СПОСОБ ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ И КОНТРОЛЯ Советский патент 1971 года по МПК H03J1/04 

Предлагаемый способ относится к области радиоизмеренпй, используемых при разработке и производстве супергетеродинных радиоприемников.

Для настройки и контроля параметров высокочастотного блока супергетеродинных радиоприемников используются различные методы и приборы. Лучшими из известных являются способы осциллоскоп ической («визуально) настройки. В исиользуемых в лабораторпых условиях универсальных измерителях частотных характернстик требуется ручная перестройка их средней частоты па частоту, ирин 1маемую приемником; отсутствуют и фиксированные частотные метки контрольных точек поддиапазонов. Комплект для производственных целей с централизованным источнико.м сигналов вырабатывает сигнал качающейся частоты, нолиостью перекрывающий настраиваемый поддиапазоп. При настройке и контроле высокочастотного блока необходимо лишь прокручивать ручку блока переменных конденсаторов (или соответственно блока переменных пндуктивностей), что при наличии фиксированных частотных меток является существенным преимуществом. Однако, кроме высокой стоимости, один из существенных недостатков этого метода большая скорость изменения мгновенной частоты, в результате чего .возникают искажения, частотных характеристик. К тому же, осциллограмма резонансной кривой входных контуров получается на экране весьма узкой, острой.

Использование известных .методов осциллоскопической настройки имеет и ту особенность, что не включает непосредствепного измерения ошибки сопряжения по всему поддиапазопу. Предусматривается только возможность устраиения sToii ошибки в контрольных точках поддиапазонов, а о качест15е сопряжения можпо судить лишь но косвенным признака.м, например ио ухудшению чувсгвите ьности.

Известны способы и лабораторные установки, позволиюпи-ie измерять ошибку соирялхения, обычно они весьма трудоемки, а в ряде случаев изл1ереиия вызывают расстройку собственных колеоагельных контуров высокочастотного блока и тогда применяются нреил1ущественно при более длинных волнах.

Целью настояще1о изооретения яв.чяется ускорение и уирош.ение процесса настройки и уменьшепие искажении контро.шруе.мых часготных характеристик, зависящих от скорости изменения частогы генератора исиытате:1Ьного сигнала. Предлагаемы способ 10зво.чяет наблюдать i контролировать резона 1Сной к.олеОательнь. контуров, настроен ых на 1р 1нимаемы 1 С 1гнал, а определять в ироцессе настройкн и знак ошибк соирямсеиия но всему ,

контролировать по экрану осциллографа изменение чувствительности приемника, вызванной ошибкой соиряжения, а также наблюдать на экране кривую изменения ошибки сопряжении li нределах заданного ноддиаиазоиа.

На фиг. 1 нриведена упрощенная блок-схема устройства для осуществления нредложенного снособа; на фиг. 2-6 нриведены осциллограммы резонансной кривой входных контуров в процессе их настройки.

Высокочастотиыи блок ириемника (см. фиг. 1) содержит входное устройство /, смеситель 2 и гетеродин 3; настройка на станцию производится с номощью блока переменных конденсаторов. Выход смесителя 2 отключен от фильтра нромежуточной частоты 4 ириемника.

Измерительный нрнбор содержит блоки о- 12. На выходе смесителя 2 включено малогабаритное нереходиое устройство 6. В нростейшем варианте это высокочастотный трансформатор, который практически не меняет режим работы лампы смесителя. Переходное устройство связано с высокочастотным усилителем промежуточной частоты 6 с иолосой нронускания порядка щирины резонансной кривой входных колебательных контуров и прямолинейной частотой характеристикой в этом интервале. Усилитель о связан со входом У электроннолучевого осциллографа 7. На входе У имеется амплитудный детектор (на фиг. 1 не показан).

С выхода переходного устройства 5 сигнал с частотой гетеродина подается на генератор качающейся частоты 8, условно представленный блоками 9 и 10. Здесь вырабатывается сигнал качающейся частоты, средняя частота которого /ср должна всегда отличаться от частоты гетеродина / приемника на его промежуточную частоту /пр, т. е. дожно соблюдаться равенство

(1)

/со - /г / прТочная величина промежуточной частоты приемника известна и может генерироваться в описываемом приборе.

