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

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ШМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ АМПЛИТУДНОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ

1

Изобретение о-гаосится к радиотехнике и може-зр бьпъ использовано при проверке амплитудно-частотных характеристик каналов и устройств СВ513И.

Известно устройство для измерения и контроля амшштудво- частотных характеристик четырехполюсников, содержащее на передакяцей стороне генератор сжор ной частоты и генератор качающейся частоты, подключенные к сигнальньш входам переключателя, управляющий вход которого соединен с первым выходсхм первого управляющего блока, второй выход которого подключен к управляющему входу генератора качающейся частоты, а выход ., переключателя одновременно соединен с входом первого управляющего блока и с входом исследуемого четырехполюсника, выход которого на приемной стороне nopf ключен к входу входного согласующего ао блока, выход которого соединен с входом . блока преобразования напр11ження вспкггательного сигнала, выход которого одновременно подключая к первому входу элемента Ник первому входу второго управляющего блока, второй вход которого соединен с выходом генератора квантующей последовательности иш1ульсов я о вторым входсял элемента И, выход которого через счетчик подключен к объединенным входам первого и второго дещпфраторов и цифрового фильтра опорной частоты, выход которого соединен с третьим вхоЯС8Л второго управляющего блока, причем выход первого дешифратора соединен с последовательно сое диненшлми первыми блоком памвти и преобразователем кода, а выход второго дешифратора - с последсжательно соединенными втордыми бгюком авмягя и преобразователем кода, выход усилителя соединен с первым входе компаратсфа, на второй вход которого подано О1юрное напряжение tl .

Однако известное устройство имеет точность измерения и длительное время контроля.

Цель изобретення - повышение точности измерений и сокращение времени

онтроля путем уменьшения дднтельнсхзга сали бровки.

Для достижения псютавпенной цели в стройство для измерения и контроля мплитудно-частотных характеристик че ырехполюсников введены на приемной стороне амплитудный детектор, управляемый iv arasHH затуханий, первый и второй регистры, два блока сравнения, вычитаю щий блок, блок выбора допусковой гранич цы и блок регистрации, при этом выход входного .согласующего блока соединен с первым входом амплитудного детектора, второй вход которого соединен с nepBbiKf выходом второго управляющего блока, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым входом первого регистра, второй вход которого соединен с выходом компаратора, с первым входом второго регистра и с первым входом блока регистрации, причем выход первого регистра соединен с соответствующими входами второго регистра, первого блока сравнения, вычитающего блока и управляемого магазина затуханий, вход и выход которого соединены соответственно с выходом амплитудного детектора и с входом усилителя, выход второго регистра соединен с вторыми входами первого блока сравнения и вычитающего блока, выход когхзрого соедхшен одновременно с входом второго блока сравнения и вторым входом блока регистрации, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходом второго блока сравнения, с выходом счетчика и с выходом первого блока сравнения, причем выходы первого и второго преобразователей кода соединены соответственно с первым и вторым входами блока выбора допусковой границы, третий вход которого соединен с входом вычитающего блока, а выход - с вторым входом второго блока сравнения.

На фиг. 1 представлена структурная электр1гческая схема предлагаемого уст ройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство для измерения и контроля амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников содержит на передающей стороне генеротор 1 качающейся частоты, генератор 2 опорной частоты, переключатель 3 и первый управляющий блок 4, а на приемной стороне - блок 5 выбора допусковой границы, входной согласующий блок ё, блок 7 преобразова1шя напряжения испытательного сшшала.

