Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов Советский патент 1992 года по МПК G01R23/00 

фие.4

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных ге- нераторов.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения.

Для достижения цели в устройство для измерения средней скорости изменения ча- стоты и линейности модуляционных ха- рактеристик частотно-модулированных генераторов введены второй полосовой фильтр 1, третий смеситель 5, третий полосовой фильтр 6, второй смеситель 14, пер- вый полосовой фильтр 23, фазовый модулятор 24, генератор 25 и входной усилитель 29. Устройство также содержит первый смеситель 2, усилитель 3 промежуточной частоты, первую линию 4 задержки, ча- стотный детектор 7, строб-каскад 8, блок 9 памяти частоты, первый фазовращатель 10, счетчик 11, суммирующий усилитель 12, фазовращатель 13 на nil, второй фазовраща- тель 15. управляемый генератор 16, второй интегратор 17, первый фазовый детектор 18, второй фазовый детектор 19, вторая линия 20 задержки, электронно-счетный частотомер 21, вычитающий блок 22, амплитудный детектор 26, формирователь 27 импульсов, видеоусилитель 28, осциллограф 30, первый интегратор 31.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулир чанных генераторов.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов содержит полосовой фильтр 1, смеситель 2,усилитель 3 промежуточной частоты, линию 4 задержки, смеситель 5, полосовой фильтр 6, частотный детектор 7, строб-каскад 8, блок 9 памяти частоты, фазовращатель 10, счетчик 11, суммирующий усилитель 12, фазовращатель 13 на я/2, смеситель 14, фазовращатель 15, управляемый генератор 16. интегратор 17.

фазовый детектор 18, фазовый детектор 19, линию 20 задержки, электронно-счетный частотомер 21, вычитающий блок 22, полосовой фильтр 23, фазовый модулятор 24, генератор 25, амплитудный детектор 26, формирователь 27 импульсов, видеоусилитель 28, входной усилитель 29, осциллограф 30, интегратор 31.

Генератор 25, фазовый модулятор 24, полосовой фильтр 23, линия 20 задержки, смеситель 5, полосовой фильтр 6, смеситель 1, усилитель 3 промежуточной частоты, строб-каскад 8, блок 9 памяти частоты, фазовый детектор 18, вычитающий блок 22. видеоусилитель 28, интегратор 31, осциллограф 30 соединены последовательно, синхронизирующий вход осциллографа 30 и синхронизирующий вход строб-каскада 8 соединены с выходом формирователя 27 импульсов, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 26. Выход усилителя 3 промежуточной частоты соединен со входом частотного детектора 7 и через линию 4 задержки со вторым входом фазового детектора 18 и с входом фазового детектора 19, выход которого соединен с вторым входом вычитающего блока 22. Частотный детектор 7, суммирующий усилитель 12, интегратор 17, управляемый генератор 16, счетчик 11, фазовращатель 15, смеситель 14, полосовой фильтр 1 соединены последовательно, выход полосового фильтра 1 соединен со вторым входом смесителя 2. Выход генератора 25 соединен с первыми входами фазовращателя 15 и фазовращателя 10, второй вход которого соединен с первым выходом счетчика 11, а выход соединен с вторым входом смесителя 5. Выход полосового фильтра 23 соединен с вторым входом смесителя 14, выход управляемого генератора 16 соединен с входом электронно-счетного частотомера 21. Выход фазового детектора 18 соединен со вторым входом суммирующего усилителя 12. Выход блока 9 памяти частоты соединен через фазовращатель 13 на л/2 с вторым входом фазового детектора 19. Выход входного усилителя 29, вход которого является входом устройства, соединен с модулирующим входом фазового модулятора 24 и входом амплитудного детектора 26.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) сигнал вида

U(t) Ucos t +

+ 0,5Јt2+/AF(t) оJ

при 0 t ги/

где U, FH, ft, , TU - амплитуда, начальная частота, скорость ЧМ, начальная фаза и длительность сигнала;

Л F(t) - функция, описывающая внутри- импульсные отклонения частоты от линейного закона (фиг. За), поступает после усиления в усилителе 29, на модулирующий вход фазового модулятора 24, на сигнальный вход которого поступает монохроматический СВЧ-сигнал частоты от генератора 25. В качестве фазового модулятора можно использовать лампу бегущей волны (ЛЕВ) О типа или твердотельные линейные фазовые модулятора на варакторах.

