Устройство для измерения частотной характеристики четырехполюсника Советский патент 1982 года по МПК G01R29/00 G01R27/28 

Изобретение относится к электрическим измерениям, в частности к измерениям характеристик четырехполюсч НИКОВ, и может быть использовано для измерения частотной характеристи ки времени задержки ( например, фазового времени задержки) линий задержки, фильтров, каналов связи и других цепей. Известно устройство для измерения фазочастотной характеристики, содержащее генератор колебаний с изменяющейся частотой, к выходу которого подключены опорнь|й и измерительный каналы, каждый из которых содержит блок выделения моментов отсчета (причем измеряемый четырехполюсник включе в измерительный канал), и растровый ин дикатор, блок горизонтальной разверт ки которого связан с генератором колебаний. В опорном канале и в измерительном канале после измеряемого четырехполюсника включены преобразова тели частоты сигнала. В устройстве имеется фазовый детектор, являющийся преобразователем фазового сдвига между сигналами с преобразованной (неизменной) частотой в напряжение. Фазовый детектор содержит блоки выделения моментов отсчета фазового сдвига. К выходу фазового детектора подключен вход растрового индикатора. Вход управления яркостью индикатора подключен к блоку управления. На экране индикатора наблюдают фазочастотную характеристику измеряемого четырехполюсника l. Недостатком устройства является сравнительно большая погрешность измерения, что является следствием использования промежуточных операций с сигналами: преобразования частоты и преобразования фазового сдвига в напряжение. Кроме того, при считыва.нии с экрана осциллографа возникает погрешность, вызванная геометрическими искажениями и нестабильностью изображения измеряемой характеристики относительно шкалы, нанесенной на экран. Диапазон однозначного изм рения фазового сдвига от-18о до + l80 или 0-3бр недостаточен для многих измеряемых цепей, например, линий задержки. Для преобразования фазочастотной характеристики в частотную характеристику фазового вре меии задержки необходим дополнитель ный расчет, что увеличивает время измерения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения частотной характерист четырехполюсника, содержащее ген ратор изменяющейся частоты, подключенный к входам образцового и иссле емого четырехполюсников, выходы кот рых подключены к соответствующим входам фазового детектора, выход которого соединен с блоком выделения П точек,выходы которого подключены соответственно к входу блока управления яркбсть|6 растрового инди катора и к входу вертикальной развертки индикатора через последовательно соединенные формирователь ступенчатого напряжения и лУ1Нию задержки, модулятор, выход которого соединен с генератором и входом блок горизонтальной развертки t 1Недостатком известного устройства является большая Дискретность измерения, равная Л80°. При измерении цепей с фазовым сдвигом в, небольшое число периодов фазочастотная характеристика будет представлена небольшим числом точек. Поэтому погрешност измерения промежуточных значений ( пу тем интерполяции) может быть очень большой. На экране индикатора уст-; ройства индуцируется фазочастотная характеристика исследуемого четырехполюсника, поэтому для измерения фазового времени задержки четырехполюсника требуется дополнительный расчет, что увеличивает время измере ния . Цель изобретения - уменьшение погрешности измерения и повышение быстродействия при измерении частотной характеристики фазового времени задержки. Поставленнаяцель достигается тем

