Устройство для измерения частотных характеристик электрических цепей Советский патент 1982 года по МПК G01R23/12 

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть исполь-зовано -для измерения параметров комплексного коэффициента неравномерности частотных характеристик электричес ких цепей, в том числе и коэффициента передачи. Известно устройство для автоматического измерения параметров амплитудно-частотных характеристик четырех полюсника, содержащее последовательно соединенные генератор качающейся частоты, исследуемый четырехполюсник, детектор выходного сигнала, измерительный блок, к другому входу которого подключен выход детектора входного сигнала, входом соединенного совходом исследуемого четырехполюсника l . Однако такое устройство имеет низкую чувствительность и не позволяет измерять фазовые соотношения в электрических цепях. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения частотных характеристик электрических цепей, содержащее последовательно соединенные генератор качающейся частоты, первый стробоскопический.преобразователь, блок фазовой автоподстрс ки частоты и генератор строб-импуль- сов, выход которого подключен к входам синхронизации первого, второго и. третьего стробоскопических преобразователей, сигнальный вход второго из которых соединен через основной аттенюатор с выходом генератора качающейся частоты, выход второго стробоскопического преобразователя соединен с первым входом блока измерений, а сигнальный вход третьего стробоскопического преобразователя подключен к выходу исследуемой цепи 2 . Однако известное устройство имеет низкую точность измерения из-за 395 влияния выходного сопротивления исследуемой цепи на коэффициент преобразования подключенного к ней стробо скопического преобразователя, и, сле довательно, на точность измерения па раметров частотных характеристик, а также вследствие нестабильности коэффициента передачи стробоскопического преобразователя во .времени и в ди апазоне температур. Цель изобретения - повышение точности измерения. Эта .цель достигается тем, что в устройство для измерения частотных характеристик электрических цепей, содержащее последовательно соединенные генератор качающейся частоты, первый стробоскопический преобразователь, блок фазовой автоподстройки частоты и генератор строб-импульсов, выход которого подключен к входам синхронизации первого, второго и тре тьего стробоскопических преобразователей, сигнальный вход второго из ко торых соединен через основной аттеню атор с выходам генератора качающейся частоты, выход второго стробоскопич ского преобразователя соединен с первым входом блока измерений, а сиг нальный вход третьего стробоскопичес кого преобразователя подключен к выходу исследуемой цепи, введены переключатель , последовательно соединенные усилитель, дополнительный аттенюатор и сумматор, вход которого под ключен к выходу основного аттенюатора, при этом выход сумматора соединен с входом исследуемой цепи, выход которой подключен к первому входу переключателя, второй вход которого соединен с выходом усилителя, вход последнего подключен к выходу третьего стробоскопического преобразователя а выход переключателя соединен с вторым входом блока измерений. На фиг. 1 приведена структурная схема устройствадля измерения частот ных характеристик электрических цепей; на фиг..2 - временные диаграммы поясняющие принцип работы устройства Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, стробоскопический преобразователь 2, блок 3 фазовой автоподстройки частоты, генератор 4 строб-импульсов, стробоскопические преобразователи 5 и 6, аттенюатор 7, блок 8 измерений, исследуемая цепь 9, усилитель 10, аттенюатор 11, сумматор 12, переключатель 13. Устройство для измерения частотных характеристик электрических цепей работает следующим образом. Сигнал частотой о)с выхода генератора 1 качающейся частоты подается на вход стробоскопического преобразователя 2 и через аттенюатор 7 на вход стробоскопического преобразователя 2 и через аттенюатор 7 на вход стробоскопического преобразователя 5 и сумматора 12, с выхода которого сигнал поступает на исследуемую цепь 9. Этот же сигнал, через исследуемую цепь 9 подается на вход стробоскопического преобразователя 6 . Перенесенный стробоскопическим преобразователем 6 на промежуточную частоту СОпй. которая является калибровочной для исследуемой цепи 9, сигнал усиливается усилителем 10, через аттенюатор 11 поступает на качающийся вход сумматора 12, алгебраически суммируется с сигналом текущей частоты W, поступающим с выхода аттенюатора 7, проходит через исследуемую цепь 9 (фиг. 2а) и снова преобразуется стробоскопическим преобразователем 6. На выходе стробоскопического преобразователя 6 формируется сигнал и6 промежуточной частоты (фиг. 26), мгновенные значения которого пропорциональны сумме мгновенных значений входных сигналов