Устройство для контроля амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников Советский патент 1982 года по МПК H04B3/46 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

1

Изобретение относится к технике измерений и контроля и может использоваться при проверке на соответствие нормам вмппитудно-частотных характеристик каналов и устройств связи.

Известно устройство для контроля амплитудно-частотных характеристик четы- рехполюсников, содержащее на передающей стороне генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому BXO-JQ ду переключателя, второй вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, а третий вход - с первым выходом первого блока управления, второй выход которого подключен к первому ду первого ключа, выход переключателя подключен ко входу четырехполюсника, выход которого на приемной стороне через согласующий усилитель подключен к первому входу второго ключа и ко вхо-20 ду фильтра опорной частоты, выход которого подключен к первому входу блока автоматической регулировки уровня и ко входу второго блока управления, первый

выход которого подключен ко второму входу второго ключа, выход которого подключен ко входу блока преобразования напряжения, второй выход второго блока управления черюз блок автоматической регулировки уровня подключен к другому входу согласующего усилителя, счетчик, выход которого через последовательно соединенные первый дещифратор, первый блок памяти, первый преобразователь кода, первый Делитель напряжения подключен к первому входу первого компаратора, второй дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход через последовательно соединенные второй блок памяти, второй преобразователь кода, второй делитель напряжения подключен к первому входу втсчого компарат а, второй вход которого объединен со вторым входом первого компаратора, выходы первого и второго компараторов подключены к соответствующим входам сумматЬра, выход котсфого подключен к первому входу элемента совпадения l3. 394 Однако известное устройство имеет низкую точность .и дгштепьное время конт роля. Цепь изобретения - повышение точности и сокращение времени контроля. Поставленная цепь достигается тем, что в устройство для контроля амплитудночастотных характеристик четырехполюсников введены на передающей стороне дополнительный блок преобразования напряжения, первый делитель частоты, первый формирователь импульсов, дополнительный счетчик, преобразователь код-аналог, третий дещифратор, на приемной стороне формирователь модуля мгновенного значения сигнала, пиковый детектор, экстрематор, формирователь импульсов сброса, триггер, формирователь стробирующих импульсов, второй делитель частоты, второй формирователь импульсов, четверть1й дешифратор, блок логической обработки сигнала, при этом на передающей стороне вы ход первого ключа через последовательно соединенные дополнительный блок преобра зования напряжения, первый делитель частоты, первый формирователь импульсов, дополнительный счетчик и преобразователь код-аналог подключен ко входу генератора качающейся частоты, выход которого подключен ко второму входу первого ключа, выход дополнительного счетчика через третий дешифратор подключен к другому входу первого делителя частоты, на приемной стороне выход второго ключа через последовательно соединенные формирователь модуля мгновенного значения сигнала и пиковый,, детектор подключен к объединенным вторым входам первого и второго компараторов, другой выход пикового детектора через экстрематор подключен к первому входу триггера, выход блока преобразования напряжения через последо вательно соединенные второй делитель частоты и второй формирователь импульсов, подключен ко входу счетчика, к первому входу формирователя стробирую-. щих импульсов и к первому входу блока логической обработки сигнала и через формирователь импульсов сброса подключен к Другому входу пикового Детектора и ко второму входу триггера, выход которого подключен ко второму входу формирователя стробируюших импульсов, выход которого через элемент совпадения подключен ко второму входу блока логической обработки сигнала, выход счетчика через четвертый дешифратор подключен к другому входу второго делителя 5 частоты и к третьему входу формирователя стробируюших импульсов. На чертеже представлена структурная электрическая схема предложенного устройства. Устройство для контроля амппитудночастотных характеристик четырехполюсников содержит на передаюшей стороне 1 переключатель 2, генератор 3 качающейся частоты, первый ключ 4, первый блок 5 управления, дополнительный блок 6 преобразования напряжения, первый делитель 7 частоты, первый формирователь 8 импульсов, дополнительный счетчик 9, третий дешифратор Ю, преобразователь 11 код-аналог и генератор 12 опорной частоты, а на приемной стороне 13 второй ключ 14, фильтр 15 опорной частоты, второй блок 16 управления, блок 17 автоматической регулировки уровня, блок 18 преобразования напряжения, формирователь 9 модуля мгновенного значения сигнала, пиковый детектор 20, первый и второй компараторы 21 и 22 соответственно, сумматор 23, элемент 24 совпадения, блок 25 логической обработки сигнала, второй делитель 26 частоты, формирователь 27 импульсов сброса, триггер 28 формирователь 29 стробирую- щих импульсов, экстрематор 30, второй формирователь 31 импульсов, счетчик .32, первый и второй дешифраторы 33 и 34 соответственно, четвертый дешифратор 35, первый блок 36 памяти, первый преобразователь 37 кода, первый делитель 38 напряжения, второй блок 39 памяти, второй преобразователь 40 кода, второй целитель 41 напряжения, согласующий усилитель 42, четырехполюсник 43, Устройство работает следующим образом. Перюд началом измерений на вход исследуемого четырехполюсника 43 по команде первого блока 5 управления через переключатель 2 подается сигнал опорной частоты с выхода генератора 12 опорной частоты. С выхода исследуемого четырехполюсника 43 через согласуюший усилитель 42 и фильтр 15 опорной частоты сигнал опорной частоты поступает одновременно на входы блока 17 автоматической регулировки уровня и второго блока 16 управления. Второй блок 16 управления включает блок 17, изменяюший коэффициент передачи согласуюше о усилителя 42 до получения номинального уровня опорного сигнала на выходе последнего.

