Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов Советский патент 1993 года по МПК G01R23/00 

00

о

к

Изобретение относится к радиоизмери- 13, выход которого подключен к электронно- тельной технике и может использоваться счетному частотомеру 17 и к счетчику 4. Пря- для измерения скорости изменения часто- мой и инверсный выходы счетчика 4 ты, линейности модуляционных характери- подключены к фазовращателям 1 и 8, выхо- стик и величины амплитудных искажений 5 ды которых подключены соответственно к частотно-модулированных генераторов.входам переключателей 2 и 9, на вторые

Целью изобретения является расшире- выходы которых подается исследуемый сиг- ние функциональных возможностей за счет нал, выходы переключателей 2 и 9 подклю- контроля амплитудных искажений.чены к входам смесителя 5. Исследуемый

На фиг. 1 приведена структурная схема Ю сигнал поступает также на вход фазовраща- устройства; на фиг.2 - структурная схема теля 8, который является входом устройства, блока памяти частоты.и через линию 3 задержки на вход фазовраПредлагаемое устройство (фиг.1)содер- щателя 1,

жит фазовращатель 1, переключатель 2, ли-В блоке 12 памяти частоты (фиг.2) сое- нию 3 задержки, счетчик 4, смеситель 5, 15 динены последовательно синхронизируе- усилитель 6 промежуточной частоты, линию мый генератор 31, линия 30 задержки и 7 задержки, фазовращатель 8, переключа- сумматор 29, при этом выход сумматора 29 тель 9. частотный детектор 10, строб-каскад соединен с входом синхронизируемого ге- 11, блок 12 памяти частоты, управляемый нератрра 31, вход сумматора 29 является генератор 13, интегратор 14, суммирующий 20 входом блока 12 частоты памяти, а выход усилитель 15, фазовращатель 16 на я/2, синхронизируемого генератора является электронно-счетный частотомер 17, фазо- выходом этого блока. 8 качестве фазовра- вые детекторы 18 и 19, вычитающий блох 20, щателей 1 и 8 могут быть использованы ди- амплитудный детектор 21, формирователь скретные многоразрядные диапазонные 22 импульсов, осциллограф 23, интегратор 25 фазовращатели с переключаемыми канала- 24, переключатель 25, устройство 26 для из- ми разной длины.

влечения квадратного корня, переключа-В качестве переключателей могут быть тель 27, видеоусилитель 28. использованы СВЧ-переключатели либо

Блок 12 памяти частоты (фиг.2) содер- СВЧ-реле, имеющие два входа и один выжит сумматор 29, линию 30 задержки и син- 30 ход, подключаемый либо к одному, либо к хронизируемый генератор 31.другому входу с шириной полосы пропускаПри этом в устройстве (фиг.1) соедине- ния, превышающей верхнюю граничную чаны последовательно смеситель 5, усилитель стоту в спектре исследуемых сигналов, 6 промежуточной частоты 6, линия 7 задери- которая составляет порядка 1 ГГц. жки, фазовый детектор 18 и вычитающий 35 Устройство для измерения средней блок 20. К усилителю 6 промежуточной час- скорости изменения частоты и линейности тоты подключены соединенные послвдова- модуляционных характеристик частотно- тельно строб-каскад 11 и блок 12 памзтя модулированных генераторов работает сле- частоты, выход которого подключен к фазо- дующим образом.

вому детектору 18 и через фазовращатель 40 Управляемый генератор 13 вырабаш- на nil к фазовому детектору 13. Выход по- вает тактовые импульсы с частотой следо- следнего подключен к второму входу вычи- вания fn О.БРсда п, где РСдв - смещение тающего блока 20, который подключен к частоты сигнала на одном фазовращателе; первому входу переключателя 27. Второй п - количество ступеней пилообразной фа- вход переключателя 27 подключен к выходу 45 зовой модуляции, n-разрядный двоичный смесителя 5, а выход - к входу видеоусмли- счетчик 4, работающий со сбросом при пе- теля 28, выход которого подключен к входам реполнении, осуществляет подсчет такто- переключэтеля 25 непосредственно и через вых импульсов управляемого генератора 13. устройство 26 для извлечения квадратного Выходные прямой и инверсный коды двоич- .корня. Выход переключателя 25 подключен 50 ного счетчика 4 подаются в качестве управ- через интегратор 24 к осциллографу 23, син- ляющих йа дискретные фазовращатели 1 хронизирующий вход которого и синхрони- и 8. На высокочастотные входы фазовра- зирующий вход строб-каскада 11 соединены щателей 1 и 8 подается соответственно через амплитудный детектор 21 и формиро- задержанный на линии 3 задержки и неэа- ватель 22 импульсов с входом устройства. К 55 держанный исследуемый ЛЧМ-сигнал. В выходу усилителя 6 промежуточной частоты результате ступенчатой пилообразной фа- подключены также соединенные последо- зовой модуляции ЛЧМ-сигнала на дискрет- вательно частотный детектор 10, сумматор ных фазовращателях 1 и 8 происходит 15, интегратор 14 и управляемый генератор смещение задержанного и незадержанного

