Панорамный измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания Советский патент 1992 года по МПК G04F10/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частотных характеристик (ГВЯ и АЧХ) устройств как с сосредоточенными, так и с разнесенными входами и выходами.

Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения собственных неравномерностей ГВЗ приемника.

На фиг,1 изображена структурная схема предлагаемого измерителя, на фиг.2 - структурная схема подавителя частотной модуляции.

Панорамный измеритель частотных характеристик ГВЗ содержит передатчик 1 и приемник 2, Передатчик 1 состоит из генератора 3 качающейся частоты (ГКЧ), модулирующего генератора 4 и генератора 5 пилообразного напряжения. Выход ГКЧ 3 является выходом передатчика, который через исследуемый объект 6 связан с входом приемника 2. Приемник 2 содержит смеситель 7, информационный вход которого является входом приемника 2, подавитель частотной модуляVI

hO

XI

00

N

31

ции (ЧМ) 8, селективный фильтр 9, дифференциатор 10, амплитудный детектор 11, амплитудный детектор 12, делитель 13 сигналов, интегратор осциллографический индикатор 15 блок 16 синхронизации и преобразователь 17 частота-напряжение,

Выход смесителя 7 через последовательно соединенные селективный фильт 9, дифференциатор 10, амплитудный детектор 11 соединен с первым входом делителя 13 сигналов.

Опорный вход смесителя 7 соединен с входом преобразователя 17 частоты в напряжение и с входом подавителя 8 частотной модуляции, вход которого объединен с входом первого амплитудного детектора 12 и информационным входом смесителя 7, выход делителя 13 сигналов подключен к входу ратора 1, второй вход которого соединен с вторым входом осциллографи- ческого индикатора 15 и с выходом блока 16 синхронизации, вход которого соединен с выходом преобразователя 17 частоты в напряжение, а выход первого амплитудного детектора 1 подключен к второму входу делителя 13 сигналов и к третьему входу ос- циллографического индикатора 15

Панорамный измеритель частотных характеристик работает следующим образом,

Передатчик 1 вырабатывает частотно-модулированный синусоидальным сигналом испытательный сигнал, который, пройдя через исследуемый объект 6, AUX и МУ ГВЗ которого соответственно

(СОС) , принимает вид

№

и Ј„

Ах(СОе)

U,

(

t +

+ in (см а((ос) ) Hjpctoc) +q,(coc),

где ft bUm/SZ - индекс частотной модуляции;

U (COC) - фазовый сдвиг, вносимый исследуемым устройством 6 на несущей частоте СОС .

Сигнал (1), содержащий информацию об АЧХ и ЧХ ГВ исследуемого объекта 6, поступает на вход приемника 2, т,е, одновременно на вход подавителя частотной модуляции С и информационный вход смесителя 7.

Сигнал на выходе подавителя 8 ЧМ является синхронным с сигналом U2(r), но не содержит частотной модуляции:

U3(t)Ax(COc)-Kn4M(Wc)Umsin a)ct + Ч,(СО,)+(рПчм(шс)+С|с((Ос), / (2) тле Kflu. Oc)

(ОЭ0) - модуль и аргумент коэффициента передачи подавителя 8 частотной модуляции.

Сигналы Uz(-fc) и Uj(t) поступают на входы смесителя 7 причем посредством селективного фильтра 9, включенного на выходе смесителя 7, выделяется сигнал модулирующей частоты 2:

Mt) Кс(Я).КсМАх(СОс)х хкмнм((ос).кпчм(юс) и„,л,(|5)г з1г(+52(СОс)+СГл+(рс)3 ,

(3)

где К,

САд - коэффициент передачи смесителя 7, (в) Функция Бесселя первого

порядка, Kcq)(Q) и

ЧЦ

- модуль и аргумент коэффициента передачи селективного фильтра 9.

