Устройство для измерения динамической крутизны модуляционной характеристики частотно-модулированных генераторов Советский патент 1990 года по МПК G01R23/20 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для панорамного измерения динамической крутизны (нелинейности) модуляционной характеристики частотно-модулированных (ЧМ) генераторов и ЧМ модуляторов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения непосредственного измерения динамическо й крутизны модуляционной характеристики и повышение точности.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для измерения динамической крутизны мо- .дуляционной характеристики частотно- модулированных генераторов (ГКЧ).

Предлагаемое устройство для измерения динамической крутизны модуляционной характеристики ЧМ-генерато- ров содержит генератор 1 пилообразного напряжения, модулирующий генератор 2, управляемый аттенюатор 3- исследуемый ЧМ-генератор , частотной детектор S, состоящий из последовательно соединенных дифференциатора 6 и амплитудного демодулятора 7- селективный усилитель 8, первый амплитудный детектор Э, дифференциатор 10, второй 11 и третий 12 амплитудные детекторы, аналоговый перемножитель 13, аналоговый делитель 1 и панорамный индикатор 15« При этом выход генератора 1 пилообразного напряжения соединен cN синхронизирующим входом панорамного индикатора 15 и управляющим входом управляемого аттенюатора 3 выход исследуемого ЧМ-генератора k через последовательно соединенные частотный детектор 5-, селективный усилитель 8, первый амплитудный детектор 9, дифференциатор 10 соединен со входом числителя аналогового делителя 14 вход знаменателя которого соединен с выходом аналогового перемножителя 13; а выход подключен к измерительному входу панорамного индикатора 15-, кроме того, выход модулирующего генератора 2 соединен г. сигнальным входом управляемого аттенюатора 3, а через второй амплитудный детектор 11 подключен к первому входу аналогового перемножителя 13, к второму входу которого через третий амплитудный детектор 12 подсоединен выход исследуемого ЧМ- генератора k.

Управляемый аттенюатор 3 должен обладать линейной характеристикой управления

К K0(1±aUvnp).

5

0

5

Предлагаемое устройство для измерения динамической крутизны модуляционных характеристик ЧМ-генераторов работает следующим образом.

Генератор 1 пилообразного линейного напряжения вырабатывает напряжение

,(1)

при (.

где Тс - период перестройки частоты исследуемого ЧМ-генератора Ь.

Пилообразное линейное напряжение U,,(t) является управляющим сигналом для управляемого аттенюатора 3 и перестройки частоты исследуемого ЧМ- генератора ., а также напряжением развертки панорамного индикатора 15.

Коэффициент передачи управляемого аттенюатора 3 линейно зависит от управляющего сигнала

30

К„г КЛ1±аи„„Р )

(2)

На сигнальный вход управляемого аттенюатора 3 подается моногармонический сигнал с модулирующего генератора

01(t)-Uamsin.ftlt+q. (3)

Сигнал на выходе управляемого аттенюатора 3 имеет вид

Vt)VU(t)Ko 1±aUynP -umSl sin(SZt+4 n;KCO

Сигнал U3(t) является модулирующим для исследуемого ЧМ-генератора k,

Переменная составляющая девиации частоты исследуемого ЧМ-генератора k в общем виде определяется выражением

(иЯт}Ыс)К0аиу(,р.иЯт, (5)

где SM(Usl(ri( ) - крутизна модуляционной характеристики генератора .

515593026

Крутизна 3м(1)а„рШс /lLf. -. „ те..

W

dt

модуляционной характеристики являет-

ря мерой ее линейности. При5 « wct+p,(t) sintet) I pk Ш

PM(Uftn,, u c const модуляционная ха-K

рактеристика линейна во всем диапазо- xsin(Kat+i/ )+v/ ,1(10)

не перестраиваемых частот и амп- п с

литуд U 0 модулирующего сигнала. 10

Slmгде Кди,,

Сигнал на выходе исследуемого , коэффициент передачи

нератора при нелинейной модуляцией-и константа времени дифной характеристике может быть запи-ференциатора 6 гоответсан в виде:ственно.

