Устройство для получения калиброванных значений девиации частоты и определения коэффициента гармоник Советский патент 1991 года по МПК G01R23/20 G01R23/00 

(Л

С

Изобретение относится к радиоиэме- рительной технике и может быть использовано для поверки измерителей девиации частоты и определения коэффициента гармоник. Цель изобретения - повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей. Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, генератор 2 частотно-модулированного сигнала, образцовый измеритель 3 девиации частоты, первый пиковый вольтметр 4, поверяемый измеритель 5 девиации частоты, второй пиковый вольтметр 6, вычислительно-управляющий блок 7. 1 ил.

о ел ю ю со

Os

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для поверки измерительной девиации частоты (ИДЧ) и определения коэффициента гармоник.

Цель изобретения - повышение быстродействия калибровки девиации частоты и определения коэффициентов гармоник и расширение функциональных возможностей.

На чертеже представлена структурная схема устройства,

Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, выход которого соединен с входами первого пикового вольтметра 2 и генератора 3 частотно-модулированного (ЧМ) сигнала, выход которого соединен с входами образцового ИДЧ 4 и поверяемого ИДЧ 5, выход которого соединен с входом второго пикового вольтметра 6, а также вычислительно-управляющий блок 7, который через двунаправленную информационно-управляющую шину соединен с кодовым управляющим входом генератора 1 модулирующего напряжения и с кодовыми выходами образцового ИДЧ 4 и первого и второго пиковых вольтметров 2 и 6.

Устройство работает следующим образом.

Вычислительно-управляющий блок 7 выставляет на двунаправленную информационно-управляющую шину начальную кодовую комбинацию, которая, поступая на кодовые входы генератора 1 модулирующего наподжения, запоминается им, после чего генератор 1 модулирующего напряжения выдает нагенерагорЗ ЧМ сигнала низкочастотный (НЧ) сип ал необходимой частоты и амплитуды. Амплитудное значение напряжения этою сигнала измеряется пиковым вольтметром 2, его кодовый эквивалент пы- дается вольтметром 2 на шину, с которой поступает в памя гь вычислительно-управляющего блока 7, куда также по шине передается измеренное пиковым ИДЧ 4 значение девиации частота на выходе генератора 3 ЧМ-сигнала, а с ошмы в вычислительно-управляющий блок 7 с кодовых выходов второго пикового вольтметра б передается амплитудное значение НЧ-сигналас оыхода псянэряемого ИДЧ 5.

Пропорционально разности AfK - Aft (где А и - калибруемое значение д виации частоты); Аи - измеренное значение девиации частоты) изменяется кодовая комбинация, передаваемая по шине на входы генератора 1 модулирующего напряжения(ГМН), и процесс измерения и калибровки повторяется до тех пор,пика не выполнится условие

k-u{; &Ј,

где д- задаваемый предел точности калибровки.

Таким образом в процессе калибровки

девиации частоты накапливаются следующие массивы:

Ki, «2 ... KJ, где i 1,2,3Ki - коды, подаваемые на вход ГМН 1;

Un, Ui2,... Un, где Un - амплитудное значение напряжения на выходе ГМН 1, измеренное первым пиковым вольтметром 2; Afi,Af2....Afi, где Afj - пиковое значение девиации частоты, измеренное образцовым

ИДЧ 4;

U21, U22,...U2i. где - амплитудное значение напряжения на НЧ-выходе поверяемого ИДЧ 5, измеренное вторым пиковым вольтметром.

Аппроксимируем полином третьей степени:

а)амплитудную характеристику ГМН 1

+ ,, ,

где an, ai2, ai3 - полиномиальные коэффи- циенты данного уравнения;

б)модуляционную характеристику генератора 3 ЧМ-сигналов

,o2(U,;+aMUЈ+a23u j ,

где 321, 322, 323 - полиномиальные коэффициенты данного уравнения;

в)демодуляционнуга характеристику поверяемого ИДЧ 5

,й -ю92А + о,3й,

где аз1, эз2, - полиномиальные коэффициенты.

Подставляя в уравнения данные из массивов, полученных в процессе калибровки,

составляем системы уравнений, решая которые, находим полиномиальные коэффициенты, по которым вычисляются коэффициенты гармоник соответствующих приборов. Единственным ограничением для вычисления полиномиальных коэффициентов является необходимость иметь не менее трех шагов калибровки. Если же калибровка завершается менее чем за три шага, необходимо выполнить дополнительное (до трех)

число измерений путем отклонения от отка- либрованного значения девиации частоты в сторону уменьшения или увеличения.