Далее сигнал Ug(r) дифференцируется аналоговым дифференциатором 10 и детектируется линейным амплитудным детектором 11, на выходе которого посредством фильтра низких частот выделяется низкочастотная составляющая :

U,u)K

API

кс«.(й)е)х

л

«К f -Т ГОЛ ОТ dC X с)

Н„ф с J t (ft) Пи m ,

(4)

до

45

где KMH

К

коэффициент передачи амплитудного детектора 11 ; коэффициент передачи дифференциатора 10, постоянная времени дифференциатора . На выходе амплитудного детектора 12 выделяется низкочастотная составляющая

Ј

ЛЧФ

АИср

U8

KATJ2 V4

U,

i

(5)

где К. - - коэффициент передачи амплитудного детектора 12. Для исключения зависимости измеряемой частотной характеристики ГВЗ от изменения АЧХ устройства информационный сигнал U(t) делителем сигналов 13 делится на сигнал U«, и на его выходе получаем сигнал

VVn W кАтр

5

iЈx toe)

dt

где КАелГА -Кпч М Кем

хКдиср-Л,(р).

Далее сигнал U,,, прямо пропорциональный производной ЧХ ГВЗ исследуемого объекта, в интеграторе 14 подвергается линейному интегрированию. Для исключения накапливающейся погрешности интегрирования используется синхронизируемый интегратор, вых-одное напряжение которого сбрасывается до нуля в конце каждого цикла перестройки частоты.

Сигнал на выходе интегратора 14 при линейном законе перестройки i несущей частоты испытательного си(- нала U(t) прямо пропорционален ЧХ ГВ исследуемого объекта:

к

U

к,

Ю - §5 J М0 -

V

И -Ј-Ј--Ј Јx(Wc(t)), (7)

где К pj - коэффициент передачи интегратора ;

временная постоянная инте(- ратора.

Сигнал синхронизации «обеспечивающий синхронную работу интегратора 14 и осциллографического индикатора 15, формируется блоком синхронизации 16 из сигнала и(г), изменяющегося во времени по линейному закону. Этот сигнал формирует преобразователь- 17 частота-напряжение из сигнала U(t), частота которого изменяется синхронно с несущей частотой испытательного сигнала U(t

Сигнал Uо содержит информацию об АЧХ исследуемого устройства, для отображения которой используется второй канал осциллографического индикатора 15.

Подавитель 8 частотной модуляции выполнен по структурной схеме, приведенной на фиг.2. Он содержит соединенные в кольцо фазовый модулятор 18, широкополосный усилитель 19, частотный демодулятор 20, селективный усилитель 21, регулируемый фазовращатель 22, аттенюатор 23, причем вход фазового модулятора 18 является входом подавителя частотной модуляци

17 2784

а его выходом является выход широкополосного усипителя 19.

Подавитель частотной модуляции 8 работает следующим образом.

Сигнал U2(t), содержащий частотную модуляцию, поступает на вход фазового модулятора 18. При линейной модуляционной характеристике фазового модулятора 18

),

15

25

30

35

40

45

10

qW«c) iWA } (8)

где род- модулирующее напряжение, сигнал на его выходе выражается:

((Oc) -Um sin-|cOct+psinfoc + ,(СОс))((Ос)+1рх((Ос) + +1рс(Ыс),(9)

20 где KfcOA(«c)

иСрллод((Ьс) - модуль и аргумент коэффициента передачи фазового модулятора 18. Сигнал на выходе широкополосного усилителя 19 может быть представлен в виде

(Ц) кмоЛ(«с) и№ +

+ (5 s in tot+Qcy(Qc) +S2(00C) «%) + )х(Ос)((Ос)+С(с(Ц,), (Ю)

где Ku(«c)

и ц9с Гб)е) - модуль и аргумент коэффициента передачи широкополосного усилителя 19; fo)c) - ЧХ ГВЗ усилителя 19. Сигнал , демодулируется частотным демодулятором 20, и на его выходе сигнал пропорционален производной мгновенной фазы сигнала (Ю).