)aUwm8intuVt /3i sin 5lt+Величина согласно выраже+V+ /3ksin(Kflt-H%)+4(u,c)l (6)нию (8), определяется

где U - амплитуда колебаний, выра-lЈllt2 S4i()Ko-y2,,,

батываемых исследуемым fc

ЧМ-генератором;Демодулируя сигнал Uf(t) линейным

du)амплитудным демодулятором 7- на его

р, --- - индекс модуляции по первой2$ выходе получаем

гармонике модулирующей час- ,

тоты;Mt -K DKA«t,W Cwc +

pK --ft- - индексы модуляции по к-й+ sin(ftt-Hfsl)+juJmcos(flt+)+

гармонике модулирующей час-30 гД.

/a sinCKflt+ J

™. - - ---V... Вы (12)

Член ZflKsin(Kftt+I/J в выраже- 4

к „где Kj. - коэффициент передачи амплинии 6 появляется вследствие нелинеи- тудного демодулятора 7.

ности модуляционной характеристики .Первый член выражения (12) являетМзксимальное значение девиациися медленно меняющейся составляющей,

частоты с учетом выражений () и (5)которая отфильтровывается селективопределяетсяным усилителем 8.

40 Тогда переменная составляющая сигmxJm S« UftMiW /K°a tUsim нала u«(fc может быть представлена

в виде: Тогда индексы модуляции по первой

и к-й гармониках модулирующей часто- г d/э (t)

ты Я определяется по формуле45 иб кди, , 1 «

(t)§ iyfL«b Ј L SilS ЈySJ i.. (8)fsinCsit+ +du cosCflt+c/) +

йк sinCKflt-nf -) 1 pi(0J ffi iiSai-tSaa; (9) 50 - -baiJL- -1-lu. (13)

Дифференцируя дифференциатором 6Воспользовавшись известными тригосиг нал U4(t) с учетом выражения (Ь),неметрическими соотношениями, выраполучаемжение (13) можем записать в виде

, + U6(t)KA.KAMt) САИф Assin(s2t+

d St/lKsin(KSit+l/KSl)Jl sin(Slt+q n) + p1Sl cos(Slt+M ++(W +

Выделяя селективным усилителем 8 гармоническую составляющую частоты 51 , получаем

U7(t)-Kcv(n) KeAKAH+|«A1,« As UWm iy- ifcs($l));(15)

где Ксу(П) - коэффициент передачи

селективного усилителя 8 на частоте Я

15593028

S(Vunib,c) a-t иЯ|в.

Дифференцируя дифференциатор 5 напряжение U , получаем

и9аКАи Л«+ КА9 кс(Л) КЛ W, 5„(иЛт1и,с)

10

или

0Э-Кт8« «Яп,1«е)

(20)

Дифференцируя дифференциатором 9 напряжение U , получаем

и9аКАи Л«+ КА9 кс(Л) КЛД W, 5„(иЛт1и,с) К аилЛп„

или

0Э-Кт8« «Яп,1«е) (21

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для панорамного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики частотно-модулированных (ЧМ) генераторов и ЧМ-модуляторов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения непосредственного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики и повышение точности. Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, модулирующий генератор 2, управляемый аттенюатор 3, исследуемый ЧМ-генератор 4, частотный детектор 5, состоящий из дифференциатора 6 и амплитудного демодулятора 7, селективный усилитель 8, амплитудные детекторы 9-12, дифференциатор 10, аналоговый переменожитель 13, аналоговый делитель 14 и панорамный индикатор. Устройство обеспечивает непосредственное измерение динамической крутизны модуляционной характеристики ЧМ генераторов, в том числе перестраиваемых в широком диапазоне частот, с одновременным повышением точности. 1 ил.

с, (Я)- Фазовый сдвиг, вноси- ,5 где к ПОСТОЯННЫЙ коэффициент,

мыи селективным усилите- который равен

лем 8 на частоту $1 выделяемого сигнала. Далее сигнал U7(t) детектируется линейным амплитудйым детектором 9, на выходе которого получаем

K-CV(SI) KAA

1 As: Uwm

( ,чсимости динамической крутизны моду 25 ляционной характеристики исследуемогде КЛ9 - коэффициент передачи амплитудного детектора 9. С учетом выражений (7) и (11)

го генератора от модулирующего напряжения U 57m и текущей частоты ыс .

