Устройство для измерения многомерных передаточных функций вольтерра нелинейных систем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК э(5 В а 01 В 2 ЫТИИАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВО РСНОМЪ СВИД РЕНИЯ КЦИЙсодерих ко- едир и ес я точносГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОткР(53) 621 .317.757(088.8) (56) 1. 1 Радиотехника, 1980, 9 2, с. 36-.39.2. Авторское свидетельство СССР Р 586403, кл. 0 01 Н 29/02, 1974 (прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕ ИНО 1 ОМЕРНЫХ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУН ВОЛЬТЕРРА НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ, жащее генераторы гармоническ лебаний и последовательно со ненные умножитель, интеграто вольтмер, о т л и ч а ю щ е тем, что, с целью повышения ЯО 1012157 А ти, в него введены сумматор, безынерционный нелинейвяй элемент, полосовой перестраиваемый фильтр идва переключателя, нри этом вьвсодкаждого генератора через сумматорсоединен с входом безынерционногонелинейного элемента и с первымвходным зажимом устройства, второйвходной зажим которого подключенк первому входу первого переключателя, второй вход последнего соединен с выходом безынерционного нелинейного элемента и с входом полосового перестраиваемого фильтра,а выход первого преключателя под.ключен к входу упомянутого умножителя, опорный вход которого сое- (9динен с выходом второго переключате"ля, входами соединенного с. квадратурньм и синфазным выходами полосового перестраиваемого Фильтра.Мгде Р=.2.Ь; ,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения многомерных передаточных функций (МПФ) Воль" терра многополюсников и нелинеййых цепей.Известно устройство для измерения МПФ, содержащее последовательно включенные генератор испытательных сигналов, аттенюатор, исследуемую нелинейную систему и когерентный измеритель, второй вход которого соединен с дополнительным выходом генератора.испытательных сигналов 1).Недостатком этого устройства является незначительная погрешность 15 измерений из-эа нестабильности фазовых соотношений генераторов испытательного сигнала.Наиболее близким техническим решением является устройство для из О ,мерения МПФ Вольтерра нелинЕйнйх четырехполюсников, содержащее блоки синфаэной и квадратурной составляющйх, соединенных входами с выходом 1исследуемого четырехнолюсника, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных умножителя, интегратора и вольтметра, вторые входы умножителей этих блоков подключены к выходам двухфазного генератора кратных частот, последователь- но включенные генератор гармонических колебаний и умножитель частоты, вход которого соединен с выходом двухфазного генератора кратных час" тот,а. выход умножителя частоты подключен ко-входу исследуемого четырехполюсника 2).Это устройство характеризуется недостаточной точностью измерения характеристик нелинейных систем, обусловленной погрешностями измерения двухмерной передаточной Функции Н (щ,Ю) второго порядка при наличии в исследуемом четырехполюснике МПФ более высоких порядков, 45 чем второй и невозможность измерения МПФ нечетных порядков. Целью изобретения является повышение точности измерений МПФ нелинейных систем,Цель достигается тем, что в устройство для измерения многомерныхпередаточных функций Вольтерра нелинейных систем, содержащее генераторы гармонических колебаний и последовательно соединенные умножитель,интегратор, вольтметр, введены сумматор, безынерционный нелинейный.элемент, полосовой перестраиваемыйфильтр и два переключателя, при этом 6 Овыход каждого генератора через сумматор соединен с.входом безынерционного нелинейного элемента и с первым входным зажимом устройства, второй входной зажим которого подклю чен к первому входу первого переключателя, второй вход последнего соединен с выходом безынерционного нелинейного элемента.и с входом полосового перестраиваемого фильтра, а выход первого переключателя подключен к входу упомянутого умножителя, отдельный вход которого соединен с выходом второго переключателя, входами соединенного с квадратурным и синфазным выходами полосового перестраиваемого фильтра.На.чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит И генераторов 1 гармонических колебаний, с матор 2, исследуемую нелинейную систему 3, безынерционный нелинейный элемент 4, полосовой перестраиваемый фильтр 5, умножитель б, интегратор 7, вольтметр 8 и переключатель 9 и 10, Сумматор выполнен в виде широкополосных трансформаторов типа длинной линии 11.и балластных сопротивлений 12. Безынерционный нелинейный элемент 4 выполнен по схеме резистивного усилителя, работающего с отсечкой колЛекторного тока и содержащего разделительные емкости 13, резисторы 14 и транзистор 15.Полосовой перестраиваемый фильтр 5 реализован по схеме с двойню преобразованием частоты, содержащей интегральные усилители - преобразователи высокой частоты 175 УВ 4 - 16, генератор 17 гармонических колебаний, 1 С-Фильтр 18, трехдецибельный направленный ответвитель 19 и балластные сопротивления 20. Входные зажимы устройства 21 и 22.Устройство работает следующим образом.От каждого иэ М генераторов 1 гар" монических колебаний на входы сумматора 2 подается напряжение с амплитудой П;, частотой цу; и начальной фазой Ч; Суммарное колебание подается на вход нелинейной системы 3 и безынерционного нелинейного элемента 4. Комплексная амплитуда колебания комбинационной частоты юг= Ью, +ЬсоЬ(ин на выходе. нелинейной системы определяется выражением (1): о-РП С"и 10 и, ", О 1 н )(1.ч.где Н- МПФ Вольтерра порядка р+28; а. ,а; ,а, - 1-е разбиение величины 8 на Б целых (й айнеотрицательных слагаемых;К Р - действительные чисЯла,+ )1век-(ц 91 Комплексная амплитуда колебания данной комбинационной частоты Шк на выходе безынерционного нелинейного элемента 4 равна041 ЬЬ,., ЬЗ=С 1 Ь,ЬЯЬДЕ ;1 з., где СЪ., ЬЬй 3 - определяются видом амплитудной характеристики безынерционного нелинейного элемента 4.Выходное колебание от безынерционного нелинейного элемента 4 подается на вход полосового перестраиваемого Фильтра 5, настроенного на данную комбинационную частоту.На синфазном выходе фильтра комплексная амплитуда сигнала равна 0 .СЬ,Ь ЬЭЕ 4 "+РР(П),а на квадратурном выходе ц с 1 Ь ,в., йФ(Юм)-90%О й Ъ 1- цгде С (,Ь,Ьа,;,Ь = К(а )С.,рК(Щ ) - модуль коэффициентапередачи фильтра начас тоте ОИ к 4 й(ы ) - фаза коэффициента пе-редачи Фильтра на часК 4тоте ВкПеред измерениями необходимо исключить Фазовый сдвиг Ч Фк 4). Для этого переключатель 9 переводится в положение 1, а переключатель 10 - в положение О, После чего производят точную настройку фильтра на Юк 4.Напряжение на выходе интегратора 7 в этом случае равноЬ КС 1 Ь,ЬЬн 3 СЬ,з,." ЬЗСОВЧ(юк где К - результирукций коэффициентпередачи умножителя и интегратора. Настройкой фильтраобеспечивается максимум напряжения П, что соответствует получениюМФ (М ) = О,При этом,5 Ц-.СЬ,ЬЯ, , Ь 3 Кгде К =КСГЬ 4 Эь .,Ь,ц 3.для измерения синфазной состав-:ляющей выходного сигнала переклю 10,чатель 9 ставится в положение 2.Амплитуда напряжения на выходе,интегратора 7 окн-рд с"; ; щ щ) 15 о ь:о э = ЪК ЕЧР,2.э( .,)КОДля измерения квадратурной составлянхцей выходного сигнала пере , ключатель 10 ставится в положение90 амплитуда напряжения иа выходеинтегратора 7 при прежних .Условиях равна 25СО%Я РЦ сбй- Мйъй,"йОд) 90 %0 з а "ЬР+з (-.) Кф В каждом из последних двух вЫ"1 ов 1 н-Р)ранений ссдериийснр иДарСйй+н-неизвестных ИПФ. Для их определения проводится Я измеренийвеличин 0 . и О при различных значениях ц. о Затем, решая полученные.системы уравнений относительно Янеизвестных КеН Р.,; и Я неизвестных 1 Н +;, определяютсяискомые передаточные Функции. Аналоее 40 гичные измерения проводятся по остальньм комбинационные частотам.Наличие произвольных Фазовыхсдвигов между колебаниями генераторов гармонических колебаний не ока зывает влияния на результаты измере.- ния, поскольку опорное колебание дан"ной КЧ формируется из входного сигнала нелинейной системы, а Фазовыйсдвиг, вносимый полосовым перестраиваемыа фильтром, компенсируется егонастройкой на данную КЧ.Погрешность измерений определяется только погрешностью измерительной аппаратуры.и не требует учета 55 погрешностей измерений МПФ высших порядков.1012157 Составитель Л.Мурановактор М. Товтин Техред К.Мыцьо Корректо шан филиал ППП Патент", г. Ужгор Проектная, 4 каэ 2753/55 Тираж ВНИИПИ Росударств по делам иэобр 113035, Москва, Ж08нного ктений и35, Рау Подписноитета СССРткрытийкая наб., д. 4/5