Устройство для измерения полосы пропускания четырехполюсника Советский патент 1982 года по МПК G01R27/28 

1

Изобретение огносигся к технике измерений частотных характеристик и может быть использовано для измерения ширины полосы пропускания четырехполюсника ,

Известно устройство для автоматического измерения ширины полосы пропускания четырехполюсника, содержащее гене-i ратор качающейся частоты, блок индикашш коэффициента передачи, блок формирования частотных меток, блок измерения начальной частоты полосы пропускания, блок измерения ширины полосы пропускания и блок индикации f 1- }

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения ширины полосы пропускания, обусловленная дискрет ностью частотных меток.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является измеритель частотных характеристик, содержащий генератор пилообразного напряжения, качающёйся частоты, исследуемый четьфехпопюсник, блок индикашо коэффициента передачи, блок импульсов отсчета полосы, два электронных ключа, сумматор, два триггера, блок замедления скорости развертки, блок управления частотой , два счетчика и два блока формирования частотных меток 2.

Однако это устройство имеет низкую точность измерения, обусловленную пог рещностями отсчета начала полосы пропускания.

Цель изобретения - повышение точности измерений полосы пропускания четырехполюсника.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последова.тельно соединенные генератор пилообразного напряжения, генератор качающейся частоты и. один из входных зажимов устройства, второй входной зажим которого соединен с первым входом блока шшика- шш коэффициента передачи, второй вход которого подключен к выходу генератора 39 качающейся частоты it к входу аервого блока формирования частотных меток, выходом соединенного с первым входом триггера, второй блок формирования частотных меток, ключ, блок формирования {л-тульсов отсчета полосы, входом соединенный с выходом блока инд fкaции коэффициента передачи, и счетчик, введены блок измерений частоты биений, элементы ИЛИ и И, при этом выход опорных частот первого блока формирования частотны меток соединен с первым входом второго блока формирования частотных меток, а выход частоты биений первого блока формирования частотных меток подключен к второму входу второго блока формирования частотных меток и к одному из входов ключа, второй вход которого соединен с выходом частоты биений второго блока формирования частотных меток, а выход ключа подключен к одному из входов блока измерения частоты биений, а управляющий вход ключа соединен с выхо дом триггера, второй вход которого соединен с выходом второго блока формирования частотных меток и с одним из вхо дов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом триггера, а выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу блока измерения частоты биений и к одному из входов элемента И, выходом соединенного с входом счетчика, а вторым входом - с входом блока формирования импульсов отсчета полосы, первый выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения, а второй его выход соединен с вторым входехм блока измерения частоты биений, а третий его выход соединен с третьим входом триггера и с третьим входом бло ка измерения частоты биений. Кроме того, первый блок формирования частотных меток выполнен в виде смесителя, опорный вход которого соединен с выходом генератора спектра, а выход смесителя через первый фильтр нижних частот подключен к входу первого формирователя частотных меток, а второй блок формирования частотных меток выполнен в виде смесителя, опорный вход которого подключен к выходу делителя частоты на два, а выход смесителя через второй фильтр нижних частот соединен с входом второго формирователя частотных меток, На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы сигналов в некоторых точках блок-схемы устройства. 184 Устройство содержит генфатор 1- пилообразного напряжения (ГПН), генератор 2качающейся частоты (ГКЧ), генератор 3.спектра, первый смеситель 4, формирователь 5 частотных меток, элемент совпадения И 6, счетч1№ 7, блок 8 инди- кашш коэффищтента передачи, исследуемый четгзгрехполюсник 9, первый фильтр 10 нижних частот (ФНЧ), второй смеситель II, второй ФНЧ 12, второй формирователь 13 частотных меток, триггер 14, ключ 15, блок 16 измерения частоты биений, делитель 17 частоты на два, элемент ИЛИ 18, формирователь 19 импульсов отсчета полосы, первый и второй блоки формирования частотных меток 20 и 21 и первый и второй входные зажимы устройства 22 и 23. Устройство работает следующим образом. ГПН 1 вырабатывает пилообразное напряжение, которое перестраивает частоту ГКЧ 2 по линейному закону. Выходной сигнал ГКЧ 2 смещивается в смесителе 4с гармониками опорной кварцованной частоты , вьграбатываемьпу и генератором 3 спектра. Выходной сигнал смесителя 4 пропускается через ФНЧ 10, имеющий частоту среза, равную f ,/2 на формирователь 5 частотных меток, вырабатывающий импульсы основных частотных меток в моменты перехода частоты ГКЧ 2 через гармоники опорной частоты. На вход делителя 17 частоты на два подается опорная частота f ц; , а его