Устройство для измерения интермоду-ляциОННыХ иСКАжЕНий шиРОКОпОлОСНыХуСилиТЕлЕй Советский патент 1981 года по МПК G01R23/20 

пряжения частот f и f + iT , проходящих через объект измерения. Последние вызывают появление дополнительной величины продуктов интермодуляционных искажений, которые складываются с продуктами искажений, обусловленными только объектом измерения Целью изобретения является- повышение чувствительности и точности измерения малых величин продуктов интермодуляционных искажений и их одновременного автоматического контроля. Достигается это тем, что. в устройство для измерения интермодуляционных искажений широкополосных усилителей, содержащее генераторный блок, состоящий из последовательно соединенных первого кварцевого автогенератора, первого умножителя частоты на два, последовательно соединенных первого регулируемого усилителя, первого смесителя и первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу линейного сумматора и через первый блок автоматической регулировки выходного напряжения и управлянхцему входу первого регулируемого усилителя, ответвителя, вход которого подключен к выходу первого кварцевого автогенератора, а также последовательно соединенных второго кварцевого автогенератора, второго умножителя частоты на два, второго регулируемого усилителя, второго смесителя, второго фильтра нижних частот, выход которого через второй блок автоматической регулировки выходного напряжения подключен к управляемому входу второго регулируемого усилителя, и через последовательно соединенные линейный сумматор и аттенюатор подключен к входу объекта измерения, а выход второго умножителя частоты на два подключен к входу синхронизации синтезатора частоты, выход которого подключен к второму входу второго смесителя и входу делителя частоты на два, выход которого подключен к входу третьего фильтра нижних частот, и измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных согласующего каскада, четвертого фильтра нижних частот, малошумящего усилителя, вход согласующего каскада соединен с выходом объекта измерения, первого усилителя постоянного тока, первого и второго индикаторов , в генераторный блок введены формирователь опорного сигнала, первый и второй коммутаторы и генератор коммутационных импульсов, а в измерительный блок введены синхронный детектор, третий коммутатор, блок фазовой автоподстройки частоты, причем формирователь опорного сигнала состоит из последовательно соединенных третьего смесителя и полосового фильтра, выход которого соединен через блок фазовой азтоподстройки частоты

с вторым входом синхронного детектора, первый и второй входы формирователя опорного сигнала подключены к выходам первого и второго умножителя частоты на два, выходы генератора комутационных импульсов подключены к управляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов, сигнальные входы первого коммутатора подключены к выходам первого умножителя частоты на два и ответвителя, а выход - к входу первого регулируемого усилителя, сигнальные входы второго коммутатора подключены к выходам синтезатора частоты и третьего фильтра нижних частот, а выход - к второму входу первого смесителя, выход малошумящег усилителя подключен к первому входу блока фазовой автоподстройки частоты и к первому входу синхронного детектра, второй вход которого подключен к выходу блока фазовой автоподстройки частоты, а выход - к входу первого усилителя постоянного тока, выход которого подключен к входу третьего коммутатора, а его выходы подключены к первому и второму индикаторам. Кроме того, блоки фазовой автоподстройки частоты содержат последовательно соединенные фазовращатель, фазовый детектор, второй усилитель постоянного тока, управляемый фазовращатель и ограничитель, выход которого подключен к второму входу фазового детектора.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма, поясняющая формирование тестового сигнала.

-Устройство содержит генераторный блок 1, первый кварцевый- автогенератор 2, ответвитель 3, первый умножитель частоты на два 4, первый коммутатор 5, первый регулируемый усилитель 6, первый смеситель 7, первый фильтр нижних частот 8, первую схему 9 автоматической регулировки выходного напряжения, второй коммутатор 10, третий фильтр нижних частот 11, делитель частоты на два 12, формирователь опорного сигнала 13, полосово фильтр 14, третий смеситель 15, второй кварцевый автогенератор 16, второй умножитель частоты на два 17, второй регулируемый усилитель 18, второй смеситель 19, второй фильтр нижних частот 20, второй блок 21 автоматической регулировки выходного напряжения, генератор коммутационных импульсов 22, линейный сумматор 23, калиброванный аттенюатор 24, объект измерений 25. Измерительный блок 26 содержит согласующий каскад

27,четвертый фильтр нижних частот

28,малошумящий усилитель 29, синхронный детектор 30, первый усилитель постоянного тока 31, а третий коммутатор 32, индикаторы 33 и 34, фазовращатель 35, фазовый детектор

36, второй усилитель постоянного тока 37, ограничитель 38, управляемой фазовращатель 39 образуют схему фазовой автоподстройки частоты 40, синтезатор частоты 41.