Посредством селективного усилителя 21 выделяется составляющая первой гармоники модулирующей частоты Q. :

s(|3B)() +

40х

+ ) (o)x)(a)c) +

50 - Pe+lpcjto)

где S ц-ц- коэффициент передачи частотного демодулятора 20,

КС„(Я) Pcjte)

модуль и аргумент коэффициента передачи селективного усилителя 21. При малых скоростях ) /dt удовлетворяются условия

dfxlCOf) dV

dЈ(Wc) dr

« 1,

« 1,

(12)

и тогда сигнал I 22 прошедший через регулируемый фазовращатель 22 и аттенюатор 23, может быть записан в виде

lW Kc QVKcnv к«рь(52) s4tj-aam« c«s at+nVwc +Q tywc) (n) +

B(Q),(13)

где К ере (ft)

и (Я) модуль и аргумент коэффициента передачи фазовращателя 22,

Катг- коэффициент передачи аттенюатора 23.

Сигнал U М0д модулирует входной ЧМ сигнал U(c), причем при определенном фазовом сдвиге, устанавливаемом посредством регулируемого фазовращателя 23, в выходном сигнале исчезает частотная модуляция9 и сигнал принимает вид:

и2о(г) кэ(шс) -кмоА(ыс) и

xs in(Bc t +q)xtoc) (Wt) (1A

Таким образом осуществляется полное подавление частотной модуляции в выходном сигнале (t) ).

Как следует из выражения (7), выходное напряжение интегратора прямо пропорционально ЧХ ГВЗ исследуемого устройства с

Повышение точности получается за счет исключения собственных неравно- мерностей ЧХ ГВ приемника, обусловленных усилителем Пи, амплитудным детектором и нестабильностью параметров опорного генератора в прототипе.

Формула изобретения

1. Панорамный измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания, содержащий передатчик, соединенный с входом исследуемого

20

25

объркгл, и приемник, соединенный с его выходом, примем передатчик содер ( жит последовательно соединенные гене5 ратор пилообразного напряжения и генератор качающейся частоты, а также модулирующий генератор, приемник содержит амплитудный детектор, преобразователь частоты в напряжение, ин10 тегратор и осциллографический индикатор, причем выход интегратора соединен с первым входом осциллографичес- кого индикатора, отличающийся тем, что, с целью повы15 шения точности, в передатчике выход модулирующего генератора соединен с вторым входом генератора качающейся частоты, а в приемник введены последовательно соединенные смеситель, информационный вход которого является входом приемника, селективный фильтр, дифференциатор, второй амплитудный детектор и делитель сигналов, а также блок синхронизации и подавитель частотной модуляции, причем опорный вход смесителя соединен с входом преобразователя частоты в напряжение и с выходом подавителя частотной модуляции, вход которого объединен с входом пер30 вого амплитудного детектора и информационным входом смесителя, выход делителя сигналов подключен к входу интегратора, второй вход которого соединен с вторым входом осциллогра35 фического индикатора и с выходом блока синхронизации вход которого соединен с выходом преобразователя частоты в напряжение, а выход первого амплитудного детектора подключен к

40 второму входу делителя сигналов и к третьему входу осциллографического индикатора.

2. Измеритель по п.1, отличающийся тем, что подави45 тель частотной модуляции содержит соединенные в кольцо фазовый модулятор, широкополосный усилитель, частотный демодулятор, селективный усилитель, фазовращатель и аттенюатор,

50 причем сигнальный вход фазового модулятора является входом, а выход широкополосного усилителя - выхо- дом подавителя частотной модуляции.

I XlfHH

xtwinndu

-J

I; r f wapdcfei/i

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частотных характеристик (ГВ и АЧХ) объектов как со сосредоточенными, так и с разнесенными входами и выходами. 1 ель изобретения - повышение точности измерения при нелинейном законе изменения частоты. Это достигается за счет введения смесителя 7, селективного фильтра 9, дифференциатора 10, амплитудного детектора 11, делителя сигналов 13 блока синхронизации 16 и подавителя частотной модуляции 8. Панорамный измеритель также содержит передатчик 1, приемник 2, исследуемый объект 3. Передатчик 1 включает генератор 3 ГКЧ, генератор пилообразного напряжения 5 и модулирующий генератор 4. В приемник входят интегратор 14, индикатор 15, а также амплитудный детектор 12. В подавитель частотной модуляции входят фазовый модулятор, широкополосный усилитель, частотный демодулятор, селективный усилитель, фазовращатель и аттенюатор. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. fe

l

J

06Р.2