ИЗМЕРИТЕЛЬ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ И ФАЗО- ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ Советский патент 1968 года по МПК G01R23/04 G01R25/02 

Известны приборы, использующие следящие системы для автоматического измерения частотных характеристик. Чтобы обеспечить подавление гармоник, в приборах после детектирования применяют пассивные фильтры. Поэтому такие приборы имеют большую инерционность.

Известны также приборы, в которых для подавления гармоник сигнала с четырехполюсника применяется интегрирование за период сигнала. Однако такие приборы имеют малый динамический диапазон по изменению уровня входного сигнала и работают, как правило, в неавтоматическом режиме.

В приборе используется следящая система. Но в качестве исполнительного элемента в канале измерения амплитуды использован дискретный аттенюатор с электронным управлением, а в цепи обратной связи вместо линейного фильтра включен интегратор за период, работающий по специальной программе.

В предлагаемом измерителе выход интегратора подключен к дискретному аттенюатору через последовательно включенные запоминающее устройство с прогнозирующей разрядной цепью и запертый импульсный генератор. Источник питания подключен к-двигателю перестройки генератора качающейся частоты через реле, управляющая обмотка

которого подсоединена к импульсному генератору.

На время интегрирования, пока вырабатывается сигнал ощибки, обратная связь должна быть разомкнута. Во время отработки ощибки аттенюатором цепь обратной связи также разомкнута и нет информации об окончании процесса отработки, необходимой для остановки переключения аттенюатора. Разрядная цепь обеспечивает открывание импульсного генератора на время, пропорциональное сигналу ощибки. Частоту повторения импульсов выбирают так, чтобы число переключений аттенюатора, управляемого этими

импульсами, соответствовало изменению затухания, компенсирующему сигнал ошибки.

На фиг. 1 изображена блок-схема описываемого измерителя; на фиг. 2 - принципиальная схема дискретного цифрового аттенюатора с преобразователем код - аналог; на фиг. 3 - принципиальная схема интегратора за период, разрядного устройства и запертого генератора импульсов; на фиг. 4 - схема остановки двигателя перестройки частоты генератора.

