Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника Советский патент 1982 года по МПК G01R23/20 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВНЕЛИНЕЙНОСТИ ЧЕТЫРЁХПОЛЮСНИКА

I

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть, использовано для измерения коэффициентов нелинейности (коэффициентов гармоник, коэффициентов комбинационных состайляющих) четырехполюсников (например транзисторов, интегральных усилительных схем на транзисторах, предназначенных для многоканальной телефонной связи, кабельного телевидения) .

Известно устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника, которое содержит генератор испытательного сигнала, соединенный со входом исследуемого четырехполюсника, выход которого через двухпозиционный переключатель соединен в первом положении этого переключателя с вольтметром эффективных значений, во втором положении - с тем же вольтметром, но через активный полосовой фильтр Ы,

Недостатками известного устройства являются высокая погрешность измерения и сравнительно малый линейный динамический диапазон измерения,поскольку измерительным прибором (вольт метром эффективных значений) на выходе устройства измеряют как уровень основного тона, так и саму целинейную составляющую, которая в ряде случаев может быть на 100-110 дБ ниже основного тона.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырех(1Олюсника, которое содержит два генератора, которые подключены к двум входам сумматора через выключатели. Выход сумматора подключен через ис- . следуемый четырехполюсник, ко входу магазина сопротивлений, характеризуемого коэффициентом затухания а и ко входу полосового фильтра с коэффициентом затухания , настроенного на выделение исследуемой нелинейной составляющей k-ro порядка. Кроме того, имеется измерительный прибор, который через двухпозиционный переключатель соединяют а первом положении с выходом магазина сопротивлений, во -BTQpoM положении с выходом полосового фильтра z, Устройство работает следующим образом. Сначала от двух генераторов испы тательного сигнала через выключатели поданэт сигналы, равные по амплитуде, на исследуемый четырехполюсни Во втором положении двухпозиционног переключателя на выходе, устройства измеряют амплитуду выделенной нелинейной составляющей. Отключают выключателем подачу сигнала одного из генераторов. Переключают двухпозиционный переключатель в первое положение. Подбирают затухание а магазина сопротивлений так, чтобы амплитуда сигнала на измерительном приборе на частоте второго генератора равнялась амплитуде исследуемо нелинейной (комбинационной) состав ляющем. Определяют коэффициент комбинационной составляющей k-ro по рядка по формуле ср Зц, Недостатком устройства является сравнительно низкая точность измерения, поскольку результирующая погрешность измерения зависит от равномерности амплитудно-частотной характеристики используемого измерительного прибора, от точности калиб ровки магазина сопротивлений, от погрешности измерения затухания тотно-избирательного полосового фильтра, а также от точности зада.ния и стабильности частот генераторов испытательного сигнала (уход какой-либо частоты испытательного сигнала может приводить к измерению нелинейной составляющей уже с други затуханием aqj фильтра из-за неидеал ности избирательных свойств фильтра что в данном случае, как видно из формулы (1), увеличивает погрешност измерения коэффициентов нелинейност Цель изобретения - повышение точ ности измерения. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника, содержащем измерительный прибо и два генератора испытательного сигнала, один из которых подключен через выключатель к первому входу сумматора, выход которого соединен с полосовым фильтром через исследуемый четырехполюсник, второй генератор подключен к второму входу сумматора через модулятор, а выход полосового фильтра непосредственно соединен с измерительным прибором. На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения коэффициентов нелинейности (гармоник, комбинационных составляющих); на фиг. 2а спектрограмма, соответствующая сигналу на входе четырехполюсника при измерении нелинейной составляющей; на фиг.26 - то же, соответствующая сигналу на выходе четырехполюсника при измерении нелинейной составляющей; на фиг. 2в - то же, соответствующая сигналу на выходе полосового фильтра при измерении нелинейной составляющей; на фиг. 2г - то же, соответствующая сигналу на входе четырехполюсника при калибровке по продукту модуляции; на фиг.2д то , соответствующая сигналу на выходе четырехполюсника при калибровке по продукту модуляции; на фиг.2е то же, соответствующая сигналу на выходе полосового фильтра при калибровке по продукту модуляции. Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника содержит первый генератор 1 испытательного сигнала, соединенный через выключатель 2 с первым входом сумматора 3, второй генератор k испытательного сигнала, соединенный через модулятор 5 со вторым входом сумматора 3. Модулятор 5 выполнен в виде модулируемого элемента 6,управляемого через выключатель 7 генератором 8 модулирующиас колебаний. Выход сумматора 3 соединен со входом исследуемого четырехполюсника 9, выход которого связан с полосовым фильтром 10 и измерительным прибором 11, в качестве которого может быть использован спёктроанализатор. Для удобства анализа результатов измерения на выходе или входе четырехполюсника 9 включен измеритель 12 сигнала на основной частоте. Устройство работает следующим образом. С помощью выключателя 2 соединяют генератор 1 с первым входом сумматора 3. С помощью выключателя 7 отключают генератор В модулирующих колебаний от модулируемого элемента 6, при этом сигнал второго генератора k поступает непосредственно на второй вход сумматора 3. Мощности сигналов генераторов I и Ц складываются на сумматоре 3. С выхода сумматора- 3 испытательные сигналы на- частотах ( и 2. с равной амплитудой подают на исследуемый четырехполюсник (см. фиг.2а).На выходе полосового фильтра 10 с помощью измерительного прибора 11 измеряют мощность Р комбинационной нелинейной составляющей (см.фиг.2в), например, на частоте нелинейной составляющей третьего порядка (, Затем отключают с помощью выключателя 2 генератор 1. Модулируют по ампли-. туда сигнал от генератора Ц путем ПС ключения генератора 8 модулирующих, колебаний выключателем 7 к модулируемому элементу 6. Причем частоту модуляции желательно выбрать равной в данном случае (fj -f), таки образом чтобы частота продукта модуляции и комбинированной составляющей совпадали. Затем измеряют мощность продукта модуляции Р| (см.фиг, 2е) на вЫходе полосового фильтра 10 тем же измерительным прибором 11. Определяют коэффициент комбинационных составляющих для случая двухполосной модуляции (см. фиг. 2г) по формуле