Напряжение U5 зависит и от ампли туд U Uf сигнала исследуемого генераА2 может быть преобразовано в вид 30 тора Пмплитуды иЛгоМОДулИрующего

генератора 2, Непостоянство этих амплитуд приводит к погрешностям измерения крутизны модуляционной характеристики SM(UflmiWc) исследуемого ге- 35 нератора, а также требует калибровки измерителя. Для устранения этой зависимости измерительный сигнал U9 не-. обходимо поделить на сигнал, прямо пропорциональный произведению 40 . Для формирования сигнала этого вида выходной сигнал U,(t) ис- «OJflm,fc K0a /tUam +

+(§ei2aiftjeifc.LS«sLsHaeI) 2

1

.Wc -K2 2a2uUt2

S Am ,ЫС

) K -a%«tt + 1

s

(17)

следуемого генератора Ц детектируется линейным амплитудным детектором 12j причем на его выходе получаем

Практически при достаточно высокой модулирующей частоте SI e2fTFM с ., некоторого значения отсчета времени t. развертки удовлетворяется условне

5г(18)

Тогда выоажение (17) принимает

вид

(19)

,) ValW

Подставляя выражение (19) в (16), получаем

КМ КАИ,И«,

, чи

К

АИ-РЯ Аи+г

20 ) КдлМа.

Множитель sMvUSlm,wc B ВЬ|Раже нии (21) представляет кривую завигенератора 2, Непостоянство этих амплитуд приводит к погрешностям измерения крутизны модуляционной характеристики SM(UflmiWc) исследуемого ге- нератора, а также требует калибровки измерителя. Для устранения этой зависимости измерительный сигнал U9 не-. обходимо поделить на сигнал, прямо пропорциональный произведению . Для формирования сигнала этого вида выходной сигнал U,(t) исследуемого генератора Ц детектируется линейным амплитудным детектором 12j причем на его выходе получаем

и,)ги,

(22)

где К . (t - коэффициент передачи амплитудного детектора 12. Сигнал U/(t) модулирующего генератора 2 детектируется линейным амплитудным детектором 11, на выходе которого выделяется составляющее, пропорциональное Ujim

U« К4«- U,n (23)

где Kftff - коэффициент передачи амплитудного детектора 11.

Напряжения Uf0 и U подводятся на входы аналогового перемножителя 13; на выходе которого получаем

U1l-KnKA1i

КА 2 UoJtn UЈim

(24)

где К - коэффициент передачи аналогового перемножителя 13. Далее информационный сигнал Ug делится в аналоговом делителе И на напряжение и на его выходе получаем

К

Аел.

Кс

К„К

АИ КА1-2

SAW/25

где Кдел - коэффициент передачи аналогового делителя Ik. Из выражения (25) следует, что выходное напряжение U)3 отображает динамическую крутизну модуляционной характеристики исследуемого генератора. Это напряжение поступает непосредственно на измерительный вход панорамного индикатора 15, на вход развертки подается пилообразное напряжение, прямо пропорциональное модулирующему напряжению частоте перестройки исследуемого генератора. Таким образом предлагаемое устройство обеспечивает непосредственное измерение динамической крутизны модуляционной характеристики ЧМ-генераторов, в том числе перестраиваемых в широком диапазоне частот {на декаду), с одновременным повышением точности.

формула изобретения

Устройство для измерения динамической крутизны модуляционной харак

10

15

20

5593021°

;теристики частотно-модулированных генераторов, содержащее генератор пилообразного напряжения, модулирующий генератор, последовательно соединенные частотный детектор, селективный усилитель и первый амплитудный детектор, а также панорамный индикатор, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения непосредственного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики и повышение точности, в него введены управляемый аттенюатор, дифференциатор, аналоговый делитель, второй и третий амплитудные детекторы, аналоговый перемножитель, входы которого соединены с выходами соответствующих амплитудных детекторов, выход аналогового делителя соединен с информационным входом панорамного индикатора, первый вход аналогового делителя подключен к выходу

25 аналогового перемножителя, а второй вход через дифференциатор соединен с выходом первого амплитудного детектора, выход управляемого аттенюатора соединен с выходной клеммой устройства для подключения исследуемого генератора, управляющий вход аттенюатора объединен с синхронизирующим входом панорамного индикатора и подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а сигнальный вход аттенюатора объединен с входом второго амплитудного детектора и подключен к выходу модулирующего генератора, вход второго амплитудного детектора

4Q объединен с входом частотного детектора и соединен с входной клеммой устройства для подключения исследуемого генератора.

30

35