Прибор содержит (см. фиг. 1) инфранизкочастотный генератор 1 качающейся частоты, канал измерения амплитуды и канал измерения фазы. В канал измерения амплитуды лением, синхронный детектор 3, интегратор 4 за период, задоми наТощее устройство 5 с прогнозирующей разрядной цепью, запертый импульсный генератор 6, электронный счетчик 7 числа импульсов, являющийся переключателем аттенюатора, и регистрирующее устройство 8. В канал измерения фазы входит фазовращатель 9 с электронным управлением, фазовый детектор 10 и интегратор 11, прогнозирующее устройство 12, запертый генератор 13, аналогичные каналу измерения амнлитуды. Работа прибора в целом происходит следующим образом. Сигнал с генератора 1 поступает на исследуемый четырехполюсник 14 и одновременно на вход фазовращателя 9. После четырехполюсника сигнал, проходя через управляемый аттенюатор 2, разветвляется и подается на детектор 3 амплитудного канала и фазовый детектор 10. Сигнал с выхода фазовращателя 9 поступает на синхронный детектор 3 и со сдвигом фазы на 90° - на фазовый детектор 10. На выходе фазового детектора образуется напряжение, пропорциональное сдвигу фазы, вносимому исследуемым четырехполюсникод1, которое является сигналом ошибки для следящей системы фазового канала. Следящая система отрабатывает этот сигнал к нулю путем изменения сдвига фазы, вносимого фазовращателем, в результате чего сдвиг фазы фазовращателя становится равным сдвигу фазы, вносимому исследуемым четырехполюсником. Поэтому сигналы приходящие на детектор 3, оказываются в фазе, что обеспечивает его работу в режиме амплитудного детектирования. Следящая система амплитудного канала приводит сигнал на выходе синхронного детектора 3, а следовательно, и на выходе аттенюатора 2 к постоянному уровню, благодаря чему изменение затухания аттенюатора соответствует изменению уровня сигнала с выхода четырехполюсника. Аттенюатор 2 выполнен в виде цепочки последовательно включенных делителей напряжения, разделенных ключевыми устройствами, которые включают или выключают соответствующие делители напряжения в зависимости от наличия управляющего сигнала с электронного управляющего переключателя 7. Переключатель 7 представляет из себя двоичный счетчик, напряжение с каждого разряда которого управляет соответствующим ключом аттенюатора. Каждая делительная ячейка аттенюатора имеет коэффициент передачи равный ), где 1 - коэффициент передачи младщего разряда, а т - целое число, равное по величине весу соответствующего двоичного разряда в счетчике. Таким образом, коэффициент передачи аттенюатора может изменяться как К„, где п - число заложенное в счетчике. рехполюсника. Преобразователь код - аналог, присоединенный к счетчику 7, позволяет производить запись амплитудно-частотной характеристики четырехполюсника в логарифмическом масщтабе. Цикл работы интеграторов 4 и //, устройств 5 и 12 и запертых генераторов 6 н 13 задается импульсами, которые формируются из колебаний генератора 1 усилителем-ограничителем 15. Для того чтобы уменьшить динамические ошибки прибора, производится остановка перестройки частоты генератора 1 на время, пока происходит отработка ошибки рассогласования следящими системами амплитудного и фазового каналов. Для этого сигналы с выходов запертых импульсных генераторов, появление которых свидетельствует о наличии ощибки рассогласования, через устройство «ИЛР1 16 подаются на реле 17, которое выключает перестройку частоты генератора. Таким образом, каждый промежуточный цикл перестройки генератора длится до того момента, пока величина изменения коэффициента передачи четырехполюсника превысит порог чувствительпости следящих систем. После восстановления равновесия следящей системы процесс перестройки возобновляется. Таким образом, записываемые частотные характеристики носят ступенчатый характер, приче.м высота ступеней определяется младщим разрядом аттенюатора 2, а частотные интервалы между ступенями - крутизной частотной характеристики исследуемого четырехполюспика на соответствующем участке. Сигнал с обмеряемого четырехполюсника 14 (см. фиг. 2) поступает на первую ячейку аттенюатора, состоящую из сопротивлений 18 и 19. С ячейки аттенюатора сигнал может пойти двумя путями: или через ключ 20 или через ключ 21. С ключей 20 и 21 сигнал поступает на эмиттерный повторитель 22, установленный для устранения влияния последующих ячеек аттенюатора на коэффициент передачи предыдущих ячеек. С выхода эмиттерного повторителя 22 сигнал поступает на следующую ячейку аттенюатора, имеющую соответственно коэффициент передачи 1 или 2. Ключами 20 и 21 управляет триггер 23, ключами 24 и 25 управляет триггер 26 и т. д. Триггеры 23, 26 и т. д. соединены в реверсивный счетчик импульсов, на вход которого поступает пачка импульсов с запертого генератора. Реверс счетчика осуществляется переключением схем 27 и 28 совпадения. К одному из выходов триггеров подключены ячейки преобразователя код - аналог, состоящие из сопротивлений 29, 30, 31 и т. д. С выхода преобразователя код - аналог сигнал поступает на стрелочный индикатор, или на вход У двухкоординатного самописца, а с выхода аттенюатора - на амплитудный

При поступлении на вход счетчика пачки импульсов, счетчик после окончапия их счета остановится в положении, соответствующем количеству импульсов в пачке. Ключи, управляемые триггерами, установят затухание в ячейках аттенюатора в соответстбии с состоянием триггеров счетчика. Напряжение с выхода преобразователя код-аналог будет соответствовать состоянию триггеров счетчика. Следовательно, определенному затуханию дискретного аттенюатора соответствует определенное напряжение на выходе преобразователя код - аналог. Если затухание в ячейках сделать в децибелах, то с выхода преобразователя получим напряжение, пропорциональное затуханию аттенюатора в децибелах.

