Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно модулированных генераторов

(51)4 С 01 К 23 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОСУДАРС О ДЕЛАМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И,ИЯ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР В 1228028, кл. С 01 К 23/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ЛИНЕЙНОСТИ МОДУЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ(57) Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты,. умножитель 3 частоты, блок 4 задержки, лампу 5 бегущей волны, фазовращатель 6, коммутатор 7, частотные детекторы 8и 9, переключатели 12 и 13,.интегра-,тор 15 и фильтр 16 нижних частот,Кроме того, устройство включает всебя частотно-модулированный генератор 17, резонансные усилители 18-21,строб-каскады 22 и 31, видеоусилитель23, усилитель 24 сигнала ошибки, генератор 25 пилообразного напряжения,нелинейный элемент 26, генератор 27высокой частоты, делитель 28 частоты,индикатор 29 и электронно-счетныйвольтметр 30. Введение генератора14 высокой частоты, фазовращателя 11,электронного коммутатора и образование новых функциональных связей позволяют устранить влияние переходныхпроцессов на результат измерения итем самым повысить точность измереИзобретение относится к радиоизмерительной. технике, может быть исПольэовано для измерения скорости изменения частоты и линейности модуля-,5 ционных характеристик частотно-модулированных сигналов и является усовершенствованием устройства по авт. св. У 1228028Целью изобретения является повышение точности измерений.На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, 15 ;умножитель 3 частоты, блок 4 задержки, лампу 5 бегущей волны, первый фазовращатель 6, коммутатор 7, основной частотный детектор 8, дополнительный частотный детектор 9, сумма тор 1 О, второй Фаэовращатель 11, первый и второй переключатели 12 и 13, второй генератор 14 высокой частоты, интегратор 15, фильтр 16 нижних частот, частотно-модулированный 25 генератор 17, четвертый, третий, второй и первый резонансные усилители 18-21, первый строб-каскад 22, видеоусилитель 23, усилитель 24 сигнала ошибки, генератор 25 пилообразно 30 го напряжения, нелинейный:элемент 26, первый генератор 27 высокой частоты, делитель 28 частоты, индикатор 29, электронно-счетный вольтметр 30, второй строб-каскад 31.При этом выход делителя 28 часто" ты, вход которого соединен с выходом первого генератора 27 высокой частоты, подключен к второму входу индикатора 29 и через последовательно сое диненные генератор 25 пилообразного напряжения, частотно-модулированный генератор 17, блок 4 задержки, лампу 5 бегущей волны, смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, 45 коммутатор 7 - к входу дополнительного частотного детектора 9 через умножитель 3 частоты, а также к входу основного детектора 8, выход которого подключен к первым входам первого 12 и второго 13 переключателей, вто 50 рые входы которых соединены с выходом дополнительного частотного детектора 9. Выход первого переключателя 12 через последовательно соединенные фильтр 16 нижних частот, усилитель 2455 сигнала ошибки и второй строб-каскад 31 подключен к входу электронно-счетного вольтметра 30, при этом выход усилителя 24 сигнала ошибки соединен также с управляющими входами частотных детекторов 8 и 9. Выход второго переключателя 13 через последовательно соединенные интегратор 15, .видеоусилитель 23 и первый строб-каскад 22 соединен с первым входом индикатора 29. Выход первого генератора 27 высокой частоты через нелинейный элемент 26 подключен к входам первого 21, второго 20, третьего 19 и четвертого 18 резонансных усилителей, выходы которых через сумматор 10 соединен с вторым входом лампы 5 бегущей волны. Кроме того, выход первого резонансного усилителя 21 через первый фазовращатель 6 подключен также к третьему входу лампы 5 бегущей волны, а второй вход смесителя 1 соединен с выходом частотно-модулированного генератора 17Второй генератор 14 высокой частоты своим входом соединен с выходом первого генератора 27 высокой частоты, а выходом через второй Фазовращатель - с первым входом ком мутатора 7, при этом вторые входы, коммутатора 7, первого 22 и второго 31 строб-каскадов подключены к второ му выходу делителя 28 частоты.