Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик Советский патент 1982 года по МПК G01R23/02 

Изобретение относится к радисизмерениям.

Известно устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) , содержсидее генератор синусоидальных сигналов, вычислительный блок, состоящий из фазовращателей, перемножителя, логического блока, интегратора, выпрямителя и функционального преобразователя, и регистрирую.щий блок, состоящий из самописца, автоматического переключателя, ВОЛБТметра, печатающего элемента, и магнитофон t ll.

Однако данное устройство не обладает достаточной широкополобностью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, .содержащее источник модулирующего напряжения, сигнал с выхода которого подан на вход ЧМ генератора и один вход индикатора, второй вход которого через амплитудный детектор, соединен с выходом исследуемого объекта, вход которого .соединен с выходом ЧМ генератора 2.

Однако данное устройство не обладает достаточной разрушающей способностью.

Целью изобретения является увеличение разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее источник модулирующего сигнала, первый выход которого соединен с входом генератора частотно-модулированного сигнала, а второй выход подключен к первому входу индикатора, и амплитуд10ный детектор, введены усилитель промежуточной частоты, два генератора частотно-модулированных сигналов, второй источник модулирующего сигнала и второй амплитудный детектор, частот15ный детектор, фильтр нижних частот, полосовой фильтр, усилитель, источник постоянного напряжения,- сумматор, интегратор и два смесителя, входы первого из которялх соединены

20 с выходами первого и второго генераторов частотно-модулйрюванных сиг налов, а выход через исследуемый элемент соединен с первым входом, второго смесителя, второй вход

