть использовано для измерения коэффициентов гармоник огибающей амплитудно-модулированных (АМ) сигналов в преционных генераторах и модуляторах различного назначения. Цель изобретения - повышение разрешающей способности измерения. Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, генератор 2 несущей частоты, амплитудный модулятор 3, сумматор 4, амплитудный детектор 5, анализатор спектра 6. Введение блоков 7 и 8 формирования боковых частот, каждый из которых содержит формирователи 9 и 13 однополосного сигнала, фазовые детекторы 10 и 14, генераторы 11 и 15, управляемые напряжением, фазовращатели 12 и 16 позволяет скомпенсировать наибольшие по амплитуде составляющие первых боковых частот в спектре АМ сигнала и исключить влияние нелинейности амплитудного детектора на разрешающую способность измерения. 2 ил.