Процесс автоматического регупирования коэффициента передачи согласующего усипитепя 42 (калибровка) избавляет от необходимости ручной установки номинального значения остаточного затухания исследуемого четырехполюсника 43 на опорной частоте перед началом измерений.

Длительность калибровки задается времязаДающими цепями первого блока 5 управления (обычно не превышает 0,3 0.4 с).

После окончания калибровки на передающей стороне 1 по команде первого блока 5 управления одновременно переключается переключатель 2 и замыкается первый ключ 4. Испытательный сигнап с постоянным уровнем и с частотой, равной минимальной частоте частотного диапазона исследуемого четырехполюсника 43, с выхода генератора 3 качающейся частоты поступает одновременно на вход исследуемого, четырехполюсника 43 через переключатель 2 и на вход дополнительного блока 6 через первый ключ 4.

Через заданное количество периодов частоты испытательного сигнала, зависящее от длительности переходных процессов в исследуемом четырехполюснике 43 и определяющееся коэффициентом дедения первого делитепя частоты 7, появляются импульсы на выходе первого формировйтеля импульсов 8, которые суммируются дополнительным счетчиком 9. На кодовые входы преобразователя код-аналог 11с выходов дополнительного счет чика 9 поступает нарастающий код. С выхода преобразователя код-аналог 11 на модулирующий вход генератор качающейся частоты 3 поступает нарастающее равным ступеньками напряжение. При линейной модуляционной характеристике генератора 3 качающейся частоты частота испытательного сигнала ступенькой модупируюшего напряжения увеличивается на одну и ту же величину. Величина приращения частоты генератора 3 качающейся частоты зависит от выбранного количества контролируемых точек амплитудно-частотной характеристики исследуемого четырехполюсника 43 и задается при заданной крутизне модуляционной характеристики генератора 3 качающейся частоть, величиной приращения напряжения на выходе преобразователя код-аналог 11.

Для того, чтобы сократить время измерений при заданной их точности, коэффициент Деления первого делителя 7 частоты изменяется в зависимости от частоты испытательного сигнала с помощью третьего дешифратора 10, подключенного к выходам дополнительного счетчика 9, код на выходе которого соответствует текущей частоте испытательного сигнала.

На приемной стороне 13 по команде второго блока -16 управления выключается блок 17 (при этом величина коэффициента передачи согласующего усилителя 42, установленная во время капибров ки, п оддерживается неизменной в течение всего периода измерений) и замыкается второй ключ 14. Теперь испытательный сигнал с выхода исследуемого четырехполюсника 43 через откалиброванный согласующий усилитель 42, через второй ключ 14 поступает одновременно на вход формирователя 19 модуля мгновенного значения сигнала и на вход блока 18 пре

образования напряжения, пребразующего . синусоидальное напряжение испытательного сигнала в прямоугольные импульсы.

Сигнал с выхода формирователя 19 поступает на сигнальный вход пикового

детектора 2О. Пиковый детектор 20 запоминает амплитудное значение каждого полупериода напряжения испытательного сигнала и хранит его до поступления импульса сброса, вырабатываемого

формирователем 27 импульсов сброса из прямоугольных импульсов, поступающих с выхода блока 18 преобразования напряжения. Сигнал с выхода пикового детектора 20 поступает на входы первого и второго компараторов.