Устройство работает следующим образом.Напряжение с выхода первого генератора 27 высокой частоты где Б,Р, и ц- амплитуда, частотаи начальная фаза генератора 27. поступает на входы делителя 28 частоты и второго генератора 14 высокой частоты и навязывает колебаниям последнего свою начальную Фазу . Ионохроматическое колебание с частотой Р+ у 7 и начальной фазойгде т - скорость перестройки частоты частотно-модулированного генератора 17 7 - врем задержки в бл ке 4 задержки подается на второй фазовращатель 11, в котором начальная фаза колебаний второго генератора 14 высокой частоты изменяется на величину ц= ы 7- 0,5 у . Таким образом, начальйая фаза колебания промежуточной частоты на выходе второго фазовращателя 11 составляет4 н+ до , - 0,5 )1. Эти колебания через открытый электронныйз 14029 коммутатор 7 поступают на вход основного частотного детектора 8 непосредственно, а на вход дополнительного частотного детектора 9 - через умноБ житель 3 частоты,По окончании переходных процесоов в частотных детекторах 8 и 9, обусловленных их инерционностью, в момент вемениделитель 28 частоты запускает генератор 25 пилообразного напряжения, с выхода которого напряжение управления подается на вход частотно-модулированного генератора 17. Последний Формирует сигнал с ли нейно изменяющейся частотой, который поступает на первый вход смесителя 1 и в блок 4 задержки с временем задержки. ЛЧМ-сигнал с выхода блокаузадержки поступает на преобразова тель частоты, содержащий лампу 5 бегущей волнь 1, первый фазовращатель 6 и формирователь квазипилообразного напряжения, в состав которого входят нелинейный элемент 26, первый 21, 26 второй 20, третий 19, четвертый 18 резонансные усилители и сумматор 1 О. Частота смещения Р д преобразователя частоты выбирается из условия однозначного измерения параметров вы- ЗО ходного сигнала частотно-модулирован - ного генератора 17 и составляет десятки мегагерц. Величина Т выбирается иэ условия обеспечения требуемого диапазона измеряемых величин и составляет З цесятые доли микросекунды. Преобразователь частоты работаетследующим образом.40Напряжение с частотой Рс выхода генератора 27 высокой частоты поступает на вход нелинейного элемента 26. Рабочим режимом нелинейного элемента 26 является режим с отсечкой 4 Б тока. Выходной сигнал нелинейного элемента содержит гармонические колебания с частотами КРсд (К =1, 2,3), причем амплитуды гармоник распределены по коэффициентам Берга 50 которые зависят от угла отсечки. Подбирая режим работы нелинейного элемента 26 (регулируя угол отсечки) и изменяя коэффициенты усиления резонансных усилителей 18-21, настроеннык соответственно на 4 Рсд 8 3 Рсь2 Рсдд, Рсд, можно получить квази- пилообразное напряжение. С выхода сумматора 10 квазипилообразное нап 55ряжение подается на спираль лампы 5 бегущей волны и тем самым осуществляется фазовая модуляция сигнала, поступающего на ее СВЧ-вход. Спектр сигнала на выходе лампы 5 бегущей волны представляет собой сумму четырехкратных произведений бесселевых функций. Для подавления зеркальной составляющей Г с(С) + Рдв в спектре выходного сигнала напряжение первой гармоники с выхода первого резонансного усилителя 21 через первый фаэовращатель б на Г(/2 подается на пер- вый анод лампы 5 бегущей волны. Тем самым осуществляется дополнительная квадратурная амплитудная модуляция.Таким образом, на входы смесителя 1 поступают два сигнала:с11=П,созы,+05 уй +с 3+ Ч,;оП, = Ц,созыо(Е-С ) + 27 РЕ +Ф+ 0 5, (. л )+(- )аС + у+У .оУсилитель 2 промежуточной частоты выделяет разностное колебание выходного сигнала смесителя 1Пупч= Пупч соз (сд+ с + +(с)- (с -В )1 ае ++ Ы," + ц,5 у" ).