В генераторе качающейся частоты 8 вместо обычного перестраиваемого генератора может быть использован смеситель сигнала с частотой гетеродина приемника и сигнала от дополнительного генератора, постоянная частота которого отличается от средней частоты частотномодулированного генератора на промежуточную частоту приемника. В другом варианте генератор качающейся частоты может быть охвачен кольцом фазовой автоподстройки. В этом случае частота этого генератора fcp и частота гетеродина f, подаются на дополнительный смеситель. С выхода смесителя сигнал нромежуточной частоты и сигнал от дополнительного стабильного генератора промежуточной частоты сравниваются по фазе на фазовом детекторе, управляющим частотой fcp генератора качающейся частоты.

Ввиду того что в завнсимости от величины нромежуточной частоты и других нричнн конструкция генератора качающейся частоты и схема преобразователя или подстройки частоты могут быть весьма различными, в данном случае условно принимается, что в блоке 9 частота гетеродина / преобразуется в среднюю частоту /ср, а в блоке 10 формируется сигнал качающейся частоты с частотой /ср d:: :j А/, где д/ - амплитуда «девиации. Блок W связан и с осциллографом 7, в результате чего модулирующее напряжение обеспечивает и развертку осциллографа.

Вход генератора качающейся частоты 6 с номощью эквивалентной антенны 11 связан со входом входного устройства 1. Первое маркерное устройство 12 анализирует сигнал качающейся частоты, подаваемый на вход ириемника, и вырабатывает контрольные метки контрольных точек поддиапазонов нри ирохождении сигнала с генератора через заданную частоту. Второе маркерное устройство 13 анализирует сигнал после нреобразования частоты в высокочастотном блоке и вырабатывает метку нромежуточной частоты /„р при нрохождении сигнала с выхода смесителя 2 через /пр.

Устройство работает следующим образом. С помощью эквивалента антенны 11 на вход входного устройства 1 подается сигнал качающейся частоты с частотой /ср ±Д/. Носле преобразования частоты в смесителе 2 частота его меняется на / ± А/. Частота /г-/ср - средняя частота сигнала после его преобразования. При соблюдении равенства (1) получаем:

- /г / ср - /г (Гг /пр) - Г:

/прпр

В конкретном случае это означает, что приемник остается всегда настроенным на прием средней частоты /ср сигнала качающейся частоты, имеющегося на входе входного устройства /.

Через переходное устройство 5 высокочастотное напряжение поступает на вход усилителя 6, который усиливает сигнал с частотой I ±Д/ и подавляет сигнал с частотой гетеродина. Амплитуда сигнала с частотой / ± А/ будет зависеть от резонапсных свойств только входного колебательного контура (соответственно входных колебательных контуров). Сигнал далее подается на вход У осциллографа 7, на экрапе которого вычерчивается резонансная кривая входного колебательного контура. С усилителя 6 сигнал подается и на второе маркерное устройство 13, которое выдает метку при прохождении частоты через промежуточную частоту /пр.

С выхода переходного устройства 5 доминирующий по амплитуде сигнал с частотой гетеродина If нодается на блок 9 генератора качающейся частоты S и на выходе блока 10 получается сигнал качающейся частоты, который подается на эквивалент антенны 11 и на первое маркерное устройство 12, выдающее метки

при прохождении частоты fiies контрольные точки поддиапазона.

Реализация предлагаемого способа и устройства предусматривает использование известной схемы измерителя чргтотиых характеристик (ИЧХ) п комплекте с M isecTiibiM в практике первым |1аркерным устройством 2. Если частота сигнала в контрольной точке ргвна fc, а резонансная частота входного контупа , то обеспечивается устранение разности fc, что тоже известно.

Однако частотная метка промежуточной частоты второго маркерного устройства 13 позволяет наблюдать иа экране разность частот (fr - /вх) - fnp, где (fr - fr,x) - резонансная частота входного контура после преобразования. В этом равенстве fnp одновременно является частотой fcp после преобразования, на которую должен быть настроен входной контур. Таким образом, на экране наблюдается разность (fax - так как

(f г - f вх) - fnp (f г - fox) - (f г - f ср) - fBX + f ср.

При НОЛ1ЮМ сопряжении fex - fcp 0 или (fr - /вх - fnp о, т. е. метка б (см. фиг. 5) промежуточной частоты находится на вершине резонансной кривой входного контура. Эта настройка и измерение учитывают лишь крайиий эффект сопряжения при неизвестных fr (соответственно при ненастроенном гетеродине) и fgx (соответствеино при ненастроенном входном колебательном контуре). Однако метка промел :уточной частоты нозволяет устранить и измерить ошибку сонряжения по всему поддиапазону.