амплитудный детектор 8, упразэляемый магазин 9 затуханий, усилитель 10, компаратор 11, первый и второй регистры 12 и 13, второй управляющий блок 14, элемент И 15, первый и второй блоки 16 и 17 сравнения, блок 18 регистрации, вычитающий блок 19, счетчик 20, генератор 21 квантующей последовательности импульсов, первый и второй дещифраторы 22 и 23, первый и второй блоки 24 и 25 , первый и второй преобразователи 26 и 27 кода, цифровой фильтр 28 опорной частоты, состоящий из третьего дешифратора 29, третьего блока 30 памяти и четвертого дещифратора 31, Приемная и передаюЕше стороны соединены через исследуемый четырехполюсник 32.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом измерений на вход

исследуемого четырехполюсника 32 на передающей стороне через переключатель 3 подается сигнал опорной частоты с выхода генератора 2 опорной частоты. С выхода исследуемого четырехполюсник 32 на приемной стороне через входной согласующий блок 6, обеспечивающий согласование с исследуемым четырехполюсником, сигнал опорной частоты (фиг. 2, а ) одновременно поступает на сигнальный вход амплитудного детектора 8, где осуществляется запоминание экстремальных (амплитудньЕх) з}1ачений опорного сигнала (фиг. 2, 5), и на вход блока 7, преобразующего синусоидальное напряжение испытательного сигнала в прямоугольные импульсы с длительность равной длительности половины периода испытательного сигнала (фиг. 2, б).

С помощью измерителя длительности периода, состоящего из элемента И 15, генератора 21 квантующей последовательности импульсов .и счетчика 20, осуществляется измерение длительности периода испытательного сигнала по методу последовательности счета. Измерительный цикл состоит из двух тактов и задается управляющими импульсами, которые вырабатываются блоком 7. Длительность измерительного цикла равна периоду испытательного сигнала, длительность одного такта - половине периода. Третий дешифратор 29, третий блок ЗО памяти и четвертый дещифратор 31 цифровой фильтр 28 опорной частоты f on . Третий дещифратор 29

