Устройство для измерения флуктуаций частоты сверхвысокочастотного диапазона Советский патент 1980 года по МПК G01R23/04 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Известно устройство для измерения флуктуации частоты сверхвысокочастотного диапазона, содержащее разветвитель сигнала, к выходам которого соответственно подключены смеситель и амплитудный модулятор, а также резонатор, включенный между выходом амплитудного модулятора и в рым входом смесителя, усилитель про жуточной частоты, вход которого под ключен к выходу смесителя, а выход соединен с входом частотомера и упр управляющим входом амплитудного мод лятора 1 . Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерений. Цель изобретения - повышение точ ности измерений. Для этого в устройство для измер ния флуктуации частоты сверхвысокочастотного диапазона, содержащее развествитель сигнала, к выходам которого соответственного подключены смеситель и амплитудный моду.лятор, а также резонатор, включенны между выходом амплитудного модулятора и вторым входом смесителя, уси литель промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с-входом частотомера и управляющим входом амплитудного модулятора, введены последовательно соединенные генератор прО межуточной частоты с блоком фазовой автоподстройки частоты и однополюсный модулятор, выход которого соединен с входом разветвителя сигналов, а второй вход соединен с источником исследуемого сигнала, вход опорного сигнсШа блока фазовой автоподстройки частоты подключен к выходу усилителя промежуточной частоты. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие возможные варианты настройки устройства; на фиг.З - графики, поясняющие работу устройства. Устройство для измерения флуктуации частоты сверхвысокочастотного диапазона содержит разветвитель 1 сигнала, к выходам которого соответственно подключены смеситель 2 и амплитудный модулятор 3, а также резонатор 4, включенный между выходом амплитудного модулятора 3 и вторым входом смесителя 2, усилитель 5 промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесите ля 2, выход соединен со входом частотомера б и управляющим входом амплитудного модулятора 3, последовйтельно соединенные генератор 7 промежуточной частоты с блоком 8 фазовой автоподстройки частоты, состоящим из фазового детектора 9 .и фильтра 10 нижних частот, и одно-v полосный модулятор 11, выход которо соединен с входом разветвителя 1 сигналов, а второй вход соединен с источником 12 исследуемого сигнал при этом вход опорного сигнала блок фазовой автоподстройки частоты подключен к выходу усилителя 5 пром жуточной частоты. Устройство работает следующим образом. Измеряемый сигнал f источника подается на однополосный модулятор 11, где он модулируется частотой генератора 7. В результате мояуляци .в однополосном модуляторе 11 образуется либо верхняя боковая fg (фиг.2а), либо нижняя « (фиг.26). Сигнал с частотой f g, , соответствую щей н или fg, через разветвитель подается на смеситель 2 и амплитудный модулятор 3..В случае, если час тота fpрезонатора 4 и частота fgxна ходятся в соотношении ffex f/э + где Si - частота генератора 7 проме жуточной частоты, которая с помощью блока 8 фазовой автоподстройки частоты подстраивается к частоте сигнала, снимаемого с усилителя 5 пром жутрчной частоты, то при выполнении баланса амплитуд и фаз замкнутая система, состоящая из смесителя 2, усилителя 5,, амплитудного модулятор 3 и резонатора 4 самовозбудится, , генерируя сигнал промежуточно частотыл . При этом возможны четыре случая настройки резонатора 4; на верхнюю боковую от верхней боковой однополосного модулятора 11 (фиг.2а и нижнюю боковую от верхней боковой (фиг.2,г), а также на нижнюю боковую от цижней боковой однополосного модулйтора 11 (фиг.2д) и верхнюю боковую от нижней боковой однополос ногсг модулятора 11 (фиг.2е). Испол переноса фаз в элементах устройства, а также условия баланс фаз в системе с самовозбуждением, состоящей из смесителя 2, усилителя 5, амплитудного модулятора 3 и резонатора 4, уравнение, характеризующее сложение нестабильности частоты в однополосном модуляторе и амплитудном модуляторе 3 можно записать в виде: ft fp Т д ЛИ д f п, а уравнение, характеризующее распределение фаз в замкнутой системе (смеситель 2, усилитель 5, амплитудный модулятор 3, резонатор 4, смеситель 2) - в виде: .,, где л ри частотные нестабильности сигналов резонатора 4 и усилителя 5,д fр - измеряемая частотная нестабильность, Г, и Tj - крутизна фазочастотных характеристик резонатора 4 (фиг.Зж.) и усилителя 5 промежуточной частоты (фиг.Зз), которые можно принять линейными при малых значениях ; знак относится к настройке резонатора 4 jaa нижнюю или верхнюю боковую модулятора 3, а - к верхней или нижней боковой выхода однополосного модулятора 11. Для определения коэффициента преобразования нестабильности частоты необходимо совместно решить эти уравнения для различных комбинаций знаксэв при символах « и V в них, т.е. для четырех случаев. Из результатов рещения следует, что перенос нестабильности частоты Afn с коэффициентом переноса, большим единицы, получается не во всех случаях, а только в случаях различных знаков при символах v и V (т.е. +и ) , В этом случае .n.ti|i, Таким образом,изменение фазы в резонаторе 4 при отклонении частоты на af вызывает равное ему изменение фазы в усилителе 5,что является условием баланса фаз системы с самовозбуждением. Это значит, . что в усилителе 5 происходит сдвиг частоты на д Л . При сложении (вычитании) в однополосном модуляторе 11 u.fy,- и й образуется &f (фиг.З) . В амплитуд,ном модуляторе 3 происходит вычитание (сложение) д S . В результате этого через резонатор 4 проходит сигнал с изменением частоты в л f f которое вызывает сдвиг фазы сигнала на выходе резонатора 4, равный лч. Однако, как уже указывалось, для существования колебаний в системе, состоящей из смесителя 2, усилителя 5, амплитудного модулятора 3 и резонатора 4, необходим такой же сдвиг фаз и в усилителе 5, что может осуществиться при частотном изменении в нем, равном дЛ (фиг.З). Из графиков (фиг.З) видно, что изменение промежуточной частоты лЛ , соответствующее изменениючастоты Af источника 12, прямо пропорционально крутизне фазочастотной характеристики резонатора 4 и обратно

пропорционально характеристике усилителя 5 .

Так как через резонатор 4 проходит сигнал с изменениемчастоты дf то измеряемая величина fп не долна превосходить полосу пропускания резонатора 4. Полоса пропускания усилителя 5 промежуточной частоты должна йлть больше Btj/r pas, чем измеряемая нестабильность частоты.

Устройство по сравнению с прототипом имеет более высокую точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения флуктуации частоты сверхвысокочастотного диапазона, содержащее разветвитель сигнала, к выходам которого соответственно подключены смеситель и амплитудный модулятор, а также резонатор, включенный между выходом амплитудного модулятора и вторым

входом смесителя, усилитель протлежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с входом частотомера и управляющим, входом амплитудного модулятора, о.тлич ающе еся тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введены последовательно соединенные генератор промежуточной частоты с блоком фазовой автоподстройки частоты и,однополос0ный модулятор, выход которого соединен с входе разветвителя сигналов, а второй BXOfl соединен с источником исследуемого сигнала, вход опорного сигнала блока фазовой автоподстрой5ки частотыподключен к выходу усилителя промежуточной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 201. Авторское свидетельство СССР

№321766, кл. G 01 R 23/00, 1969 :(прототип).

; ...-. --t . . , 4... .

Л , Л {Я I 52 , f

a