Устройство для контроля генераторов с линейной перестройкой частоты Советский патент 1992 года по МПК G01R31/28 H03K5/19 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для проверки и настройки генераторов с линейно-частотной перестройкой.

Известно устройство для контроля частотных генераторов с линейно-частотной модуляцией, содержащее последовательно соединенные генератор пилообразного напряжения, контролируемый генератор, линию задержки, смеситель и усилитель-ограничитель, модулятор одной боковой, первый вход которого соединен с выходом контролируемого генератора, а выход - с вторым входом смесителя, индикатор, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, опорный генератор, выход которого соединен с вторым входом модулятора, а также блок вычитания, масштабирующий усилитель, фазовый детектор, первый вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя, а второй - с выходом опорного генератора, причем первый вход блока вычитания соединен с выходом фазового детектора, а выход - с вторым входом индикатора, вход масштабирующего усилителя соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход-с вторым входом блока вычитания.

Однако реализация этого устройства при широкодиапазонной перестройке контролируемого генератора оказывается сложной из-за высоких требований к малым значениям задержки и их стабильности. Начальный сдвиг фаз определяется выражением й)Гз При перестройке контролируемого генератора от начальной частоты FH до конечной FK задержка сигнала

Ау)н-Ау)к 1

2л: КР

где А F FH - FK.

Поскольку для нормальной работы устройства изменение сдвига фазы-не должно превышать значения л необходимо, чтобы величина задержки сигнала отвечала условию т д г. Из этого следует, что при

перестройке контролируемого генератора, например, от 1 до 18 ГГц величина задержки должна быть порядка 30 пс и обладать хорошей кратковременной стабильностью, определяющей точность измерения. Это является труднореализуемой практической задачей. Поэтому данное устройство устойчиво работает лишь в ограниченном диапазоне частот.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для наблюдения характеристики перестройки частотЬ электрически управляемых генераторов СВЧ, содержащее последовательно включенные задающий блок (модулятор и управляемый источник питания - УИП), контролируемый генератор (СВЧ-генератор), ферритовый резонатор, формирователь сигнала (амплитудный детектор и усилитель) и индикатор, при этом выход задающего блока через масштабирующее сопротивление,соединен с вторым входом ферритового резонатора, а также опорный генератор (генератор сигналов), выход которого соединен с вторым входом контролиру5 емого генератора и с первым входом (у) индикатора, второй вход (х) которого соединен с выходом задающего блока, а третий вход (z) соединен с выходом формирователя. Данное устройство позволяет наблюдать характеристику перестройки частоты (кривую отклонения от линейной функции) на экране осциллографа в виде яркостных точек, однако оно не обладает возможностью вывода сигнала, пропорционально величине отклонения частоты от линейной функции перестройки, пригодного для дальнейш,его использования (сравнение с граничным значением, преобразование в код, запоминание и пр.). Кроме того, при откло

0 нении частоты прц перестройке различных образцов генераторов от частоты линейноперестраиваемого ферритового резонатора на величину большую, чем глубина частотой модуляции генератора, характеристика перестройки, отображаемая на экране осциллографа, буцет иметь разрыв. Для его устранения в процессе контроля характеристики перестройки требуется увеличение глубины частотной модуляции контролируемого reHepatopa, что приводит к потере чувствительности устройства при малых отклонениях.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет получения сигнала, пропорционального величине отклонения-скорости перестройки от постоянной.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно

0 соединенные задающий блок, панель для подключения контролируемого генератора, ферритовый резонатор, амплитудный детектор и усилитель, при этом выход задающего блока через масштабирующее

5 сопротивление соединен с вторым входом ферритового резонатора, а также опорный генератор, выход которого соединен с вторым входом панели для подключения контролируемого генератора, и индикатор, . второй вход (х) которого соединен с выходом