текущей и промежуточной частот в моменты стробирования импульсами генератора 4 строб-импульсов (фиг. 2в). При равенстве амплитуд сигналов текущей и промежуточной частот на входе стробоскопического преобразователя 6, выходной сигнал преобразователя 6 стремится к нулю. Фактически в стробоскопическом преобразователе 6 производится сравнение сигналов разных частот. За счет того, что сумматор 12, исследуемая цепь 9, стробоскопический преобразователь 6, усилитель 10 и аттенюатор,11 представляют собой замкнутую компенсационную систему авторегулирования по промежуточной частоте, сигнал промежуточной частоты на входе стробоскопического преобразователя 6 всегда будет поддерживаться равным по амплитуде сигналу текущей частоты и, результатам измерения частотных характеристик; следовательно, не будет зависеть от выходного сопротивления исследуемой цепи 9. При подключении блока 8 через переключатель 13 к выходу исследуемой цепи 9 устройство работает в режиме измерения коэффициента передачи исследуемой цепи. В режиме измерения комплексного коэффициента неравномерности частотных характеристик бло 8 подключается через переключатель 13 к выходу усилителя 10. В этом режиме коэффициент передачи стробоскопического преобразователя 6 не входит в результат измерения, что повышает точность измерения Покажем, что выходной сигнал усилителя 10 пропорционален коэффициенту неравномерности амплитудно-частотной характеристики. Сигнал некомпенсации на выходе стробоскопического преобразователя 6 описывается выражением Ufe () - иЛп)-, (1) где К-(со) - комплексный коэффициент передачи исследуемой цепи 9 на текущей частоте генератора 1 качающейся частоты; Кд (tj) - комплексный коэффициент передачи- исследуемой цепи 9 на промежуточной частоте; Кх - коэффициент передачи преобразователя 6. Уравнение для сигнала на выходе усилителя 10 запишется в следующем виде где - коэффициент усиления усили теля 10. Подставив (1) и (2) получим 1 K.Kjco) к w mo: где UY сигнал на выходе аттенюа ра 7 Из выражения (3) следует, что при выполнении условия К - коэффициент компенсации а нюатора 11.. 9 3 Выходной сигнал усилителя пропорционален комплексному коэффициенту неравномерности частотной характеристики исследуемой цепи 9 и не зависит от коэффициента передач и их изменений стробоскопического преобразователя 6 и усилителя 10. КЛсо) к и,| Следовательно, на измеряемый комплексный коэффициент неравномерности частотной характеристики не влияет нестабильность коэффициента передачи стробоскопического преобразователя 6, коэффициента передачи усилителя 10 и выходного сопротивления исследуемой цепи 9, что значительно в (1 + KgK,jf, (wi) К ) раз повышает точность измерения по сравнению с известным устройством. В отличие от известного, предлагаемое устройство имеет расширенные функциональные возможности - оно позволяет непосредственно измерять комплексный коэффициент неравномерности частотных характеристик, тогда как в известном для определения этого параметра требуется проведение ряда дополнительных операций, вычислений и аппаратурных затрат, причем получаемый результат обладает, как показано выше, более низкой точностью, чем в предлагаемом устройстве. Кроме того, предлагаемое устройство обладает более высокой помехоустойчивостью, по сравнению с известным, вследствие того, что сигналы текущей частоты и промежуточной взаимно коррелированы и погрешность измерения зависит от нестабильности генератора качающейся частоты. Формула изобретения Устройство для измерения частотных характеристик электрических цепей, содержащее последовательно соединенные генератор качающейся частоты, первый стробоскопический преобразователь, блок фазовой автоподстройки частоты и генератор строб-импульсов, выход которого подключен к входам синхронизации первого, второго и третьего стробоскопических преобразователей, сигнальный вход второго из

которых соединен через основной аттенюатор с выходом генератора качающейся частоты, выход второго стробоскопического преобразователя соединен с первым входом блока измерений, а сигнальный вход третьего стробоскопического преобразователя подключен к выходу исследуемой цепи, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены переключатель, последовательно соединенные усилитель, дополнительный аттенюатор и сумматор, вход которого подключен квыходу-основного аттенюатора, при этом выход сумматоpa соединен с входом исследуемой цепи, выход которой подключен к первому входу переключателя, второй вход которого соединен с выходом усилителя, вход последнего подключен к выходу третьего стробоскопического преобразователя, а выход переключателя соединен с вторым входом блока измерений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №525898, кл. G 01 R 27/28, 25.08.76,

2.Авторское свидетельство СССР

tf 363928, кл. G 01 R 23/12, 25.12.72,

te./ ед А- Ufffoj

Фи8.2 ЛГХ