Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсника Советский патент 1991 года по МПК G01R27/28 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании фильтров, усилителей, аттенюаторов высокой и сверхвысокой частот.

Цель изобретения - повышение точности измерения, быстродействия и расширение функциональных возможностей за счет автоматизации процесса измерений и получения прямого цифрового отсчета коэффициента передачи четырехполюсника.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства для измерения амплитудно-частотных характеристик; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства: а) интервалы установки частот синтезато- pa J б) положения первого переключателя; в) интервалы пропускания сигнала промежуточной частоты вторым переключателем; г) осциллограммы напряжений на выходе колебательного контура, д) счетные импульсы на входе .реверсивного счетчика.

Устройство содержит синтезатор 1, третий ответвитель 2, первый ответ- витель 3, исследуемый четырехполюсник 4, второй ответвитель 5, согласованную нагрузку 6, первый управляемый переключатель 7, преобразователь частоты 8, второй управляемый переключатель 9, колебательный контур 10, усилитель-ограничитель 11, пороговый блок 12, реверсивный счетчик 13, ЭВМ 14. Синтезатор 1 соединен с третьим ответвителем 2, который в свою очередь подключен к последовательно соединенным первому ответвителю 3, исследуемому четырехполюснику 4, второму ответвителю 5 и согласованной нагрузке 6. Выходы вторичных каналов первого 3 и второго 5 ответвителей подключены к сигнальным входам первого управляемого переключателя 7, выход которого сое- 0 динен с входом преобразователя 8 частоты, к другому входу которого подключен вторичный канал третьего ответвителя 2. К выходу преобразователя 8 частоты подключены последова- 5 тельно соединенные второй управляемый переключатель 9, колебательньй контур 10, усилитель-ограничитель 11, пороговый блок 12, реверсивный счетчик 13 и ЭВМ 14. Выходы управления 0 ЭВМ 14 соединены с соответствующими входами управления синтезатора 1, первого управляемого переключателя 7, второго управляемого переключателя 9 и реверсивного счетчика 13.

Устройство работает следующим образом.

Синтезатор 1 генерирует измерительный сигнал, поступающий через третий 2 и первый 3 ответвители на 0 вход исследуемого четырехполюсника 4, нагруженного через второй ответвитель 5 на согласованную нагрузку 6. Мощность сигнала, ответвленная с входа и выхода четырехполюсника при пое мощи первого 3 и второго 5 ответви-- телей, подключается поочередно посредством первого управляемого переключателя 7 на второй вход преобразователя 8 частоты, на первый вход которого для образования гетеродинного сигнала подается мощность измерительного сигнала синтезатора, ответвленная при помощи третьего ответвителя 2. Сигнал промежуточной частоты, образовавшейся в преобра- зователе 8 частоты, поступает на вход второго управляемого переключателя 9, который превращает синусоидальный сигнал в радиоимпульсы. Пос0

ле окончания воздействий радиоимпульсов на колебательный контур 10, в не возникают свободные колебания, которые усиливаются усилителем-ограничителем 1 1. Эти колебания поступают на вход порогового блока 12, где они преобразуются в счетные импульсы, которые считаются реверсивным счетчиком 13.

Числовой код, несущий информацию об отношении уровней сигналов на выходе и входе четырехполюсника, с выхода реверсивного счетчика 13 подается на информационный вход ЭВМ 14. Переключение первого 7 и второго 9 уп- равляемых переключателей, начале отсчета реверсивного счетчика 13 и установка астоты синтезатора 1 осуществляются по командам, поступающим от ЭВМ 14. Совокупность числового кода частоты синтезатора 1 и кода, получекного с выхода реверсивного счетчика 13, образует АЧХ четырехполюсника.