В простейшем варианте устройства, реалнзованном в виде развернутой лабораторной установки, необходимо, чтобы частотная метка, вырабатываемая вторым маркерным устройством 13, была нодвижной, с градуированным по частоте смеш:ением. При известных методах и практике настройки блока высокой частоты роль метки промежуточной частоты выполняется узкополосным уснлителем промежуточной частоты (УПЧ). Тогда при наблюдении на экране сигнала, взятого после УПЧ, отсутствие полного сопряжения по поддиапазону выражается в снижении и деформации резонансной кривой УПЧ.

В соответствии с предлагаемым способом настройка осуществляется следующим образом. Как показано на фиг. 2, на экране электроннолучевой трубки видна метка нромежуточной частоты б, нолученная в результате анализа частоты сигнала после его преобразования в приемнике. Когда прибор прогреется, метку б следует сместить под среднюю линию экрана О-О. Эта линия будет соответствовать промежуточной частоте fnp, а также средней частоте fcp сигнала качающейся частоты, подаваемого на выход приемника. Данную онерацию можно провести и в том случае, когда на экране видна резонансная кривая входного контура. После этого метку можно выПрн подключении прибора к приемнику (т. е. к высокочастотному блоку / нрнемника). на экране будет видна резонансная кпнвая входного контура. Еслн по всему поддиапазону нет- ошнбки сонрял ения. то при впашетнп настройки блока переменных конденсаторов приемника вершина резонансной кривой все время остается против линнт О-О. Это одна из преимуществ иредлагаемого способа.

В действительности имеется ошибка сопряжения приемника. В таком случае поворачивают ручку настройки до положения, когда стрелка шкалы приемннка установится нротив

контрольной точкн на шкале (например, в Д.ЛИИНОВОЛНОВОМ конце поддиапазона). На экране будет видна нзобра;-кенная на фиг. 3 резонансная кривая и метка а контрольной точки. Смещенне метки а относительно линии

О-О показывает, что имеется ошибка настройки контура гетеродина, т. е. после преобразования частоты контрольной точки fc эта частота не нреобразуется в промежуточную и не будет приниматься приемником.

Подстраивают колебательиый коитур гетеродина 3 (напрнмер, его индуктнвностью). Резонансная крнвая входного контура вместе с меткой а смещается вправо до совпадения метки а с линией О-О (см. фиг. 3). Теперь

приемник может нриннмать сигналы с частотой контрольной точки fc. Однако наблюдается расстройка входного контура, т. е. ошибка соирял ения AfccnpПодстранвают входной контур (например,

его индуктивностью) до совмещения вершииы резонансной кривой с линней О-О (см. фиг. 5). Вращают ручку настройки блока переменных конденсаторов до совнадения стрелки с контрольной точкой шкалы прнемннка на

другом конце поддиапазона (нанрнмер, в коротковолновом конце). Вероятно, будет обнаружена ошнбка настройки как коитура гетеродина, так и входного контура (в последнем случае - ошибка сопряжения). На экране будет видна метка контрольной точки, и изображение получится аиалогичным показанному на фнг. 3. Настроить колебательные контуры можно уже известным, описаиным выше методом (например, с помоигью подстроечных

конденсаторов).

Вращают затем ручку настройки блока переменных конденсаторов, и стрелка шкалы приемиика проходит по всему поддиапазону.

Резонансиая крнвая смещается внраво или влево от средней линии О-О экрана нронорционально величиие и знаку ошибки сопрял ения. Ошибку сопрял ения молчно измерить, например одним из следующих способов:

а) по щкале перед экраном трубки;

б) умышленно смещая изменением fcp кривую до совпадения ее верщины с линией О-О; при этом необходимо проградуировать в килогерцах угол поворота ручки управления этим

в) смещая метку промежуточной частоты (изменением этой частоты) до ее совпадения с вершиной резонансной кривой.

При ирогоне стрелки шкалы приемника по поддиапазону н наблюдая резонансную кривую входного контура, можно судить об измепении коэффициента передачи входного устройства, а также об исправности последнего. При этом кривая может занимать большую часть экрана, что позволяет хорошо контролировать ее форму. В то же время при малой «девиации частоты сигнала качающейся частоты скорость изменения мгновенной частоты будет минимальной, что обеспечивает минимально возможную ошибку при измерениях.