выходной сигнал с частотой f смеши вается в смесителе 11с выходным сигналом первого ФНЧ 10. Выходной сигнал смесителя 11 пропускается через второй ФНЧ 12, имеющий частоту среза, равную , на формирователь 13 частотных меток, вырабатывающий импульсы вспомогательных частотных меток, отстающие по частоте от импульсов основных частотных меток на велич1гау ,в/2. Импульсы основных и вспомогательр1ых частотных меток через элемент ИЛИ 18 поступают на вход элемента совпадения 6 с результ1фующим щагом по частоте, равным fug /2. Кроме того, импульсы основных и вспомогательных частотных моток поочередно и раздельно поступают на установочные входы триггера 14, когорый управляет ключом 15. При этом выходной уровень триггера 14, а следовлтелыю, и состояние управляемого ключа 1), однозначно соответствуют установочному входу триггера 14, на который ппсгуиил 59 очередной импульс метки. Ключ 15 пооче редно подключает ко входу блока 16 измерения частоты биений либо выход ФНЧ 10, либо выход ФНЧ 12, при этом в ин тервале между основной и вспомогатель- ной метками частота на выходе ключа 15 равна разности между частотой ГКЧ 2 и частотой, соответствующей непосредствен но предшествовавшему, импульсу метки. В течение времени, когда коэффициент пе- редачи исследуемого четырехполюсника 9 превышает заданное значение, на уровне которого измеряется полоса пропускания, на выходе блока 8 индикации коэффиш1ен- та передачи вьфабатывается поло житель- ный импульс, .ширина которого по частоте равна ширине полосы пропускания четырехполюсника. Указанным импульсом открывается эл мент совпадения И 6 для прохода ик-туль сов меток на счетчик 7. При появлении у1сазанного импульса разрешения измерения на входе формирователя 19 импульсо отсчета полосы, с выхода последнего, на вход ГПН I подается импульс кратковре менной остановки качания частоты ГКЧ 2 и одновременно с другого выхода формирователя 19 импульсов на счетный вход триггера 14 и на вход блока 16 измерения частоты биений подается импульс начала отсчета полосы, которым триггер 14 перебрасывается в противоположное предшествовавшему состояние. При этом частота на выходе ключа 15 равна разности между частотой ближайшей, расположенной выше по частоте, частотной метки и частотой ГКЧ 2. Эта частота измеряется и ее значение запоминается в блоке 16 измерения частоты бтгений. После окончания остановки частота ГКЧ 2 перестраивается далее, при этом на вход счетчика 7 поступают импульсы меток, а триггер 14 вновь управляется импульсами меток по установочным входам В момент окончания импульса на выходе блока 8, с выхода формирователя 19 импульсов отсчета полосы, на вход ГПН 1 подается импульс, в лзывающий кратковременную остановку качания частоты ГКЧ 2 и одновременно с другого вы хода формирователя 19 на вход блока 16 подается импульс конца отсчета полосы, который разрешает измерение частоты с вьрсода ключа 15, которая равна разности между частотой ГКЧ 2 и частотой ближайшей, расположенной ниже по частоте, частотной метки. Новое измерен- ное значение частоты cy tмкpyeтcя в бло ке 16с изморенным ранее и зафкксиро- 186 ванным значегшем частоты биений. После закрывания элемента совпадения И 6 в счетчике 7 записано число, равное количеству целых частотных интервалов между метками, В блоке 16 зафиксирована сумма частотных интервалов между крайними частотами полосы пропускания и ближайшими к ним частотными метками лежашими в полосе пропускания. Результирующая шир}ша полосы пропускания равна сумме значений, зафиксированных в счетчике 7 и в блоке 16. Импульсы частотных меток, подаваемые с выхода элемента ИЛИ на управляющий вход блока 16 измерения частоты биений, блокируют измерение частоты на время действия импульса метки и предотвращают, тем самым, неоднозначность результата измерения ширины полосы пропускания в случае, когда остановка качания частоты ГКЧ 2 произведена в том узком интервале частот, который перекрывается импульсом метки. Блок измерения частоты биений может быть выполнен по принципу, используемому в электронно-счетных частотомерах. Точность измерения полосы пропускания определяется не дискретностью частотных меток, а погрешностью измерения частоты биений, составляющую величину, в 2ОО раз меньшую, чем шаг по частоте между метками, при относительной погрешности измерения частоты блоком измерения частоты биений, равной 1% от верхней измеряемой частоты, которая не превышает половины onopHoii частоты. Указанная велзгчина погрешности легко реализуется при цифровом методе измерения частоты биений. Точность измерений полосы пропускания четырехполюсников в диапазоне от низких частот до частот 18 ГГц повышается в сотни раз. Формула изобретения 1.Устройство для измерения полосы пропускания четырехполюснтса, содержащее последовательно соединенные генератор гашообразного напряжения, генератор качающейся частоты и один из входных зажимов устройства, второй входной заж1гм которого соединен с первым входом блока индикации коэффициента передачи, второй вход которого подключен к выходу генератора качающейся частоты и к входу первого блока формирования частотных j меток, выходом соединенного с первым