исследуемых Сигналов по частоте соответст51807424 6

венно вверх и вниз на величину Рсде/2. При-новится нечувствительным к разности фаз менение двух дискретных фазовращателейвходного и опорного сигналов, и его выход- 1 и 8 позволяет уменьшить влияние ихной сигнал характеризует амплитудные ис- инерционности на точность измерений закажения входного сигнала и собственные счет уменьшения в два раза частоты повто-5 переходные процессы. Этот сигнал вычита- рения управляющего кода. Разнесенные поется на вычитающем блоке 20 из выходного частоте на величину Рсде задержанный исигнала фазового детектора 18. Разностный незадержанный ЛЧМ-сигналы перемножа-сигнал, характеризующий частотные иска- ются на смесителе 5. На выходе смесителяжения анализируемого ЛЧМ-сигнала, че- 5 образуются ,комбинационные частотныеЮ рез видеоусилитель 28 и интегратор 24 составляющие, из состава которых усилите-поступает для наблюдения и измерения на лем 6 промежуточной частоты выделяетсяосциллограф 23. Синхронизация осцилло- разностная частотная составляющая и че-графа 23 и строб-каскада 11 осуществляет- рез линию 7 задержки подается на входыся импульсами с формирователя 22 фазового детектора 18 и фазового детектора15 импульсов, запускаемого передним фрон- 19. Опорное колебание для фазового детек-том огибающей анализируемого ЛЧМ-ра- тора 19 вырабатывается синхронизируе-диоимпульса, выделенной амплитудным мым генератором 31 блока 12 памятидетектором 21. Изменение разностной час- частоты, запоминающим, частоту и началь-тоты и фазы сигнала на выходе смесителя 4 ную фазу сигнала, поступающего на его20 при анализе ЛЧМ-сигнала с различной вход с выхода усилителя 6 промежуточ-скоростью изменения частоты компенси- ной частоты 6 через строб-каскад 11 ируется инерционной схемой частотно-фазо- сумматор29 во время разрешающего им-вой автолодстойки частоты управляемого пульса с формирователя 22 импульсов,генератора 13, образованной частотным де- открывающего строб-каскад 11. Длитель-25 тектором 10, суммирующим усилителем 15и ность разрешающего импульса выбираетсяинтегратором 14. При этом изменение час- такой, чтобы за это время в блоке 12 памятитоты сигнала на выходе усилителя 6 проме- частоты установился стационарный режим.жуточной частоты вызывает изменение Поддержание постоянной частоты синхрони-частоты следования импульсов управляемо- зируемого генератора 31 в течение длительно-30 го генератора 13 fn. При этом изменяется сти ЛЧМ-радиоимпульса осуществляется счастота повторения управляющего кода на помощью петли самосинхронизации, в составвыходах счетчика 4 f« fn/n, равная частоте которой входят линия 30 задержки и сумма-смещения ЛЧМ-сигнала на дискретных фа- тор 29. Чтобы не потерять информацию обзовращателях 1 и 8, а также компенсируется измеряемых параметрах в начале импульса,35 изменение разностной частоты на выходе сигнал с выхода усилителя 6 промежуточнойсмесителя 5, следовательно, и различие частоты подается на второй вход фазовогочастот сигналов на различных входах фа- детектора 18 через линию 7 задержки, вре-зового детектора 18, возникающее при из- мя задержки которой равно суммарномуменении скорости изменения частоты времени переходных процессов в смесите-40 анализируемого ЛЧМ-сигнала. При этом ле 5 и синхронизируемом генераторе 31.точность компенсации разности частот ко- Сигнал с блока 12 памяти частоты поступаетлебаний на различных входах фазового де- на вход фазового детектора 18. Выходноетектора 18 повышается при сложении на напряжение фазового детектора 18 пропор-суммирующем усилителе 15 сигналов с час- ционально мгновенной разности фаз коле-45 тотного детектора 10 и фазового детектора баний синхронизируемого генератора 31 и18, чем обеспечивается частотно-фазовая ав- сигнала с выхода линии 7 задержки. Вслед-топодстройка частоты управляемого генера- ствие инерционности фазового детекторатора 13. Частоты управляемого генератора 13 18 импульсное напряжение на его выходепропорциональна скорости изменения часто- имеет выбросы в начале и в конце импуль-50 ты анализируемого ЛЧМ-сигнала, которую сов. Эти переходные процессы, приводя-можно определить путем измерения элект- щие к потере части информации, а такжеронно-счетным частотомером 17. Рассмот- амплитудные искажения сигнала на выходеренный порядок ра.боты устройства фазового детектора 18 компенсируются насоответствует первому фиксированному по- вычитающем блоке 20, Для этого парал-55 ложению переключателей 2, 9, 25, 27. При лельно фазовому детектору 18 включенпереводе их во второе фиксированное поло- аналогичный ему фазовый детектор 19, нажение исследуемый сигнал поступает некоторый опорный сигнал с блока 12 памятипосредственно на оба входа смесителя 5. частоты подается через фазовращатель 16Тогда сигнал на выходе смесителя при от- на Л/2. При этом фазовый детектор 19 ста-еутствии амплитудной модуляции имеет вид