Прямоугольные импульсы с частотой испытательного сигнала с выхода блока 18 преобразования напряжения поступают на второй делитель 26 частоты, коэффициент деления которого на текущей частоте испытательного сигнала равен коэ(|нфипиенту деления первого делителя 7 частоты. Через заданное количество периоДов частоты испытательного сигнала, определяющееся коэффициентом деления второго делителя 26 частоты на выходе второго формирователя 31 импульсов появляются импульсы, которые суммируются

счетчик 1 32. Поскольку появление импульсов на выходе формирователя импуль сов 31 совпадает с изменением частоты испытатепьного сигнала, а частота испытательного сигнала с каждым импуль сом увеличивается на одну и ту же величину, то количество импульсов, зарегистрированное счетчиком 32, пропорционально частоте испытатепьноро сигнала и является цифровым кодом тё вущей частоты. 79 Коэффициент депення второго депитегш 2б частоты изменяется в зависимости от частоты испытательного сигнагга синхронно с коэффициентом деления первого Делпитепя 7 частоты с помощью четвертого дешифратора 35, подключенного к выходу счетчика 32. Первый и второй блоки 36 и 39 памяти, подключен {ые к соответствующим выходам первого и второго дешифраторов 33 и 34, запоминают, в пределах ка кой допусковой границы находится текущая частота испытательного сигнала. Эти дешифраторы предназначены для распознавания кодовых комбинаций счетчика 32 соответствующих частотам переключения допусковых границ. Количество входных шин каждого дешифратора равно количеству элементов кодовой комбинации счетчика (количеству триггеров счетчика). Количество выходных шин каждого дешифратора и соответственно количество тригге ров каждого блока памяти равно числу частот переключения допусковых границ. В соответствии с текущей частотой ис пытательного сигнала на выходах первого и второго делителей 38 и 41 напряжения с помощью первого и второго преобразователей 37 и 40 кода устанавливаются напряжения, соответствующие верхней и нижней допусковым границам на данной частоте, Удерживающиеся благодаря бло кам памяти. Преобразователи кода осуществп;яют преобразование кодов на выходах блоков памяти, хранящих информацию о том, -в пределах какой из допуско вых границ находится частота испытатепь ного сигнала,в код, необходимый для ус тановления соответствующих напряжений на выходах первого и второго делителей 38 и 41 напряжения. С выходов обоих Делителей напряжени напряжения, соответствующие верхней и нижней Допусковым границам, подаются на первые входы первого и второго комп раторов 21 и 22. Сравнение амплитудных значений ис пытательного сигнала, хранящихся пиковым детектором 20, и напряжений, соответствующих верхней и нижней допусковым границам, поступающих с выходов обоих делителей напряжения, осуществляется первым и вторым компараторами 21 и 22, Результат сравнения через сумма тор 23 поступает на первый вход элемен та 24 совпадения. Считывание результата сравнения осуществляется с помощью стрюбирующих импуггьсов, вырабатывающи ся формирователем 29 стробирующих им3пульсов и поступающих на второй вход элемента 24 совпадения. Стробируюшие импупьсы вырабатываются из последовательности импульсов на прямом выходе триггера 28. Каждый импульс на прямом выходе триггера 28 начинается после запоминания пиковым Детектором 2О амплитудного значения испытательного сигнала в момент прохождения последнего через экстремум. Выделение момента прохождения через экстремум осуществляется с помощью экстрематора 30. Импульсы с выхода экстрематора поступают на вход триггера 28 и переводят его в единичное состояние. Заканчиваются импульсы на выходе триггера 28 каждый раз в момент начала следующего полупериода испытательного сигнала. Возвращение триггера 28 в исходное состояние . осуществляется с помощью импульсов, поступающих с выхода формирователя 27 импульсов сброса. Для повышения помехозащищенности устройства вывод о соответствии или несоответствии установленным нормам амплитудно-частотной характеристики исследуемого четырехполюсника на данной частоте делается лишь после совпадения результатов сравнения амплитудно-частотной характеристики исспедуемого четырехполюсника 43 с допусковыми границами в нескольких полупериодах испытательного сигнагга подряд с помощью блока 25 логической обработки сигнала, имеющего в своем составе устройства хранения результатов сравнения вовсех рассматриваемых полупериодах испытательного сигнала. Перед началом измерений в каждой контролируемой точке амплитудно-частотной характеристики осуществляется стирание информации, хранящейся в устройст вах хранения результатов сравнения блока 25 логической обработки с помощью импульсов, поступающих с выхода второго формирователя 31 импульсов. Для устранения ошибки, которая может возникнуть из-за сбоя в работе вто- . рого делителя 26 частоты (импульсная помеха, кратковременное пропадание сигнала в результате действия помехи или кратковременного увеличения остаточного затухания в исспедуемом четырехполюснике), считывание результатов сравнения осуществляется в полупериодах испытательного сигнала, отстоящих во времени от начала и конца измерений в каждой контрогшруемой точке на интервал, обеспечивающий установившийся режим колебаний в исследуемом четырехполюснике

43 при импульсной помехе (поспедняя приводит к сдвигу момента сравнения к началу измерений в данной контролируемой точке), достоверность резупьтата сравнения при кратковременном пропадании сигнала (приводит к сдвигу момента сравнения к концу измерений в данной контролируемой точке).