лА

настроен на частоты ton

где л - ширина поло ot, 5OS . сы пропускания цифрового фильтра 28. Пусть частота испытательного сигнала находится в полосе пропускания цифрового фильтра 28 (fon 2 что соответствует наличию на входе приемной стороны устройства сигнала опор- ной частоты. Тогда по мере заполнения счетчика 20 его триггеры проходят соCTOsmiffi, соответствующее частоте на соответствующем выходе третьего дешифратора 29 появляется импульс, отмечающий, что частота испытательного сигнала меньше частоты .- . -. . Поскольку част9та испы- тательного, сигнала , , то на соответствующей частоте fon выходе третьегодешифратора 29 до конца первого такта измерительного цикла импульс не появляется. Очевидно, что в конце первоГЬ такта измерительного цикла опрокинут лишь один триггер третьего блока 30 памяти, регистрирующего прохождения триггеров счетчика 2О через состояния, соответствующие частотам Л) .В этом случае на вькоде четвертого дешифратора 31 появляется импульс, свидетельствующ о наличии на входе приемной стороны устройства сигнала опорной частоты (фиг. 2,1,). Этот импульс поступает на третий вход второго управляющего блока 14. Очевидно, что при нахождении часто ты испытательного сигнала вне полосы пропускания цифрового фильтра 28 опор- ной частоты оба триггера третьего блока памяд-и будут опрокинуты (при --1- -ио-on - ) или останутся в исходном состоя- нии(при , + -j- ). В этих случаях на выходе четвертого дешифратора 31 импульс отсутствует. Из изложенного видно, что независимо от ширины полосзи пропускания цифрового фильтра л промежуток времени от появления сигнала опорной частоты на его входе до появления сигнала на его выходе всегда равен половине периода частоты опорного сигнала. Например, если f-j)n Гц инерционность цифрового фильтра ицф дёт равна, г - с 1-цф-Y ifeOOO В второго такта измерительного цикла независимо от значения частоты испытательного сигнала на первый вход первого регистра 12 поступают тактовые импульсы, формирующиеся во втором улравляющем блоке 14 из высокочастотной стабилизированной кварцем импульсной 5 последоБательности, вырабатываемой генератором 21 (фиг. 2, Э). Выходы nejvвого регис-гра 12 соединены с управляюЩК и входами управляемого магазина 9 затуханий. С каждым тактовым нмпульсом затухание управляемогб магазина 9 затуз ний ступенчато изменяется до тех пор, пока уровень испытательного сигнала на его выходе, усиленный усилителем 10, не станет равным опорному напряжеУсилитель 10 предназначен для ус ления мощности испытательного сигнала на выходе управляемого магазина 9 за- туханий, чтобы повысить точность работы компаратора 11. Значение O(,f, выбирается в области оптимальных значений сравниваемых напряжений для данного типа компаратора, что такж повышает точность его работы, °Д записанный в первом регистре является кодом введенного затухания управляемого магазина 9 затуханий. При поступлении на вход приемной части устройства сигнала опорной часто ; ты (при появлешш импульса на выходе четвертого дешифратора 31) через вре мя и (время, отводимое на калибровку}, определяемое из соотношения кал ич 5 ич где цч - длительность переходных процессов в исследуемом четьфехполюснике; д F - ширина полосы пропускания исследуемого четырехполюсника, с третьего вькхода второго управляющего блока 14 поступает импульс команды на управляющий вход второго регистра 13 (фиг. 2, в ) и переписывает в него код,, записанный в первом регистре 12. После этого третий выход второго управляющего блока блокируется, и при повтораом поступлении на вход приемной стороны устройства (уже в процессе измерения) сигнала опорной частоты импульс команды на ввод инфор)мации во второй регистр 13 не последует. После окончания калибровки на передающей стороне по команде первого управляющего блока 4 переключается переключатель 3 и на вход иссле куемого четьфехпошосника 32 отгенератора 1 качающейся частоты подается испытательный сигнал с постоянньол уровнем. С вь хода исследуемого четырехполюсника 32 на при)емной стороне через входной согласующий бдок 6 испытательный сипит (фиг. 2, «i ) поступает одновременно на сигнальный вход амплитудного детектора 8, где осуществляется запоминание жст Г емальных (амплитудных.) значений опорного сигнала (фиг. 2,5 ), и на вход блока 7, преобразующего синусоидальное напряжение испытательного сигнала в прямоугольные импульсы с длительностью равной длительности половины периода испытательного сигнала (фиг. 2, в). С помощью измерителя длительноти перио да, состоящего из элемента И 15, генератора 21 квантующей последовательности импульсов и счетчика 20, осуществляется измерение длительности периода испытательного сигнала по методу последователь ного счета. Число импульсов квантующей последовательности, зарегистрированное счетчиком 20, пропорционально периоду испытательного сигнала и является цифровым кодом изме ряемого периода. Если величина периода эталонных импульсов генератора 21 квантующей последователь- кости импульсов выбрана равной 0,5 «Ю С, где q. - целое отрицательное число, такой измеритель периода позволяет