Панорамный измеритель частотных характеристик Советский патент 1980 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к СВЧ радио технике и может быть использовано при разработке устройств для отсчета частоты в панорамных измерител.ях час тотных характеристик, Извест1 ы панорамные иэмеритэли ча тотных характеристик (ИЧХ), содержащие генератор модулирующего каг р -1же.ния, формирующую цепь, генератор качающейся частоты (ГКЧ) , смес тель-формирователь, осцкллографический ин дикатор, генератор спектра, компаратор и потенциометр l . Недостаток известного устройства заключается в недостаточной точности отсчета частоты в данной точке частотной хара ;теристики по перестраиваемой частотной метке (в пределах 2-3% от измеряемой частоты). Наиболее близким по техни еской сущности к предлагаемому является па нсра.ный измеритель частотных характеристик, содержащий генератор модулирующего напряясекия, электронный ключ, генератор качающейся частоты (ГКЧ), формирователь реперной метки, триггер, элемент совпадения, счетчик и осциллографический индикатор, формиругацуи цепь, генератор тактовых импульсов, компаратор, потенциометр. смесите.пь- ормировате.пь и генератор спектра 2. Недостатками известного ИЧХ являются сравнительно невысокая точность и низкая разрешающая способность измерения частоты, которые полностью определяются дискретностью частотнЕлх меток. Цель изобретения - повышение точности измерения частоты. Цель достигается тем, что в панорамный измеритель частотных характеристик, содержащий соединенные последовательно генератор модулирующего нгпря :ения, электронный ключ, генератор качающейся частоты, формирователь реперной метки, триггер, элемент совпадения, счетчик и осциллографический индикатор, а также формирующую цепь, вход которой соединен с выходом генератора модулирующего напряжения, а выход соединен со вторы. входом электронного ключа, генератор тактовых импульсов, вход которого соединен с выходом генератора модулирующего напряжения, первый выход соединен с третьим входом электронного ключа, а второй выход соединен со вторым входом, счатчика, компаратор, вход которого соединен с выходом электронного ключа.

первый выход компаратора соединен с движком потенциометра, а его второй выход соединен со вторым входом триггера и со вторым входом осциллографического индикатора и смеситель, первы вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, а второй вход соединен с выходом генератора спектра, введены блок остановки качания частоты, последовательно соединенные делитель частоты, дополнительЕ1Ый смеситель, первый формирователь и элемент ИЛИ, последовательно соединенные второй формирователь, дополнительный триггер, дополнительный электронный ключ и блок измерения частоты, а также первый фильтр нижних частот и второй фильтр нижних частот, вход которого подключен к входу первого йормирователя, а выход соединен с вторым входом дополнительного электронного ключа, третий вход которого подключен к второму входу дополнительного смесителя и к выходу первого фильтра частот, вход последнего соединен с входом второго формирователя и с выходом смесителя, при этом выход второго формирователя подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения и с вторым входом блока измерения частоты, третий вход которого подключен к входу генератора модулирующего напряжения и к выходу блока остановки качания частоты, первый вход последнего соединен с вторым выходом компаратора, второй вход блока остановки качания частоты подключен к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход дополнительного триггера соединен с выходом первого формирователя, выход блока измерения частоты подключен к третьему входу осциллографического индикатора, а вход делителя частоты соединен с вторым выходом генератора спектра.

На чертеже представлена схема ИЧХ, Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, электронный ключ 2, ГКЧ 3, формирователь 4 реперной метки, триггер 5, элемент 6 совпадения, счетчик 7, осциллографический индикатор 8, формирующую цепь 9, генератор 10 тактовых импульсов, компаратор 11, потенциометр 12, смеситель 13,. генератор 14 спектра, блок 15 остановки качания частоты, блок 16 измерения частоты, делитель 17 частоты, см(ситель 18, фильтры 19 и 20 нижних частот (ФНЧ) , формирователи 21 и 22., элемент 23 ИЛИ, дополнитель шй триггер 24, дополнительный электронный ключ 25 и исследуемый объект 26,

Устройство работает следующим образом.