Поскольку число полупериодов испытательного сигнала в каждой контролируемой точке неодинаково и зависит от час- . тоты испытательного сигнала, то и моменты считывания результатов сравнения зависят от частоты испытательного сигнала. Поэтому в формирователь 29 введен делитель частоты с временным коэффициентом деления, изменяющийся синхронно с изменением коэффициента деления второго де 1ителя 26 частоты и управляющийся также с помощью четвертого дешифратора 35.. Информация о начале измерений в кзйсдой контролируемой точке поступает на формирователь 29 стррбирующих импупьсов от второго формирователя 31 импульсов.

Таким образом, положительный эффект от Внедрения предложенного устройства заключается в следующем.

Поскольку частота частотномодулиро- ванного колебания, используемого в качестве испытательного сигнала, изменяется дискретно и длительность измерений в каждой контролируемой точке амплитудно-частотной характеристики превышают длительность переходного процесса, последний практически не влияет на форму получаемой амплитудно-частотной характеристики, что значительно повышает точность контроля. Кроме того, время контроля амплитудно-частотной характеристики с помощью предложенного устройства существенно меньше.

Формула изобре т-е н и я

Устройство для контроля амплитудночастотных характеристик четырехполюсников, содержащее на передающей стороне генератор опорной частоты, выход которого подключен к первому входу перекгаочателя, второй вход которого соединен с выходом генератора качающейся частоты, а третий вход - с первым выходом первого блока управления, второй выход которого подключен к первому входу первого ключа, выход переключателя подключен ко входу четырехполюсника, выход которого на приемной стороне через согласующий усилитель подключен к первок-гу вхр- ду второго ключа и ко входу фильтра опорной частоты, выход которого подклю- чен к первому входу блока автоматической регулировки уровня и ко входу второго блока управления, первый выход кото- . рого подключен ко второму входу второго ключа, выход которого подключен ко

входу блока преобразования напряжения, второй выход второго блока управпения через блок автоматической регулировки уровня подключен к другому входу согласущего усилителя, счетчик, выХод которого через последовательно соединенные первый дешифратор, первый блок па- . мяти, первый преобразователь кода, первый делитель напряжения подключен к первому входу первого компаратора, второй Дешифратор, вход которого соединен с выходом счетчика, а выход через последовательно соединенные второй блок памяти, второй преобразователь кода, второй делитель напряжения подключен к пер-

вому входу второго компаратора., второй вход которого объединен со вторым входом первого компаратора, выходы первого и второго компараторов подключены к соответствующим входам сумматора, выход которого подключен к первому входу элемента совпадения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени контроля в него введены на передающей стороне

дополнительный блок преобразования напряжения, первый делитель частоты, первый формирователь импульсов, дополнительный счетчик, преобразователь код-аналог, третий дешифратор, на приемной сто-

роне-формирователь модуля мгновенного значения сигнала, пиковый детектор, экс- . трематор, формирователь импульсов сброса, триггер, формирователь стробируюших импульсов, второй делитель частоты, вто-

рой формирователь импульсов, четвертый Дешифратор, блок логической обработки сигнала, при этом на передающей стороне выход первого ключа через последовательно соединенные дополнительный блок преобразования напряжения, первый детгатель частоты, первый форяу1ироватегаь импульсов, дополнительный счетчик и преобразователь код-аналог подкгаочен ко входу генератора качающейся частоты, выход которого подключен ко второму входу первого ключа, выход дополнитепьного счетчика через третий дешифратор подключен к другому входу первого депителя частоты, на приемной стороне выход

второго ключа через послеДоватепьно соединенные .формироватепь модули мгновенного значения сигнала и пиковый детек тор подключен к объединенным вторым входам первого и второго компараторов, другой выход пикового детектора через экстрематор подключен к первому входу триггера, выход блока преобразования напряжения через последовательно соединенные второй Делитепь частоты и второй формирователь импульсов подключен ко вхойу счетчика, к первому входу формировате ля стробируюших импупьсов и к первому входу блока логической обработки сигнала, и через формирователь импуль- . сов сброса подключен к другому входу

пикового детектора и ко второму входу триггера, выход которого подключен ко второму входу формирователя стробирующих импупьсов, выход которого через элемент совпадения подключен ко второму входу блока логической обработки сигнала, выход счетчика через четвертый Дешифратор подключен к другому входу второго Делителя частоты и к третьему входу формирователя стробируюших импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Щ-.Vj-. r

VQ

«

«r