На выходе фазового модулятора 24 будет сигнал, состоящий из непрерывной составляющей частоты f0 и парциальных ЛЧМ-импульсов с разными девиациями частоты и внутриимпульсными отклонениями частоты от линейного закона Afci m ДР + m AF(t), где ДР /9ru (при I ± m), разнесенных по частоте на FH и имеющих относительно fo зеркальные законы частотной модуляции (фиг. 2). С помощью входного усилителя 29 можно изменять индекс модуляции путем регулировки коэффициента усиления, тем самым регулируя амплитуду парциальных ЛЧМ-импульсов на выходе фазового модулятора 24. Полосовым фильтром 23 при условии FH m AF выделяется 1-й парциальный ЛЧМ-импульс с увеличенной в m-раз девиацией частоты mAF и внутриимпульсными отклонениями частоты m AF(t) от линейного закона (фиг. 36). На сигнальный вход второго смесителя 14 поступает сигнал с частотой f0 + + AF(t), а на сигнальный вход третьего смесителя 5 - сигнал, задержанный в линии задержки 20 на гэ с частотой f0 + + /ft -/ Т3 + A F (t - Т3 ) . На гетеродинные входы смесителей 14 и 5 с фазовращателей 10 и 15 подводятся сигналы с частотами f0 - Рсдв/2 и f0 + Рсдв/2 соответственно, где РСдв - частота смещения в фазовращателях 10 и 15. Применение в качестве гетеродинного сигнала частоты f0 генератора 25 позволяет скомпенсировать нестабильности частоты f0. которые вносятся при преобразовании на фазовом модуляторе 24. Тогда на выходе полосового фильтра 1 будет сигнал с частотой + /ft + Др(1) + Рсдв/2, и на выходе полосового фильтра 6 - сигнал с частотой

+ /St -ft r3 + Д F (t - гэ) - Рсдв/2.

Эти сигналы поступают на входы первого смесителя 2 и окончательно на выходе

усилителя 3 промежуточной частоты имеем сигнал с частотой

Рсдв + m ft гэ + m Д F(t) гэ . 5

Управляемый генератор 16 вырабатывает тактовые импульсы с частотой следования fn - 0,5 Рсдв п, где п - количество ступеней пилообразной фазовой модуля0 ции. Рсдв выбирается с таким расчетом, чтобы она была значительно больше предполагаемых отклонений мгновенной частоты исследуемых ЛЧМ сигналов от линейного закона на выходе полосового филь5 тра 23, и составляет десятки МГц; n-разрядный двоичный счетчик 11 тактовых импульсов, работающий со сбросом при переполнении, осуществляет подсчет тактовых импульсов управляемого генератора 16.

0 Выходные прямой, инверсные коды двоичного счетчика 11 подаются в качестве управляющих соответственно на первый 10 и второй 15 дискретные фазовращатели. На высокочастотные входы первого 10 и второ5 го 15 дискретных фазовращателей подается сигнал с частотой f0 от генератора 25. На дискретных фазовращателях 10 и 15 происходит смещение сигнала с частотой f0 по частоте соответственно вниз и вверх на ве0 личину Рсдв/2. Осуществление сдвига по частоте монохроматической частоты f0 генератора 25, а не самого ЛЧМ-сигнала, снижает динамические ошибки и повышает точность измерения.

5 С выхода усилителя 3 промежуточной частоты разностная частотная составляющая через вторую линию задержки 4 подается на входы первого 18 и второго 19 фазовых детекторов. Опорное колебание

0 для фазового детектора 18 вырабатывается синхронизируемым генератором блока 9 памяти частоты, запоминающим частоту и начальную фазу сигнала, поступающего на его вход с выхода усилителя 3 промежуточной

5 частоты через строб-каскад 8 во время разрешающего импульса с формирователя 27 импульсов, открывающего строб-каскад 8. Длительность разрешающего импульса выбирается такой, чтобы за это время в блоке

0 9 памяти частоты установился стационарный режим. Чтобы не потерять информацию об измеряемых параметрах в начале импульса, время задержки линии 4 задержки выбирается равным суммарному времени

5 переходных процессов в смесителе 2 и блоке 9 памяти частоты. Сигнал с блока 9 памяти частоты поступает на первый вход первого 18 фазового детектора. Выходное напряжение первого 18 фазового детектора

пропорционально мгновенной разности фаз колебаний блока 9 памяти частоты сигнала с выхода первой линии 4 задержки. Вследствие инерционности фазового детектора 18 импульсное напряжение на его выходе имеет выбросы в начале и конце импульса. Эти переходные процессы, приводящие к потере части информации, а также амплитудные искажения сигнала на выходе фазового детектора 18 компенсируются на вычитающем устройстве 22. Для этого параллельно фазовому детектору 18 включен аналогичный ему фазовый детектор 19, на который опорный сигнал с блока 9 памяти частоты подается через фазовра- щатель 10 на я/2. При этом фазовый детектор 19 становится нечувствительным к разности фаз входного и опорного сигнала и его выходной сигнал характеризует амплитудные искажения входного сигнала и собственные переходные процессы. Этот сигнал вычитается на вычитающем устройстве 22 из выходного сигнала фазового детектора 18. Разностный сигнал, харак- теризирующий частотные искажения анализируемого ЛЧМ-сигнала, через видеоусилитель 28, первый интегратор 31 поступает для наблюдения и измерения на осциллограф 21. Синхронизация осциллографа 30 и строб-каскада 8 осуществляется импульсами с формирователя 27, запускаемого передним фронтом огибающей анализируемого ЛЧМ-радиоимпульса, выделенной амплитудным детектором 26.