25 которого соединен с выходом третьего генератора частотно-модулированного сигнала, вход которого через последовательно включенные усилитель, фильтр нижних частот и частотный де30тектор подключен к одному выходу усилителя промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу второго смесителя, а второй выход усилителя промежуточной частоты через последовательно включенные первый амплитудный детектор, поло-совой фильтр и второй амплитудный детектор соединен с первым входом сумматора, второй вход которого под ключен к выходу источника постоянно го -напряжения, а выход сумматора через интегратор соединен со вторым входом индикатора, причем вход второго генератора частотно-модулирова ного сигнала соединен с выходом второго источника модулирующего сиг нала. На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства. Предлагаемое устройство содержи источники 1 и 2 модулирующих сигналов, генераторы 3, 4 и 5 частотномодулированных сигналов, смесители 6 и 7, усилитель 8 промежуточной частоты, амплитудные детекторы 9 и 10, частотный детектор 11, фильтр нижних частот, усилитель 13, полос вой фильтр 14, источник 15 постоян ного напряжения, сумматор 16, интегратор 17, индикатор 18, а также исследуемый элемент 19. Устройство работает след:,гощим образом. В генераторе 3 с помощью источн тса 1 фмксируют колебание и (t) V., cos (Lt-lit+m cos ) , где V - амплитуда колебания; jy - частота; mi - индекс частотной модуляции;Й-j - модулирующая частота; t - текущее гзремя. Частотная модуляция в генераторе 3 сопровождается паразитной амп тудной модуляцией, т.е. ч (fc) , (k V+ % ) , где V,,- - среднее значение амплиту - коэффициент модуляции k -той гармоники модулир ющей частоты. В генераторе 4 с помощью источн ка 2 формируют колебание и, (t) cos ( eijit) , где Vj - амплитуда колебания ;,2, - частота; т - индекс частотной модуляци m,,r где filj. модулирующая частота, О. t -текущее время. Частотная модуляция в генератор 4 также сопровождается паразитной плитудной модуляцией, т.е. U,j (t) Vip 1-f Д m,- cos ( ) , где ,p- среднее значение амплиту т. - коэффициент модуляции . i-той гармоникой модулирующей частоты. Оба колебания Ц (t) и J(t) постуают на входы смесителя 6, в котором х перемножают, а затем в усилителе выделяют составляющую с разностой частотой. Эта составляющая на ыходе смесителя 7 имеет вид U(t)--KV(.t)V,j.tt)Cos(,)tf hi |COS5l,,-t -№,COSQ,2t.j , де к - коэффициент передачи смесителя . Амплитуда этого колебания изменятся по закону v,t) -Ku,pV,,t,) CiSlat+ip) Если проверяемый элемент 19, смеситель 7, усилитель 8 и амплитудный етектор 9 имеют идеальную АЧХ, то на выходе амплитудного детектора 9 колебание имеет вид ЧЧк1 « °Ч - i) |,-.)l. Полосовой фильтр 14 выделяет колебание с частотой S-f. Это колебание в данном случав имеет 17остоянную амплитуду и ка выходе амплитудного детектора 10 напряжение постоянно. Это напряжение должно быть скомпенсировано в суш аторе 16 с помощью источника 15 во время начальной установки. На выходе интегратора 17 напряжение равно . Если АЧХ проверяемого элемента 19 имеет какойто произвольный вид, то при прохождении через него колебания амплитуда напряжения изменяется пропорционально девиации частоты ко.пебания U и девиации частота кол баняя U. Рассмотрим более подробно этот процесс. частота колебания Ц, не изменяется, тогда частота колебания U изменяется с девиацией колебания , а амплитуда на выходе тракта передачи изменяется с частотой Q.2., пропорциональной девиации частоты колебакия UQ.H средней крутизне характеристики в рабочей точке. При изменении частоты колебания U рабочая точка плавно перемещается по АЧХ, а средняя крутизна также медленно изменяется пропорционально девиации частоты колебания U. Напряжение на выходе амплитудного детектора 9 при этом имеет вид ,cos(e5i,)..,co( SCfi).e(Slat4- f), т.е. выделяемое с помощью фильтра 14 колебание в данном случае промодулировано по амплитуде. На выходе амплитудного детектора 10 коле бание имеет вид U BS ()). Д 2. cos (S,) . в сумматоре 16 это кол бание -складывается с постоянным напряжением с выхода источника 15, уч тывающим крутизну АЧХ измерителя в рабочей точке. Напряжение на выходе интегратора 17 пропорционально неравномерности АЧХ. Для устранения влияния неравномерности АЧХ усилителя 8 и амплитуд ного детектора 9 на выходе смесител 7 компенсируют частотную модуляцию с модулирую&ими частотами ка, пере мещаю 5ими рабочую точку по АЧХ. Это осуществляется с помощью детектора 11, фильтра 12, который выделяет колебания с частотами KSJ, усилителя 13 и тенератора 5. При этом паразитная амплитудная модуляция в ге нераторе 5 также не дает вклада в и меряемую величину. Перемещение рабочей точки по характеристике четырехполюсника может .осуществляться также с помощью лине но изменяющегося напряжения. Принци работы устройства от этого не изменится. Таким образом предлагаемое устро ство устраняет влияние паразитной амплитудной модуляции в генераторах и влияние неравномерности АЧХ измерителя коэффициента модуляции на результат измерения. Измерения с помощью предлагаемог устройства осуществляют следующим образом. Перед началом измерений производят начальную установку прибора. Для этого отключают модулирующее напряжение с выхода источника 1. С помощью источника постоянного напряжения устанавливают напряжение на выходе интегратора равным нулю. Затем включают модулирующее напр жение на вход генератора 3. На индикаторе 18 при этом автоматически высвечивается неравномерность АЧХ проверяемого тракта передачи сигналов . Формула изобретения Устройство для измерения амплитудно-частотных характеристик, содержащее источник модулирующего сигНала, первый выход которого соединен с входом генератора частотномодулированного сигнала, а второй выход подключен к первому входу индикатора, и амплитудный детектор, отличающееся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, в него введены усилитель промежуточной частоты, два генератора частотно-модулированных сигналов, второй источник модулирующего сигнала и второй амплитудный детектор, частотный детектор, фильтр нижних частот, полосовой фильтр, усилитель, источник постоянного напряжения, сумматор, интегратор и два смесителя, входы первого из которых соединены с выходами первого и второго генераторов частотномодулированных сигналов, а выход через исследуемый элемент соединен с nepBtJM входом второго смесителя, второй вход которого соединен с выходом третьего генератора частотномодулированного сигнала, вход которого через/последовательно включенные усилитель, фильтр нижних частот и частотный детектор подключен к одному выходу усилителя промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу второго смесителя, а второй выход усилителя промежуточной частоты через последовательно включенные первый амплитудный детектор, полосовой фильтр и второй амплитудный детектор соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника постоянного напряжения, а выход сумматора через интегратор соединен с вторым входом инд1 катора, причем вход второго генератора частотно-модулированного сигнала соединен с выходом второго источника модулирующего сигнала . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 472306, кл.С 01 R 23/18, 25.02.74. 2.Аронсон Я. и др. Измерители АЧХ и их применение. М., Связь, 1963, с. 6.