Рассмотрим функции, выполняемые основными структурными элементами устройства, в генераторном блоке 1 формируется двухчастотный тестовый сигнал. Кварцевые автогенераторы 2 и 16 генерируют сигналы двух частот f и f, которые, удваиваются умножителями частоты 4 и 17. После удвоения сигналы поступают на формирователь опорного сигнала 13, в котором формируется разностный сигнал 2(.), совпадаквдий по частоте с продуктами интермодуляционных искажений второго и третьего порядков. Выход формирователя опорного сигнала 13 связан через блок фазовой автоподстройки частоты 40 с вторым входом синхронного детектора 30. Коммутаторы 5, 10 и 32 управляются синхронно коммутационными импульсами генератора 22. На первый вход первого коммутатора 5 подаеся напряжение с частотой 2f с выхода умножителя частоты 4, а на второй вход напряжение частоты f от кварцевого автогенератора 2 через ответвитель 3- Это позволяет получать поочередно тестовые сигналы, продуктыискажений второго и третьего порядков которых имеют одинаковую частоту, равную частоте опорного сигнала блока 13. Для измерения продукта интермодуляционных искажений второго порядка 2() генерируется двухчастотный тестовый сигнал с разносом частоты , равным частоте опорного сигнала (фиг. 2а). Для измерения продукта интермодуляционного искажения третьего порядка 2f,-f (фиг. 2б) генерируется двухчастотный тестовый сигнал, частота f которого совпадает с частотой 2f« в случае измерения продукта второго порядка, а частота f равна половине частоты 2f .

Для исследования характеристики искажений объекта 25 в диапазоне частот используется синтезатор 41, на вход синхронизации которого поступает сигнал с умножителя на два 17, а выход связан с первым входом смесителя 19 и первым входом смесителя 7 через делитель частоты на два 12, фильт нижних частот 11 и коммутатор 10, управляемый коммутационными импульсами генератора 22 при измерении инт змодуляЦионных продуктов третьего порядка, или только через коммутатор 10 при измерении продуктов второго порядка. На вторые входы первого и второго смесителей 7 и 19 подаются сигналы соответственно с выходов первого и второго регулируемых усилителей б и 18, которые управляются первым и вторым блоками автоматической регулировки выходного напряжения 9 и 21. Выходы смесителей 7 и 19 через первый и второй фильтры нижних частот 8 и 20 соответственно связаны с первым и вторым входами линейного сумматора 23, выход которого через калиброванный аттенюатор 24 связан с входом объекта измерений 25.

Выходной сигнал объекта измерений содержащий продукты интермодуляционных искажений поступает на измерительный блок 26, на входе которого стоит согласуквдий каскад 27 и фильтр 28 нижних частот. Продукты интермодуляционных искажений попадают в полосу прозрачности фильтра 28, а напряжение тестового сигнала ослабляется. Выход фильтра 28 связан с входом малошумящего усилителя 29, затем сигнал поступает на первый вход синхронного детектора 30 и вход схемы фазовой автоподстройки частоты 40. Последняя состоит из фазовращателя 35, фазового детектора 36, второго усилителя 37 постоянного тика, управляемого фазовращателя 39 и ограничителя 38 и предназначена для автоматического управления фазой опорного сигнала, поступаюцего от формирователя опорного сигнала 13, в соответствии с фазой продукта интермодуляционных искажений. Измерительный блок имеет вoз doжнocть ручного управления фазовращателем 39. Выход управляемого фазовращателя 39 связан с входом ограничителя 38, а выход последнего с вторым выходом синхронного детектора 30 и вторым входом фазового детектора 36. Выход синхронного детектора связан с входом первого усилителя постоянного тока 31, выход которого связан с входом третьего ко 1мутатора 32, генератором 22 синхронно с коммутаторами 5 и 10. Выходы коммутатора 32 связаны с индикаторами 33 и 34 величин продуктов интермодуляционных искажений.