Изменение разностной частоты и фазы сигнала на выходе смесителя 2 при анализе ЛЧМ-сигналов с различной скоростью изменения частоты компенсируется инерционной схемой частотно-фазовой автоподстройки частоты управляемого генератора 16. образованной частотным детектором 7, суммирующим усилителем 12 и вторым интегратором 17. При этом изменение частоты сигнала на выходе усилителя 3 промежуточной частоты вызывает изменение частоты следования импульсов управляемого генератора 16 fn. При этом изменится частота повторения управляющего кода на выходе счетчика 11 f fn/n, равная частоте смещения сигнала частоты f0 генератора 25 на каждом из дискретных фазовращателей 10 и 15 |РСдв 1 I 1Рсдв21 0,5 Рсдв тк. При этом компенсируется изменение разностной частоты Рсдв на выходе смесителя 2, а следовательно, различие частот сигналов на различных входах первого фазового детектора 18, возникающее при изменении скорости изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала. При этом точность компенсации разности частот колебаний на различных входах фазового детектора 18 повышается при сложении на суммирующем усилителе 12 сигналов с частотного детектора 7 и фазового детектора 18, чем обеспечивается

частотно-фазовая автоподстройка частоты управляемого генератора 16.Частота управляемого генератора 16 пропорциональна скорости изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала с учетом коэффициента умножения девиации частоты гл, получаемого с помощью фазового модулятора 24. Скорость изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала можно определить путем измерения частоты генератора 16электронносчетным частотомером 21.

Таким образом, применение фазового модулятора 24 позволяет при выделении полосовым фильтром 23 гп-го парциального ЛЧМ-импульса повысить чувствительность

и точность измерения не менее чем в m раз. Формула изобретения Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотномодулированных генераторов, содержащее первый и второй фазовращатели, электронно-счетный частотомер, первую и вторую линии задержки, последовательно соединенные первый смеситель, усилитель промежуточной частоты, строб-каскад, блок памяти частоты, первый фазовый детектор. вычитающий блок, видеоусилитель, первый интегратор и осциллограф, а также последовательно соединенные амплитудный

детектор и формирователь импульсов, последовательно соединенные амплитудный детектор и формирователь импульсов, последовательно соединенные фазовраща- тель на nil и второй фазовый детектор,

последовательно соединенные частотный детектор, суммирующий усилитель, второй интегратор, управляемый генератор и счетчик, первый и второй выходы которого подключены к вторым входам первого и второго

фазовращателей соответственно, выход управляемого генератора подключен к входу электронно-счетного частотомера, выход формирователя импульсов подключен к синхронизируемым входам строб-каскада и

осциллографа, выход усилителя промежуточной частоты соединен с входом частотного детектора и через первую линию задержки - с вторыми входами первого и второго фазовых детекторов, вход фазовращателя на

nil подключен к выходу блока памяти частоты, выход второго фазового детектора подключен к второму входу вычитающего блока, первый вход которого соединен с вторым входом суммирующего усилителя, о т личающееся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в него введены последовательно соединенные генератор, фазовый модулятор, первый полосовой фильтр, второй смеситель, второй полосовой фильтр, а также входной усилитель, последовательно соединенные третий смеситель и третий полосовой фильтр, выход которого подключен к второму входу первого смесителя, первый вход которого соединен с выходом второго полосового фильтра, выход

0

первого полосового фильтра через вторую линию задержки подключен к первому входу третьего смесителя, вторые входы второго и третьего смесителей соединены с выходами второго и первого фазовращате- лей соответственно, первые входы которых подключены к выходу генераторе, выход входного усилителя, вход которого является входом устройства, соединен с модулирующим входом фазового модулятора и входом амплитудного детектора.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиоизмерительной технике. и может быть использовано для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения. Цель достигается за счет умножения в m раз девиации частоты и внутриимпульсных отклонений частоты от линейного закона входного линейно-частотно-модулированного сигнала с помощью преобразователя частоты. Для этого в устройство введены фазовый модулятор 24. два смесителя частоты 5, 14, три полосовых фильтра 23, 1, 6, генератор 25 и входной усилитель 29. 3 ил.

. /о- VF«

f

, f04mF,

to/гг

Л/г. 5