что в устройстве для измерения частотной характеристики четырехполюсника, содержащее генератор изменяюВыхо/: блока 9, являющийся выходом опорного канала 2, непосредственно связан с входом блока 13 вертикаль64щейся частоты, подключенный к входам образцового и исследуемого четырехполюсников, растровый индикатор, выход исследуемого четырехполюсника через первый блок выделения моментов отсчета подключен к входу блока управления яркостью растрового индикатора , выход образцового четырехполюсника через второй блок.выделения моментов отсчета подключен к входу блока вертикальной развертки растрового индикатора, блок горизонтальной развертки KOTOjsoro соединен с блоком синхронизации генератора.... На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство)для измерения частотной характеристики четырехполюсника содержит генератор 1 радиоимпульсов .с несущей частотой, изменяющейся по . мере поступления импульсов. К выходу генератора 1 подключены опорный канал 2 и измерительный канал 3. В последний включён измеряемый четырехполюсник 4, ёыход которого через согласующие и усилительные каскады 5 связан с входом блока 6 выделения моментов отсчета времени задержки. В опорный канал 2 включен образцовый четырехполюсник 7, выход которого через согласующие и усилительные каскады 8 связан с входом блока 9 выделения моментов отсчета времени задержки. Каждый из блоков 6 и 9 содержит соединенные с входом устройства дискриминаторы уровней подсчета и отсчета, распределитель и вентиль. Выход дискриминатора уровня подсчета связан с входом распределителя , к одному из выходов которого подключен вход вентиля. Второй вход вентиля подключен к выходу дискриминатора уровня отсчета.Выход; вентиля является выходом блоков 6 и 9. . В устройстве для измерения частот ной характеристики испульзуется растровый индикатор 10, который содержит электронно-лучевую трубку 11, блок 12 управления яркостью, блок 13 вертикальной развертки и блок 14 горизонтальной развертки. ной развертки растрового индикатора 10. Выход блока 6, являющийся выходом измерительного канала 3 непосредственно связан с входом блока 12 управления яркостью индикатора 1 Блок Ц горизонтальной развертки со динен с блоком синхронизации генератора 1. Устройство работает следующим образом. При измерении частотной характеристики фазового времени задержки радиоимпульсы ( фиг.)С генератора 1 поступают в опорный 2 и в измерит ный 3 каналы. В радиоимпульсах с вы ходов образцового (фиг.а) и измеря емого (фиг.2jb)четырехполюсников 7 и 4, прошедших через соответствующие согласующие и усилительные каскады 8 и 5 выделяют моменты отсчета в виде импульсов (фиг.2,с ,3) . Моменты отсчета выделяют при помощи блоков 9 и 6. С этой целью в каждом из блоков 9 и 6 формируют при помощи дискриминатора уровня подсчета импульсы, соответствующие момента м пересечения сигналом заданного уров ня подсчета в определенном направлении. Эти импульсы поступают на вхо распределителя. Сигнал с выхода распределителя, соответствующего заданному номеру момента пересечения уровня подсчета, открывает вентиль. Через вентиль проходит один, импульс с выхода дискриминатора уро ня отсчета, выделяющего в виде импульсов моменты пересечения сигнало заданного уровня отсчета фазового времени задержки (нулевого уровня). Уровень подсчета задают больше иакс мального уровня помех. Номер момента пересечения уровня подсчета задается таким образом, чтобы отсчетный интервал был расположен на учас ке, где переходной процесс в сигнале затухает до достаточно малой величинь. Распределителе в каждом из блоков 6 и 9 устанавливают в исходное состояние перед приходом очередного радиоимпульса с выхода соот ветствующих -каскадов 5 или 8. Импул сами с выхода опорного канала 2 син хронизируют вертикальную развертку индикатора 10. Импульсами с выхода измерительного канала 3 управляют яркостью индикатора 10. Горизонталь ная развертка ( фиг. 2,1) индикатора 10 осуществляется в соответствии с законом изменения несущей частоты радиоимпульсов( фиг.а)и синхронизируется от генератора 1. На экране электронно-лучевой трубки 11 наблюдают состоящую из точек частотною характеристику фазового времени задержки (фиг. )измеряемого четырехполюсника Ц относительно образцового четырехполюсника 7. Для уменьшения погрешности измерения на экране электронно-лучевой трубки 11 одновременно с измеряемой характеристикой может быть сформирована шкала (масштабная сетка. Для этого в сигнал управления яркостью индикатора 10 замешивают импульсы от генераторов калибровочных сигналов. Изображение измеряемой характеристики и шкалы на экране ,может быть Позитивным и негативным. При измерении фазового времени задержки, меньшего, чем минимальный период колебаний несущей частоты, на входы опорного и измерительного каналов 2 и 3 могут подаваться с генератора 1 непрерывные колебания с изменяющейся частотой, а не радиоимпульсы. В этом случае каждый из блоков 6 и 9 содержит лишь дискриминатор уровня отсчета (нулевого уровня). При достаточно большом числе точек на экране (фиг.2,§) сигнал горизонтальной развертки (ф,иг.2,{)может быть не ступенчатым, а, например, пилообразным. Возможна синхронизация изменения частоты колебаний генератора 1 от блока горизонтальной развертки или синхронизация блока от генератора 1 . При измерении небольших неравномерностей частотной характеристики время задержки вертикальная развертка индикатора 10 может запускаться с фиксированной задержкой относительно, импульсов синхронизации и(фиг.2,с). Для этой цели в блоке 13 должен быть предусмотрен элемент задержки. При измерении частотной характеристики абсолютного времени задержки отсутстует образцовый четырехполюсник 7 в опорном канале 2. Использование предлагаемого устройства позволяет уменьшить погрешность измерения благодаря исключению операций и средств промежуточного преобразования сигналов, а также благодаря возможности формирования на экране растрового индикатрра шкалы (масштабной сетки одновременн с измеряемой характеристикой. В описанном устройстве исключено ограничение диапазона измерения благодаря измерению частотной характеристики времени задержки вместо фазочастотной характеристики и благодаря отображению частотной характеристики времени задержки устройство позволяет просто ( без дополнительного расчета) контролировать выполнение одного из условий неискаженной передачи сигнала - постоянство фазового времени задержки каналов связи, линий задержки и других цепей. Формула изобретения Устройство для измерения частотно характеристики четырехполюсника, содержащее генератор изменяющейся частоты, подключенный к входам образцово го и исследуемого .четырехполюсников, растровый индикатор, отличающееся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения и повышения быстродействия при измерении частотной характеристики фазового времени задержки, выход исследуемого четырехполюсника через первый блок выделения моментов отсчета подключен к входу блока управления яркостью растрового индикатора, выход образцового четырехполюсника через второй блок выделения моментов отсчета подключен к входу блока вертикальной развертки растрового индикатора, блок горизонтальной развертки которого соединен с блоком синхронизации генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Hewlett-Packard Journal, 1972, vol 2k, N 2, p. 12-20. 2.Авторское свидетельство СССР 37153, кл. G01 R 29/00, 1971 (прототип).

е