получить непосредственный цифровой отсче результата измерений. Выход измерителя периода выведен на блок 18 регистрации, что позволяет в цифровой форме получить ин(}юрма1щю о текущей частоте испытательного сигнала. Амплитудный детектор 8, вьшолненный в частности, на операционном усилителе с запоминанием амплитудного значения напрялсения испытательного сигнала, запоминает амплитудное значение каждого пололштельного полупериода напряжения испытательного сигнала и хранит его до момента поступления импульса сброса, вьфабатываемого вторым управляющим блоком 14. Импульс сброса (фиг. 2,) формируется во время отрицательного полупериода испытательного сигнала чере некоторое время после его начала. Время задеряжи импульса сброса относительно начала отрицательного полупериода испытательного сигнала определяется временем, необходимым для подбора требуемого затухания управляемого магазина 9. затуханий (длительность N тактовьос импульсов на выходе второго управляющего блока 14), идлительностью стр бирующих импульсов. Как уже было показано ранее, в начале 1шждого второго такта измерительного щшла независимо от частоты испытатель ного сигнала с помощью первого регистр 12 осуществляется автоматическая регулировка управляемого магазина 9 затуха ний до получения на его выходе выходноо уровня, равного опорному напряжению а одном из входов компаратора 11. Причем код, записанный в первом enjcTpe 12 после заверщенияавтоматической регулировки управляемого магазина 9 затухани (после N итераций), является кодом введенного затухания. Очевидно, что разность двоичных чисел, записанных в первом регистре 12 и во втором регастре 13, численно равна (в двоичном коде) отклонению остаточного затухания исследуемого четырехполюсника 32 на oтдeJK ныx частотах от его значения на опорной частоте. Вычитание двоичных чисел, записанных в регистрах 12 и 13, осуществляет ся вычитающим блоком 19. Результат вычитания выводится на блок 18 регистрации, что позволяет в цифровом виде потлучить числовое значение отклонения оста- точногч) затухания исследуемого четырехполюсника 32 на отдельных частотах от его значения на опорной частоте. Поскольку остаточное затухание исследуемого четырехполюсника 32 на текущей частоте испытательного сигнала может быть как больще, так и меньще остаточного затухания на опорной частоте, двоичное число, записанное в первом, регистре 12, может быть как меньще, так и больще двоичного числа, записанного во втором регистре 13. Для того, чтобы в вычитающем блоке 19 из больщего числа всегда вычиталось меньщее, применен первый блок 16 сравнения, управляющий процессом вычитания в вычитающем блоке 19. При этом на выходе вычитающего блока 19 всегда есть число (в двоичном коде), равное модулю отклонения остаточного затухания исследуемого четырехполюсника 32 на текущей частоте от его значения на опорной частоте, а иа выходе первого блока 16 сравнения - информация о знаке этого отклонения. Информашш о знаке отклонения остаточного затухания исследуемого четырехполюсника от его значения на опорной частоте вьшодится на блок 18 регистрации. В технике связи амплитудно- частотная характеристика канала тональной частоты нормируется в пределах эффективно передаваемой полосы частот ступенчатым графиком (шаблоном), внутри которого должны находиться частотные зависимости отюЮнений остаточного затухания от его значения на опорной частоте (80 О Гц для систем передачи с частотным разделением каналов и 806 Гц для систем передачи с временньпч разделением |Еаналов и ИКМ). Поскольку в предлагаемом устройстве в каждом измерительном цикле на выходе первого бйока 16 сравнения имеется кнформация о том, в какую сторону произошло отклонение остаточного затухания, для получения достоверного результата контроля достаточно иметь лишь результат сравнения отклонения остаточ- ного затухания с той допусковой границей, в сторону которой произошло отклонение. Поэтому в устройстве применен только один блок сравнения отклонения остаточного затухания с допусковыми границами (второй блок 17 сравнения). Выбор соответствующей допусковой грани цы осуществляется с помощью блока 5 выбора допусковой границы в соответстви со знаком отклонения остаточного зату- хания, информация о котором поступает от первого блока 16 сравнения. Информа ция о соответствии измеряемой амплитуд- но- частотной характеристики установленным нормам с выхода второго блока 17 сравнения поступает на блок 18 регистра ции. Формирование кодов, соответствую щих верхней и нижней допусковым границам, осуществляется первыми дешифратором 22, блоком 24 памяти и преобразователем 26 кода и вторыми дешифратором 23, блоком 25 памяти и преобразователем 27 кода. Работа и назначение этих узлов аналогичны работе и назна- чению соответствующих узлов известного устройства. Исключение составляют преобразователи 26 и 27 кодов, осуще- ствшиощие преобразование кодов на выходах блоков 24 и 25 памяти, хранящих информацию о том, в пределах какой из допусковых границ находится частота испытательного сигнала, в код, соответст вующий этим допусковым границам. Так как