задающего блока, введены последовательно соединенные фазовый детектор, интегратор и усилитель-преобразователь, первый вход фазо,вого детектора соединен с выходом опорного генератора, а второй 5 вход фазового детектора - с выходом усилителя, выход фазового детектора соединен с первым входом (у) индикатора, а выход усилителя-преобразователя - с вторым входом ферритрвого резонатора.10

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит панель 1 для подключения электрически перестраиваемого контролируемого генератора с двумя входа- 15 ми: первый вход служит для подачи сигналов перестройки, например пилообразной формы, второй - в виде разъема - для частотной модуляции основного сигнала несущей частоты: задающий блок 2, 20 представляющий собой формирователь сигналов перестройки, служащий для управления частотой контролируемого генератора; ферритовый резонатор 3, перестройка КОТО рого осуществляется изменением постоян- 25 ного магнитного поля внутреннего электромагнита путем изменения тока, подаваемого на его управляющий вход; амплитудный детектор 4; усилитель 5 сигнала опорной частоты; фазовый детектор 6; ин- 30 тегратор 7; масштабирующее сопротивление 8; опорный генератор 9; усилитель-преобразователь 10; индикатор 11. Выход задающего блока 2 соединен с первым (управляющим) входом панели 1 для 35 подключения контролируемого генератора, с вторым входом (х) индикатора 11,и через Масштабирующее сопротивление 8 с управляющим входом ферритового резонатора 3. Выход панели 1 контролируемого генерато- 40 ра соединен с входом СВЧ ферритового резонатора 3, выход которого соединен р входом амплитудного детектора 4. Выход амплитудного детектора 4 через усилитель 5 соединен с вторым входом фазового де- 45 тектора 6. Выход фазового детектора 6 соединен с входом интегратора 7 и с первым входом (у) индикатора 11, а выход интегратора 7 соединен с выходом усилителя-пре.образователя10.Выход 50

усилителя-преобразователя 10 соединен с управляющим входом ферритового резона- тора 3. Выход опорного генератора 9 соединен с вторым (модулирующим) входом панели 1 для подключения контролируемо- .55 го генератора и с первым входом фазового детектора 6. ,

Устройство работает следующим образом. В панель 1 устанавливается контролиг руемый генератор, плавная перестройка

частоты которого осуществляется путем подачи на его управляющий вход пилообразного напряжения. При этом масштабирующее сопротивление 8 устанавливается в положение, когда начальная частота перестройки ферритового резонатора 3 совпадает с начальной частотой перестройки контролируемо,о генератора.

Сигнал с контролируемого генератора, перестраиваемого по частоте пилообразным напряжением от задающего блока 2, через СВЧ-соединитель панели 1 поступает на вход СВЧ ферритового резонатора 3. Контролируемый генератор одновременно с плавной перестройкой по частоте подвергается частотной модуляции-от опорного генератора 9 частотой до 10 МГц (время установления процессии ферритового образца резонатора - около 0,1 мкс). Ферритовый резонатор 3 настраивается на частоту входного СВЧ-сигнала изменением магнитного поля внутреннего электромагнита путем подачи соответствующего тока на управляющий вход ферритового резонатора.

Частотная модуляция сигнала СВЧ ввиду резонансных свойств ферритового резонатора 3 преобразовывается в амплитудную модуляцию на его выходе. При точной настройке ферритового резонатора на частоту входного сигнала огибающая сигнал на выходе, выделенная при помощи амплитудного детектора 4, содержит в основном вторую гармонику частоты модулированных колебаний опорного генератора 9. При отклонении частоты настройки резонатора от контролируемой частоты в одну сторону в огибающей выходного сигнала появляется составляющая первой гармоники частоты модулирующего сигнала, совпадающая с ним по фазе. При отклонении частоты настройки резонатора от частоты контролируемого сигнала в другую сторону фаза первой гармоники огибающих колебаний на выходе амплитудного детектора 4 меняется на обратную.