Проанализируем работу устройства. На вход колебательного контура 10 поочередно поступают сигналы промежуточной частот.л (фиг.2в)

Xg(t) AKm,,n2Knpcus(G)) X,(t) An,n,KnpCus JOt+ly,),

где А - амплитуда сигнала на выходе

синтезатора 1

К - измеряемый коэффициент передачи четырехполюсника 4, m,mЈ - коэффициенты передачи первого и второго ответвителей соответственно

- коэффициенты передачи плеч первого управляемого переключателя J К Ор - коэффициент передачи преоб разователя частоты, СО - циклическая промежуточная

частота,

Ц,( начальные фазы сигналов. После прерывания по команде от ЭВМ сигналов во втором управляемом переключателе, напряжения свободных колебаний на выходе контура имеют видf-to

y((t) Am,n,- К ° t(

пр

t--fcc

cos(Qt+ (Л

, yj,(t) АКт2п2КПре cos(Wt + (),

I

где t0 - момент окончания радиоимпульса;

А - 6К

постоянная времени колеоа- тельного контура V« tfn начальные фазы свободных

колебаний.

В счетные импульсы обратятся лишь те колебания, амплитуды которых превышают пересчитанный на вход усилителя-ограничителя 11 уровень срабатывания LT0 порогового блока Т 2 (фиг. 2г, д)

i-io

Am, n, К рр е

л

I- К. 1Т

t-toU

К А т2пг К Пр е

LK

- U

О

отсюда находим интервалы времени, за которое происходит счет импульсов

ч - ч

ч-Л in 6fllJiL 5j Ј .

U0 У

-л i n Ј ,

-ckin

Соответствующие цифровые отсчеты реверсивного счетчика 13 равны

W

л

N. С к In

,

u7

& л , К А тщ t К пр

Nd 2f 6 lnGo

Реверсивный счетчик 13 при переключении первого управляемого переключателя 7 реверсируется, поэтому его цифровой отсчет равен разности

,-N,- In , - 1 2 «тп, n (

или в десятичных логарифмах N lg к SJJ . S 2

2Т

т,

40

Выбрав параметры колебательного

контура так, чтобы

ИСк1п 10

1, по

лучим N 20 lg К -- -- 20 lg К mi n,

- 20 lg J - 20 lg Si. mi nЈ

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет получить прямой цифровой отсчет в децибелах величины, пропорциональной коэффициенту передачи четырехполюсника. Чтобы

m n i

исключить величины - -, проводитm n

ся первоначальная калибровка на средней частоте. Вместо измеряемого четырехполюсника устанавливается отрезок тракта (коаксиального или волновод

него). Изменяя код предустановки резерсивного счетчика добиваемся показания N 0. Калибровка закончена. Эта предустановка реверсивного счетчика сохраняется при проведении дальнейших измерений. Спустя время Т, достаточное для измерения предельного ослабления (например, 100 дБ), цикл повторяется. Синтезатор перестраивается по частоте путем подачи кода частоты от ЭВМ, а с выхода реверсивного счетчика выдается в ЭВМ код коэффициента передачи.

N 20 lg К.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик четырехполюсника, содержащее соединенные последовательно первый ответвитель, клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, второй ответвитель и согласованную нагрузку, а также преобразователь частоты, отличающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения точности и быстродействия,

5

0

5

0

в него введены последовательно соединенные синтезатор и третий ответвитель, а также первый управляемый переключатель, последовательно соединенные второй управляемый переключатель, колебательный контур, усили- тель-ограничитель, пороговый блок и реверсивный счетчик, выход которого соединен с информационным входом электронно-вычислительной машины, первый, второй, третий и четвертый выходы управления которой соединены соответственно с входами управления первого управляемого переключателя, второго управляемого переключателя, реверсивного счетчика и синтезатора, при этом выходы первичного и вторичного каналов третьего ответвителя соединены соответственно с входом первого ответвителя и первым входом преобразователя частоты, выход которого подключен к сигнальному входу второго управляемого переключателя, а вход - к выходу первого управляемого переключателя, первый и второй сигнальные входы которого подключены соответственно к выходам вторичных каналов первого и второго ответви- телей.

Изобретение может быть использовано при создании фильтров, усилителей и аттенюаторов высокой и сверхвысокой частот. Цель изобретения - повышение быстродействия, точности . измерений и расширение функциональных возможностей - достигается путем автоматизации процесса измерений и получения прямого цифрового отсчета коэффициента передачи четырехполюсника. Для этого в устройство введены синтезатор 1 частоты, третий направленный ответвитель 2, первый 7 и второй 9 управляемые переключатели, колебательный контур 10, усилитель-ограничитель 11, пороговый блок 12, ре-

в)