Пилообразное напряжение с В1лхода генератора 1 модулирующего напряжения поступает на вход формирующей цепи 9, на вход электронного ключа 2 и

на Бхол генератора 10 тактовых импульсс.)в. Выходное шнряжеьше формирующей цепи 9 подается на модулирукт.иий вход ГКЧ 3. Генератор 10 такгоБЕйх и.;ггульсов один раз за несколтжо периодов пилообразног-о напряжения вырабатывает импульсы управленич элек-тронным ключом 2, который ткздключает на вход ГКЧ 3 либо напряжение с выхода формирующей цепи 9, либо напряжение непосредственно с выхода генератора 1 моду лиру Ю1ие го напряжения. Модулирующее напряжение, поступающее на вход ГКЧ 3, сравнивается в компараторе 11 с постоянным наг1р;;же;:ием, снимаемым с движка потенциометра 12 и в момент равенст1 а нйпряжениГ: вырабатывается импульс, который с выхопа компаратора 11 подгется на вход осциллографического индикатора 8, Формируя перестраиваемую частотную метк на изображении частотной характеристики. Частота с выхода ГКЧ 3 смешивается в смесителе 13 с частотным спетром генератора 14 спектра и из сигнала биений в формирователе 21 формируются импульсы частотных меток, разнесенные по частоте на величиггу опорной кварцованной частоты f . Сигнал с выхода первого смесителя 13 через ( 19, имеющий частоту среза, равн.ую . ,- подается на смеситель 18, в котором смешивается с частотой равной f|,e,j2.f подаваемой на другой вход смесителя 18 от генератора 14 спектра через делитель 17 частоты. В результате смешивания получается сигнал биений на выходе смесителя 18, из которого в формирователе 22 вырабатываются импульсы вспомогательных частотных меток, отстоящие от основ iHX час1Отных меток на частоту к.в/2 Импульсы меток с фор фователей 21 и 22 через элемент 23 подсштся на вход элемента 6 с результирующей дискретностью, равной т. е. уменьшенной вдвое. Формирователь 4 реперной метки формирует одну метку в начале диапазона рабочих частот ГКЧ 3. Реперная метка перебрасывает триггер 5, а импульс с выхода компаратора 11 возвращает его в исходное состояние. В резу: ьтате, на выходе триггера 5 будет импульс, который отпирает элеMetiT 6 совпб1Деиия, пропуская тем самым на счетнгмй вход счетчика 7 импульсы частотных меток, количество котор ых будет пропорционально частотНО-.1У диапазону меящу реперной меткой и точкой, соответству1ощ.ей перестраиваемой частотной метке. На счетчике 7 предварительно занесено число, пропорциональное значению частоты реперной мегтки. После запирания элемента б совпадения счетчик 7 индицирует число, пропорциональное суг-тме значений частоты реперной метки и разности между частотами перестраиваемой и реперной меток, т. е, число, пропорциона.пьное частоте перестраиваемой метки. Во время такта измерения, задаваемого генератором 10 тактовых импульсов, блок 15 остановки качания частоты в момент времени, когда на выходе компаратора 11 появляется импульс, производит остановку генератора 1 модулирую чего напряжеЕ ия на короткий промежуток времени, а также разрешает измерение частоты в блоке 16 измерения частоты, на вход которого подается сигнал биений через второй электронный ключ 25 либо с ФНЧ 1 либо с ФНЧ 20. Дополнительный элект ронный ключ 25 управляется триггером 24, который устанавливается в нужное состояние по раздельннм входам, ка KOTOptje поступают импульсы основных и вспомогательных частотных меток. В результате ко№лутации входов электронного ключа 25, частота биений на входе блока измерения частоты пропорциональна частотному интервалу между частотой сигнала ГКЧ 3 в момент остановки качания частоты и частотной меткой, предшествовавшей остановке качания частоты. Таким образом, полное измеренное значение частоты будет равно сумме значений измеренных частот счетчиком 7 и e.noKoi-i 16 измерения частоты и будет индиги роваться в осциллографическом индикаторе. Импульсы меток, подаваемые: с выхода элемента 25 на вход блока 16 измерения частоты, блокируют измерение частоты на время действ1-л импульса метки, предотвршцая неоднозначность отсчета частоты, обусловленную конечной шириной импульсов моток, в том случае, когда остановка качания частоты произойдет в точке, соответстнующей левой половине импульса частотной метки. Блок 16 измерения частоты может быть выполнен либо по методу непосредственного измерения частоты, аналогично электронно-счетным частотомерам, либо по методу преобразования частоты в напряжегше с последующим измерением напря.жения,