790

входом триггера, вто{Х)й блок формирования частотных меток, ключ, блок формирования импульсов отсчета полосы, входом соединенный с выходом блока индикации коэффициента передачи, и счетчик, о т - личающееся тем, что, с пелью повышения точности измерений, в него введены блок измерений частоты биений, элементы ИЛИ и И, при этом выход опорных частот первого блока формирования частотных меток соединен с первым входом второго блока формировавшя частотных меток, а выход частоты биений первого блока формирования частотных меток подключен к второму входу второго блока формирования частотных меток и к одному из входов ключа, второй вход которого соединен с выходом частоты биений второго блока формирования частотных меток, а выход ключа подключен к одному из входов блока измерения частоты биений, а управляющий вход ключа соединен: с выходом триггера, второй вход которого соединен с выходом второго блока формирования частотных меток и с одним

из входов элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с первым входом триггера, а выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу блока измерения частоты биений и к одному из входов элемента И, выходом соединенного с входом счетчика, а вторым входом -

188

с входом блока формирования импульсов отсчета полосы, первый выход которого подключен к входу генератора пилообразного напряжения, а второй его выход соединен с вторым входом блока измерения частоты биений, а третий его выход соединен с третьим входом триггера и с третьим входом блока измерения частоты биений.

2. Устройство по п. t, отличают е е с я тем, что первый блок формирования частотных меток вьшолнен в виде смесителя, опорный вход которого соединен с выходом генератора спектра, а выход смесителя через первый фильтр нижних частот подключен к входу первого формирователя частотных меток , а второй блок формирования частотных меток выполнен в виде смесителя, опорный вход которого подключен к выходу делителя частоты на два, а выход смесителя через второй фильтр нижних частот соединен с входом второго формирователя частотных меток.

Источники информашги, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

N9 437984, кл. G 01 R 29/ОО, 1972.

2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2725266/18-21,

кл. G Ог R 27/28, 15.02.79 (прототип).

JZILI

/М/1КЛ/И/1

/ t

t

L-L-t

/ t

Фаз. 2.