Такой контроль особенно полезен при нескольких колебательных контурах, настроенных на частоту принимаемого сигнала (например, двухконтурное входное устройство; наличие одного или двух высокочастотных усилителей перед смесителем).

Допустим, при некоторой частоте поддианазоиа на экране трубки видна кривая, показанная на фиг. 6. Отношение - будет пропорционально сниженню чувствительности приемника из-за неточиого сопрял ения (в данном случае ие учитывается изменение /г по поддиапазону, однако и это легко проверить, вращая ручку настройки приемника).

Увеличив, в виде исключения, «девиацию Af, сигнала качающейся частоты, можно проконтролировать поведение входного устройства и в области нрохоладения зеркальной помехи. Если необходимо более детальное исследование этого вопроса, молсно предусмотреть в приборе не только преобразование частоты согласио формуле -fnp), ио и + fnpТогда можио по всему поддиапазону приемника контролировать поведение входного устройства, нмеющего, например, режекцию зеркальной помехи.

При наличии стандартного ИЧХ, но без автоматического соблюдения равенства /ср fr-fnp при измерениях необходимо вручную подстраивать среднюю частоту fcp сигнала качающейся частоты.

При этом возможны два случая.

1.Настройка в контрольной точке. Прн наличии вертикальной лиини О-О на экране трубк 1 следует вручную перестраивать ИЧХ, чтобы установить метку б (частоты „р против О-О, затем выключить метку 6, потом включить метку а (частоты /с контрольной точки) и работать как описано выше.

2.Измерение ошибки сопрял ения вне контрольных точек. Включить метку б, вручную изменять среднюю частоту ср 11ЧХ до появления иа экране резонансной кривой и метки промежуточной частоты б. Ошибка сопряжения Afconp пропорциональна смещению верщины кривой относительно метки б.

измерений н настроек по предлагаемому способу. Эти измерения не так удобны, как в основном варианте, но достаточно точны.

В соответствин с иредлагаемым способом можно наблюдать на экране осциллографа кривую изменения ошибки сопрял ;ения ио всему поддиапазону. Для этого формируют соответствующую верщине (максимуму) резонансной кривой высокочастотного блока приемника яркостную метку, а па вертикально отклоняющие пластины осциллографа У подают напрял ение, нронорциональное углу поворота ротора блока иеремеиных конденсаторов. При этом иривращенни в пределах контролируемого поддиапазона ручки блока неременпых конденсаторов яркостная метка смещается влево и внраво относительно средней линии О-О на шкале экрана осциллографа с электроннолучевой трубкой, имеющей длительное нослесвечение, пропорционально величине и знаку ошибки сопряжения, а в вертикальном направлении - нронорционально углу новорота ротора конденсаторов. Измерительное устройство по нредлагаемому способу доллсно включаться носле смесителя приемника, вследствие чего устраняется влияние устройства на параметры контуров высокочастотного блока.

Предмет изобретения

1. Способ осциллографической настройки и контроля параметров высокочастотного блока супергетеродинного приемника с использованием генератора качающейся частоты и контрольных меток, вырабатываемых ири ирохождении частоты генератора на входе приемника через заданную частоту контрольной точкн ноддиапазона, отличающийся тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса настройки и

контроля и уменьшения искаження контролнруемой частотной характеристики, зависящей от скорости изменения частоты генератора, перед началом настройкн совмещают со средней вертикальной линней на шкале экрана осциллографа дополнительную частотную метку промежуточной частоты, сформированную, например, при номош,и маркерного устройства носле анализа частоты сигнала генератора, преобразованного в смесителе нриемннка в частоту, равную его промежуточной частоте, и подаваемого на вертикальные пластины осциллогра(})а, поддерживают в процессе настройки вручную или автоматически среднюю частоту генератора, равиую требуемой частоте входиого сигнала приемника, для устранения ошибки сопряжения, вызванной расстройкой входного контура или контура гетеродина, их подстранвают поочередно, добиваясь одновременного сювмещ.ення со средней линией иа шкале

экрана (дополнительной меткой промел уточной частоты) вершины наблюдаемой резонансной кривой входного контура и метки, соответствующей контрольной точке иоддианазона, а изменение чувствительности приемника, выз