достоверная информация о знаке о величине отклонения остаточного затухания, а также в результате сравнен этого отклонения с допусковыми границами может быть получена лишь после калибровки и во время отрицательных полупериодов испытательного сигнала после окончания автоматической регулировки управляемого магазина 9 затухани и получения соответствукмцего кода на выходе первого регистра 12, регистрация результатов измерений и контроля амшш- тудно- частотной характеристики осущест вляется в соответствующие моменты времени с помощью стробирующих импульсов 9 5 (фиг. 2, 3), вырабатьгоающихся вторым управляющим блоком 14. Кроме того, как видно из временных диаграмм (фнг.2), поскольку первый (после калибровки) период испытательного сигнала может быть передан частично (что приведет к ошибке в определении частоты и неправильной установке допусковых границ), стробирование блока 18 регистрации начинается со второго или третьего периода. Положительный эффект от внедрения предложенного изобретения заключается в следующем. Предлагаемое устройство наряду с сятерацней контроля позволяет одновременно получить числовые результаты отклонения значений остаточного затухшгия на отдельных частотах от его значения на опорной частоте, а также информацию о текущей частоте испытательного сигнала в цифровой форме. За счет использования цифровых методов представления оттаюнения остаточного затухания и цифровых методов обработки результатов измерения (сравнение с допусковыми границами, заданными в цифровой форме, с помощью 1шфровых устройств) погрешность измерений и контроля может быть сколь угодно малой. Длительность калибровки в предлагаемом устройстве (как показывают приведенные в описании соотн миения) не превышает нескольких периодов опорного сигнала, что приводит к значительному сокращению времени, затрачиваемому на калибровку (по сравнению с извести, ным в 2О-ЗО раз). Формула изобретения Устройство для измерения и контроля амплитудно-частотных характеристик четырехполюсников, содержащее на передающей сторонегенератор опорной частоты и генератор качающейся частоты, подключенные к сигнальным входам переключателя, управляющий вход которого соединен с первым выходом первого управляющего , второй выход которого подключен к управл51кш1ему входу генератора качакщейся частоты; а выход переключателя одновременно соединен с вхо- дом первого управляющего блока и с ВХОДОЗУ иссжедуемого четьфехпояюсника, выход которого на приемной стороне подключен к входу входного согласукнц&го блока, выход которого соединен с ходом блока преобразования напряжения испытательного сигнала, выход которого одновременно подключен к первому входу элемента Инк nepBc y входу второго управляющего блока, второй вход которо- го соединен с выходомгенёратора квантую щей последовательности изушульсов и с вторым входом элемента И, выход которого через счетчик подключен к объединенным входам первого и второго дешифраторов и цифрового фильтра опорной частоты, выход которого со«здинен с третьим входом второго управляющего блока, причем выход первого дешифратора соединен с последовательно соединенными первыми блоком памяти и преобразователем кода, а выход второго дешифратора г с после- довательно соединенными вторыми блоком памяти и преобразователем кода, выход усилителя соединен с первым входом компаратора, на второй вход которого подано опорное напряжение, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и сокращения времени контроля путем уменьшения длительности калибровки, на приемной стороне введены амплитудный детектор, управляемый магазин затуханий, первый и второй регистры, два бло1Ш сравнения, вычитающий блок, блок выбора допусковой границы и блок регистрапии,х при этом выход входн9го согласующего блока соединен с первым входом амплитудного детектора, второй вход которого соединен с пер

вым выходом BTOpoix) управляющего блока, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первьпл шсодом первого регистра, второй вход которого соединен с выходом компаратора, с первым входом второго регистра и с первым входом блока регист рации, причем выход первого регистра соединен с соответствующими входами

второго регистра, первого блока сравнения, вычитающего блока и управляемого магазина затуханий, вход и выход которого соединены соответственно с выходом амплитудного детектора и с входом усилителя, выход второго регистра соединен с вторыми входами первого блока сравнения и вычитающего блока, выход которог соединен одновременно с входом второго блока сравнения и вторым входом блока регистрации, третий, четвертый и пятый входы которого соединены соответственно с выходом второго блока сравнения, с выходом счетчика и с выходом первого блока сравнения, причем выходы первого и второго преобразователей кода соединены соответственно с первым и вторым входами блока выбора допусковой границы, третий вход которого соединен с входом вычитающего блока, а выход - с вторым входом второго блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское/свидетельство СССР № 649143, кл. Н 04 В 3/46, 1979.

1.

- I

t-

.t