(t) a2U0Ui cos{4 я FH t+ 0,5 Ј t2 + + J A F(t)dt + po + pi) + cos(po - pi),

о где az - постоянный коэффициент;

Uo UI.FH. Д - p - соответственно амплитуды, начальная частота, Скорость частотной модуляции и начальные фазы сигналов на первом и втором входах смесителя 5. С выхода смесителя 5 сигнал поступает че- рез переключатель 27 на видеоусилитель 28, амплитудно-частотная характеристика которого соответствует фильтру нижних частот. Тогда сигнал на выходе видеоусилителя имеет вид

10 « aaUoUicosfyflo - р).

При наличии амплитудной модуляции исследуемого сигнала колебание на выходе видеоусилителя пропорционально квадрату закона модуляции, т.е. устройство в этом режиме работает как синхронный детектор. Для получения из выходного сигнала видеоусилителя сигнала, пропорционального за- кону модуляции, он подается на устройство 26 для извлечения квадратного корня. Сиг- нал с устройства для извлечения квадратного корня подается через переключатель 25 и интегратор 24 для наблюдения и измерения на осциллограф 23. Использование обычного амплитудного детектирования в данном случае неприемлемо из-за низкой чувствительности и узкой полосы пропускания амплитудного детектора. Синхронный детектор позволяет избавиться от указанных недостатков путем увеличения крутиз- ны характеристики активного элемента и расширения полосы пропускания фильтра низкой частоты, что правомочно благодаря вдвое большему разносу по частоте спектральных составляющих на входе фильтра синхронного детектора по сравнению с входом фильтра амплитудного детектора. Таким образом, цель достигается за счет использования устройства в режиме синхронного детектирования благодаря введен- ным четырем переключателям и устройству для извлечения квадратного корня.

Поскольку изобретение не создает экономического эффекта, анализ проведен на сравнении потенциальных возможностей с известным устройством, поскольку оно отвечает необходимым требованиям, предь- являемым к подобным устройствам, и обладает самыми широкими из известных устройств возможностями. Как показано выше, предлагаемое устройство по сравне- нию с прототипом дополнительно позволяет измерять амплитудные искажения исследуемых сигналов.

Формула изобретения

Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов, содержащее последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, первую линию задержки, первый фазовый детектор и вычитающий блок, последовательно соединенные строб-каскад и блок памяти, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора и че-; рез фазовращатель на я/2 к первому входу второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу первой линии задержки, а выход подключен к второму входу вычитающего блока, последовательно соединенные первый интегратор и осциллограф, синхронизирующий вход осциллографа и синхронизирующий вход строб-каскада соединены через последовательно соединенные формирователь импульсов амплитудный детектор с входом устройства, последовательно соединенные частотный детектор, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, второй интегратор, управляемый генератор и электронно-счетный частотомер, выход управляемого генератора подключен к входу счетчика импульсов, прямой и инверсный выходы которого подключены к управляющим входам первого и второгофазовращателей, сигнальные входы первого и второго фазовращателей подключены соответственно к выходу и входу второй линии задержки, вход которой является входом устройства, выход усилителя промежуточной частоты подключен к входам час тотного детектора и строб-каскада, видеоусилитель, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля амплитудных искажений, в него введены первый, второй, третий и четвертый переключатели и блок для извлечения квадратного корня, лри этом первый переключатель включен между выходом первого фазовращателя и первым входом смесителя, второй переключатель включен между выходом второго фазовращателя и входом смесителя, вторые входы первого и второго переключателей подключены к входу устройства, третий переключатель включен между выходом вычитающего блока и входом видеоусилителя, второй вход третьего переключателя соединен с. .выходом смесителя, при этом между выходом видеоусилителя и входом первого интегратора включены последовательно

соединенные блок для извлечения квадрат- рой вход которого подключен к выходу йи- ного корня и четвертый переключатель, вто- деоусилителя.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиоизмерительной технике, и может быть использовано для измерения характеристик частотно-модулированных генераторов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерительного устройства. Цель достигается за счет введения в устройство режима синхронного детектирования путем перекоммутации цепей устройства и введения устройства для извлечения квадратного корня. Для этого устройство для измерения средней скорости-изменения частоты частотно-модулированных генераторов, содержащее фазовращатели 1, 8. счетчик 4 импульсов смеситель 5, усилитель 6 .промежуточной частоты, линии 3,7 задержки, управляемый генератор 13, интеграторы 14, 24, суммирующий усилитель 15, частотный детектор 10, строб-каскад 11, блок 12 памяти, фазовра- щатель 16 на я/2, фазовые детекторы 18,19, вычитающий блок 20, видеоусилитель 28, амплитудный детектор 21, формирователь 22 импульсов, электронно-счетный частотомер 17 и осциллограф 23, введены переключатели 2, 9, 25, 27 и блок 26 для извлечения квадратного корня. 2 ил.

Щигг