На вход интегратора 4 (см. фиг. 3), представляющего собой операционный усилитель с емкостной обратной связью, поступает сигнал с амплитудного (синхронного) детектора. Для обеспечения интегрирования за период параллельно емкости интегратора включен ключ 32, который управляется сигналом от триггера 33 формирователя. С интегратора сигнал поступает на разрядное устройство, состоящее из проходных ключей 34 и 55, разрядных конденсаторов и разрядных ключей 36 и 37. С выхода разрядного устройства сигнал поступает на вход запертого генератора, который состоит из компаратора 38 прямого счета, компаратора 39 обратного счета, триггеров 40, формирующих импульсы прямого счета, и триггеров 41, 42, 43 формирующих импульсы обратного счета, согласующих эмиттерных повторителей.

Триггер 33 вырабатывает импульс, длительность которого равна периоду сигнала. Импульс с триггера закрывает ключ 32 интегратора и открывает проходные ключи 34 и 35. Когда ключ 32 закрыт, происходит интегрирование сигнала. Сигнал с выхода интегратора через открытые ключи 34, 35 заряжает конденсаторы 44 и 45. При этом разрядные ключи 36 и 57 и компараторы 38 и 39 прямого и обратного счета заперты.

Во время следующего периода ключ 52 открывается и разряжает конденсатор интегратора. Одновременно закрываются проходные ключи 34 и 35 и открываются разрядные ключи 36, 37 и компараторы 55 и 39. Конденсаторы 44 и 45 начинают разряжаться соответственно через ключи 36 и 57. При этом, если сигнал был положительный по окончании интегрирования, компаратор 55 прямого

счета открывается и начинает генерировать пачку импульсов, которая через схему 46 объединения поступает на счетный вход счетчика импульсов. Одновременно эти же импульсы поступают на единичный вход триггера 40. Импульс с триггера подается через эмиттерный повторитель на схемы совпадения прямого счета счетчика. Компаратор остается открытым до тех пор,

пока конденсатор 44 не разрядится до порога запирания компаратора 58. При этом компаратор 55 заперт, потому, что он открывается при отрицательном напрял ении с выхода интегратора. Так как время разряда копденсатора зависит от амплитуды сигнала с интегратора, то и количество импульсов в пачке пропорционально амплитуде сигнала с интегратора.

Сигнал остановки двигателя (пачка импульсов с запертого генератора) поступает на единичный вход триггера 47 остановки двигателя (см. фиг. 4), сигнал с выхода триггера переключает ключ 48, нагрузкой которого является обмотка реле 49. Контакты этого

реле коммутируют цепь управляющей обмотки 50 двигателя. В следующий период сигнала на нулевой вход триггера 47 приходит тактовый импульс запуска двигателя, перебрасывающий триггер в нулевое полол :ение. Если

следующие за ним по времени импульсы остановки не приходят, двигатель начинает перестройку частоты.

Предмет изобретения

35

Измеритель амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик четырехполюсников в инфранизкочастотном диапазоне, содержащий генератор качающейся частоты, дискретный аттенюатор и интегратор в следящей системе отработки изменения амплитуды и фазы сигнала на выходе четырехполюсника, отличающийся тем, что, с целью увеличения

быстродействия и динамического диапазона измерения, выход интегратора подключен к дискретному аттенюатору через последовательно включенные запоминающее устройство с прогнозирующей разрядной цепью, импульсный генератор и электронный цифровой переключатель, а источник питания подключен к двигателю перестройки генератора качающейся частоты через реле, управляющая обмотка которого подсоединена к импульсному

генератору.

12

15

/7

На счетньш

fffrmc Smceomm.

c Jerna

L

Qr-ig

I 38

L.

- .„CUZffSJI

°°f остановки dSuzomejoi

., «

«/

rpJ .Ф.

J5 I

I J I L J Sii

ЙН

J4

@

.33

yaJ

Сигнал

пуска

дВигатемя