Положительный эффект достигается за счет того, что при неизменно. шаг частотных меток, равном кБ|1 разрешающая способность при измерении частоты определяется разрешающей способностью блока измерения частоты, которая может быть не менее, чем на 2-3 порядка выче, чем дискретность меток при невысоких требованиях к точности из.мерения блока измерения частоты и верхней измеряемой им частоте, не превышагадей величины .Максимальная погрешность измерения частоты не превышает половины полосы частот, занимаемой иглпульсом частотной метки, что на 1-2 порядка меньше чем дискретность частотных меток. Такшч образом, предлагаемое устройство позволяет измерять частоту простым методом с точностью и разреша.тал.ей

способностью ;; а ходящими с я на рОЕня параметров электронно-счет-нь:х г-агтотомеров, во всем диапазоне: рабоч их частот панорамного , т, о. до частог, при которых еще -cxiio OI M- Oвать частотные метки и котгр,:е , coБpe eнt:Oй элемеьмпои базе могут дости.гать 18 Гц.

Панора;. измеритслъ incTOTJihJX характеристик; ссдарл а;;;ий соединенные посладсклтельно генар(.;тср юлул;-:ру оiLiero на1 р 1жеккя, э.пектрсчиы; , генератор кача101це 1ся :астоть;, формирователь penepHofl м.етш, то:,, эг..ент совладения, счет:и ;: л cicini.nлографпческпй индикатор, г. т.лК-. ic pмиру;о;ду1с цепь , вход ко7-С;)Ой cc.K.,;:;i:-f: ; с выходом генератора :-ад лиру с-иого напряжения; а выход соединен со вторым входом электронного клтчг, roiieратор тактовых имттульсок , вход чОторого соединен с выходом генрраторг модулируйте го напряжения, мерзки LJ5ход соединен с третьим зxoлo электронного ,, а Бторс:-: сос.цииен со вторым входо - c icrvun a, компаратор, зход которого сое,циь;он с 1ыходом электронного клуг-лП, не.рь:Г :г1,1ход компарГдторг- cO3.uj::-p:-: с л ---ксп гтотон цнокстра, а его STCJVVH соединен со вторгЛ- ЕХС5ДОМ Т piлта;:.т и со вторыь вхсдо:- осцм-и:ог:аф -1чгскогс -н икатора и С .5есл1тсль, парэь И ЕХОДД - сторого соедиг ен с выходом гензраторп к,%чаю ией5ся частоты, а зтороГ: ход ссединен с БЫ ОДС|Л IerJepaTOipa с;е:-;т :а, о т л ич а ю IU и и с я тем, что, с позышен;-;я точмости 113 мегеь ия частотЕЛ, в него введены блок останове качания

0 частоты, последовательно соединенные делитель частоты, дсг;олн-.-телььый смесита.ль, первый формз роеате-Цз и зломент , последовательь-о соединенные второй формирователь ,. дого н тельный триггер, дополннтельн;-П глехтронпый

5 ключ и блок измере- мя частотн, а также первый фнлтзТр нижьл х частот и .торой фильтр асгот . вход которого ::одключон к входу первого d-opмирователя, а выхс; сосг:г;:сн с вторим

0 входом дополнительного электронного к.поча, третий вход которого подключен к второму входу пополнительного c ieсителя и к выходу первого фильтра нижних частот,, вход последнего соедл5нен с входом второго г-огА-ирователя и с выходом смесителя, nps-: этом выход второго Форкпфователл по,л;сл1очен к втopo y входу элемента ИЛ - , выход которого соединен с вторым входом элемента совпадения и с вторым входом блока измерения частоты, третий вход которого подключен к Г-ходу генератора модул;-;ругащего напр. 5: к выолу блока остановки качгшп частсть-,. псрпый вход последнего соединен с ртсрг м

выходом компаратора, второй вход блока остановки качания частоты подключен к выходу генератора тактовых импульсов, второй вход дополнительного триггера соединен с выходом первого формирователя, выход блока измерения частоты подключен к третьему входу осциллографического индикатора, а

вход делителя частоты соединен с йторым выходом генератора спектра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 178894, кл, G 01 R 19/04, 1957.

2.Авторское СЕИДетальстЕО СССР

№ 543888, кл. G 01 R 27/28 24.07.75.