Сигнал огибающих колебаний, выделенный амплитудным детектором 4, подается на вход усилителя 5, в котором происходит усиление первой гармоники сигнала огибающих колебаний. Далее усиленный сигнал подается на вход фазового детектора б, который осуществляет сравнение фаз сигналов с выходов усилителя 5 и oriopHoro генератора 9. На выходе фазового детектора б формируется сигнал ошибки настройки, знак которого зависит от совпадения или несовпадения фаз.входных сигналов (в фазе или в противофазе), а величина пропорциональна разности текущих частот контролируемого генератора и резонатора.

При постоянстве скорости перестройки контролируемого генератора и линейно-пе- 5 растраиваемого ферритового резонатора 3 сигнал рассогласования на выходе фазового детектора 6 имеет значение, близкое к нулю; при увеличении скорости перестройки генератора сигнал рассогласования на 10 выходе фазового детектора увеличивается, а при уменьшении его полярность меняется. Сигнал рассогласования подается на индикатор 11, в качестве которого может быть использован осциллограф, двухкоординат- 15 ный самописец, АЦП с памятью и др., и на вход интегратора 7. После интегрирования сигнал с выхода усилителя-преобразователя в виде тока в обмотке подмагничивания ферритового резонатора суммируется с вы- 20 ходным сигналом задающего блока и перестраивает ферритовый резонатор таким образом, чтобы сигнал рассогласования стремился к нулю.

Таким образом, предлагаемое устройст- 25 во, начиная с входа ферритового резонатора, представляет собой замкнутую следящую систему с входной переменной в виде частоты контролируемого-генератора, которую отслеживает перестраиваемый 30 ферритовый резонатор. Выходным параметром системы является сигнал ошибки настройки на выходе фазового детектора. Введение в контур следящей системы интегратора придает ей астатизм 1-го порядка. 35 Как известно из теории автоматического регулирования, в астатических системах 1-го порядка статическая (установившаяся) ошибка рассогласования равна нулю, а динамическая ошибка пропорциональна ско- 40 рости изменения входной переменной. Следовательно, на выходе фазового детектора 6 измеряется сигнал, пропорциональный скорости перестройки частоты контролируемого генератора. При постоянной скорости перестройки (линейный закон) сигнал на экране индикатора 11 будет иметь вид прямой линии, параллельной оси абсцисс; при отклонении частоты перестройки от линейного закона, вызванном нелинейностью модуляционной характеристики контролируемого генератора, на экране индикатора 11 наблюдаются отклонения сигнала от прямой линии, пропорциональные изменениям скорости перестройки контролируемого генератора с соответствующим знаком.

Формула изобретения Устройство для контроля генераторов с линейной перестройкой частоты, содержащее последовательно соединенные задающий блок, панель для подключения контролируемого генератора, ферритовый резонатор, амплитудный детектор и усилитель, при этом выход задающего блока через масштабирующее сопротивление соединен с вторым входом ферритового резонатора, а также опорный генератор, которого соединен с вторым входом панели для подключения контролируемого генератора, и индикатор, второй вход которого соединен с выходом задающего блока, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в него введеныпоследовательно соединенные фазовый детектор, интегратор и усилительпреобразователь, первый вход фазового детектора соединен с выходом опорного генератора, а второй вход фазового детектора - с выходом усилителя, выход фазового детектора соединен с первым входом индикатора, а выход усилителя-преобразователя с вторым входом ферритового резонатора.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использованодля проверки и настройки генераторов с линейно-частотной перестройкой. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Устройство содержит задающий блок 2, ферритовый резонатор 3, амплитудный детектор 4 и усилитель 5, при этом выход задающего блока через масштабирущее сопротивление 8 соединен с вторым входом ферритового резонатора, а также опорный генератор 9, выход которого соединен с вторым входом панели 1 для подключения контролируемого генератора, индикатор 11, второй вход которого соединен с выходом задающего блока, фазовый детектор б, интегратор 7 и усилитель-преобразователь 10. 1 ил.СОс4:ь. СЛJi- hO>&