Для измерения коэффициента гармоник ГМН 1 составляется система уравнений:

и„ ,г« + а,Л3

U. а, А+- а,о № 4-а,-Ц

12

г )

(D

.

k 3

решая которую, находим коэффициенты аи, ai2 , а 13 и по ним определяем коэффициент гармоник ГМН 1:

Л iv

гмг г П.,

К

1 °JJL ч ГМТи 4 Q

,;-4

/г,/2

Тм| Л| KTM2i + КГМЭ: 5

где Кгм - коэффициент гармоник ГМН 1;

Кгм21 - парциальной коэффициент второй гармоники;

Кгмэ парциальный коэффициент третьей гармоники.

Для измерения коэффициента гармоник генератора 3 ЧМ-сигналов составляется система уравнений:

й{,гали)( + агги 4043U , ;

I 2,11,4+ а

г;1 °г

|Г .

11 12 )

й{; а2,и,;+агги ; ta2JU ,;

решая которую, находим коэффициенты 321, 322, 323 и по ним определяем коэффициент гармоник генератора 3 ЧМ-сигналсч:

к - Ј ц и -- ч 2 тг; 2 о,; и - 4 az,

rri ,; + чгзТ ;

где Кгг - коэффициент гармоник генератора 3 ЧМ-сигнадов;

Кгт21 парциальный коэффициент второй гармоники;

Кггз -парциальный коэффициент третьей гармоники.

Для измерения коэффициента гармо ник поверяемого ИДЧ 5 составпяется система уравнений;

Иг1 яЬ|л1, А- а4г

,,&Jb

игг.а„А1г + aM4fI + f i г U0: a,.ul: + a,,ui + o,.uf

(3)

f U2i u3l°J-i rl- 32Lili T Ji -1 i

решая которую, находим коэффициенты аз1, аз2, азз и по ним определяем коэффициент гармоник поверяемого ИДЧ 5:

Кг

се;

i--11.

2 a,,

гоз,

1ЈиЛ,-2.

4 о, Л±:

,i

/2, i/г

Тс, - N - Г02;+ КгСЗ; )

где Кгд| коэффициент гармоник поверяемого ИДЧ 5;

Кгд21 парциальный коэффициент второй гармоники;

Кгдз - парциальный коэффициент третьей гармоники.

Как следует из изложенного, величина коэффициента гармоник ГМН 1 не входи в систему уравнений (2) и, таким образом, на диапазон измеряемых коэффициентов гармоник генератора 3 ЧМ-сигналов не накладывается. Кроме того, поскольку при

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

измерения коэффициента гармоник гсне- пзтора 3 ЧМ-сигналя не используется демодулятор ЧМ-нигняля, то расширяется полоса модулирующих частот. Р которой возможно измерение. Единственное ограничение остается за счет полосы модулирующих чзсто образцового ИДЧ. однако она. как правило, и ирс попосы модулирующих частот демодулятора ЧМ-сигналэ.

Таким образом, предложенное устройство позволяет повысить быстродействие и расширить функциональные возможности за счет одновременного с процессом калибровки девиации частоты измерения как сум- марного коэффициента гармоник, вносимого измерительным трактом, так и отдельных составляющих суммарного коэффициента гармоник, вносимых генератором модулирующего напряжения, генератором ЧМ-сигнала и поверяемым измерителем девиации частоты, а также за счет расширения пределов измерения коэффициента гармоник благодаря инвариантности результатов измерения коэффициента гармоник генератора ЧМ-сигнала по отношению к нелинейным искажениям, зносимым в тракт генератором модулирующего напряжения, за гчт рас ширения диапазона модулирующих частот благодаря отсутствию ограничений, накладываемых полосой пропускания демодулятора ЧМ-сигналов.

Формула изобретения Устройство для получения калиброванных значений девиации частоты и определения коэффициента гармоник, содержащее последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения, генератор частотно-модулированного сигнала и поверяемый измеритель девиации частоты, а также образцовый измеритель девиации частоты, вход которого соединен с выходом генератора частотно-модулированного сигнала, о т- личающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в него введены первый и второй пиковые вольтметры и вычислительно-управляющий блок, который через двунаправленную информационно-управляющую шину соединен с кодовым управляющим входом генератора модулирующего напряжения и выходами образцового измерителя девиации частоты, первого и второго пикового вольтметра, вход КОТОРОГО соединен с выходом поверяемого измерителя девиации частоты, а вход первого пикового вольтметра - с выходом генератора модулирующего напряжения.