Устройство работает следугацим образом. С генераторного блока 1 двухнастотные тестовые сигналы заданной аттенюатором 24 величины поочередно подаются на объект измерения 25 щирокополосный усилитель. Искаженный сигнал, имеющий в своем спектре тестовый сигнал и продукты искажений, поступает на измерительный блок 2б, где вьщеляются поочередно только продукты искажений второго или третьего порядков в соответствии с синхронной работой коммутатора 5, 10 и 32. Величины продуктов искажений одновременно регистрируются индикаторами 33 и 34, иг кющими постоянную времени запоминания больше длительности периода коммутационных импульсов генератора 22.

Использование новых каскадов-формирователя опорного сигнала, синхронного детектора, имеющих структурную связь между собой через блок фазовой автоподстройки, а также синхронных коммутаторов сигналов в генераторном р измерительных блоках, выгодно отличает предполагаемое устройство от прототипа, так как позволяет измерят продукты интерполяционных искажений в динамическом диапазоне порядка 140 дБ, существенно снижает уровень шумов,-что позволяет повысить точность , измерения малых величин продук тов искажений, а также проводить одновременный контроль величин продуктов интермодуляционных искажений вто рого и третьего порядков без перестройки измерительного блока. Формула изобретения 1. Устройство для измерения интермодуляционных искажений широкополосных усилителей, содержащее генераторный блок, состоящий из последовательно соединенных первого кварцевого автогенератора, первого умножителя частоты на два, последователь но соединенных; первого регулируемого усилителя,,первого смесителя и перво .го фильтра нижних частот, выход которого подключен ко входу линейного сумматора и через первый блок автома тической регулировки выходного напря жения к управляющему входу первого регулируемого усилителя, ответвителя вход которого подключен к выходу пер вого кварцевого автогенератора, а также последовательно соединенных .второго кварцевого автогенератора, второго умножителя частоты на два, второго регулируемого усилителя, вто рого смесителя, второго фильтра нижних частот, выход которого через вто рой блок автоматической регулировки выходного напряжения подключен к управляющему входу второго регулируемого усилителя, и через последовател но соединенные линейный сумматор и аттенюатор подключен ко входу объекта измерения, а выход второго умножителя частоты на два подключен к входу синхронизации синтезатора частоты , выход которого подключен к вто рому входу второго смесителя и входу делителя частоты на два, выход кото рого подключен к входу третьего фил тра нижних частот, и измерительный блоку состоящий из последовательно соединенных согласующего каскада, четвертого фильтра нижних частот, малошумящего усилителя, вход согласующего усилителя каскада соединен с выходом объекта измерения, первог усилителя постоянного тока, первого и второго индикаторов, отличающееся тем, что, с целью повьшения чувствительности и точности измерения малых величин продуктов интермодуляционных искажений и их одновременного автоматического контроля, в генераторный блок введены формирователь опорного сигнала, первый и второй коммутаторы и генератор коммутационных импульсов, а в измерительный блок введены синхронный детектор, третий коммутатор, блок фазовой автоподстройки частоты, причем формирователь опорного сигнала состоит, из последовательно соединенных третьего смесителя и полосового фильтра, выход которого соединен через блок фазовой автоподстройки частоты с вторым входом синхронного детектора, лервьй и второй входы формирователя опорного сигнала подключены к выходс1М первого и второго умножителя частоты на два, выходы генератора ком 1утационных импульсов подключены к управляющим входам первого, второго и третьего коммутатора, сигнальные входы первого коммутатора подключены к выходам первого умножителя частоты и на два и ответвителя, а выход - к входу первого регулируемого усилителя, сигнальные входы второго коммутатора подключены к выходу синтезатора частоты и третьего фильтра частот, а выход - к второму входу первого смесителя, выход малошумящего усилителя подключен к первому входу блока фазовой автоподстройки частоты и к первому входу синхронного детектора, второй вход которого подключен к выходу блока фазовой автоподстройки частоты, а выход. - к входу первого усилителя постоянного тока, выход которого подключен к входу третьего коммутатора, выходы которого подключены к первому и второму индикаторам, 2. Устройство по п. 1,. отлич ающееся тем, что блок фазовой автоподстройки частоты содержит последовательно соединенные фазовращатель, фазовый детектор,второй усилитель постоянного тока, управляемый фазовращатель и ограничитель, -выход которого подключен к втоpoj-чу входу фазового детектора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Финей, Расширение диапазона измерений интермодуляционных искажений. Электроника, № 16, 1978, с. 6162. 2.Патент США № 4048559, кл. 324.57, опубл. 1977 прототип).

2(ff-f2

ZF2 2Г1