М,, 10 Ig

м где N - коэффициент модуляции в

децибеллах;

Рц и МОЩНОСТИ комбинационной .. . составляющей и продукта модуляции соответственно. Таким образом, продукт модуляции принят за уровень сигнала калибровки, а коэффициент нелинейности измеряется по отношению нелинейной составляющей и продукта модуляции, соответствующих одной частоте.

Эффективность предлагаемого устройства заключается в улучшении качества -измерения, а именно в увеличении его точности. В предлагаемом устройстве в связи с тем, что нелиненая составляющая и пр.одукт модуляции

измеряют на одной частоте, исключается влияние.погрешностей измерения затухания полосового фильтра, а также затухания магазина сопротивлений на результирующую погрешность измерения. Снижаются требования к равномерности амплитудно-частотной характеристики измерительного прибора, стабильности частот задающих генераторов, в результате чего, кроме дополнительного уменьшения погрешности, упрощаются некоторые элемент}) конструкции (например, измерительного прибора, генераторов), используемые в устройстве.

Кроме того, в предлагаегюм устройстве отсутствует необходимость коммутации .на выходе четырехполюсника,так как полосовой фильтр непосредственно подсоединен к .измерительному прибору, что позволяет исключить возможность вь1хода из строя испытуемого объекта (транзистора) за счет рассогласования, упрощает процесс измерения, повышает его производительность.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника, содержащее измерительный прибор и два генератора испытательного сигнала, один из которых подключен через выключатель к первому входу сумматора, выход которого соединен с полосовым фильтром через исследуемый четырехполюсник, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, второй генератор подключен к второму входу сумматора через модулятор, а выход полосового фильтра непосредственно соединен с измерительнь(м приборбм.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

7ff

//

фуг. /

ф1/г. Z