Если величинувыбирать так, чтобы при любом , выполнялось условие1Г , ( 11 й ;,2 с 1 сВто при разложении функции 1,(й)в ряд Тейлора можно Ограничиться двумя первыми членами, Тогда:11 упч П упч СОЗ+(е) + + ц - . 0,5 у.Это напряжение подается на третий вход электронного коммутатора 7, где осуществляется "сшиваниепо фазе колебания с выходным сигналом фазовращателя 11.В момент времени С С +слделителя 28 частоты приходит импульс управления работой электронного коммутатора 7, строб-каскадов 22 и 31. При этом строб-каскады открываются, 1602955а электронный коммутатор 7 переключается, соединяя выход усилителя 2 промежуточной частоты с входом дополнительного частотного детектора 9 че-,5 реэ умножитель 3 частоты с коэффициентом умножения М, а с входом основного частотного детектора - непосредственно.Основной 8 и дополнительный 9 частотные детекторы имеют переходные частоты Ро соответственно Гс,сдь и о = 11 сд 8 при ) +(с) щ О, С выходов частотных детекторов напряжения, пропорциональные+ + 1; (Г) и Ю 1 у +3, поступают соответственно на первый и второй входы переключателей 12 и 13. Выход первого переключателя 12 подключен через последовательно соединенные 20 фильтр 16 нижних частот и усилитель сигнала ошибки к управляющим входам частотных детекторов, образуя цепь обратной связи системы автоподстройки переходной частоты, В фильтре нижних частот осуществляется интегрирование импульсного сигнала ошибки. Поэтому система автоподстройки частот отслеживает изменения частот, пропорциональные только средней скорости перестройки частотно-модулированного генератора. Изменения напряжения сигнала ошибки, пропорциональные средней скорости перестройки частоты, фиксируются электронно-счет,ным вольтметром, Скорость перестрой 35 ки частотыопределяется по величине и знаку напряжения сигнала ошибки. Напряжение с выхода второго переключателя 13 через интегратор 15, видеоусилитель 23 и первый строб-каскад 22 поступает на вход осциллографического индикатора 29, на синхронизирующий вход которого поступают импульсы запуска, вырабатываемые делителем 28 частоты. Фиксация результатов измерения отклонения модуляционной характеристики от линейного закона (1) осуществляется на экране индикатора 29 в реальном масштабе времени. С помощью первого 22 и вто 50 рого 31 строб-каскадов измерения производятся только в течение длительности сигнала с выхода усилителя 2 промежуточной частоты. Поскольку переходные процессь 1 в частотных детекторах 8 и 9 к моменту времени е закончены за счет сигнала второго генератора 1 ч высокой частоты, то их выходные сигналы не имеют выброса вначале импульса и информация об отклонениях модуляционной характеристики частотно-модулированного генератора 17 не теряется,По окончании импульса частотно-модулированного генератора 17 процессизмерения заканчивается и устройствопереходит в исходное состояние. Цикличность процесса измерения обеспечивается выработкой делителем частотыцикличйо повторяющихся импульсовсинхронизации. С помощью двух переключателей выбирается необходимыйдиапазон измеряемых величин.В известном устройстве во времяпереходных процессов, обусловленныхинерционностью частотных детекторови имеющих длительность порядка 2 мкс,измерение отклонений модуляционнойхарактеристики частотно-модулированного генератора от линейного законаневозможно. В результате происходитпотеря части полезной информации.Предлагаемое устройство позволяетустранить влияние этих переходныхпроцессов на результат измерения итем самым повысить точность измерения.Формула и з о б р е т е н и яУстройство для измерения среднейскорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристикчастотно-модулированных генераторовпо авт.св. Р 1228028, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него введены последовательно соединенные второй генератор высокой частоты, второй фазовращатель и электронныйкоммутатор, третий вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен квходам основного частотного детектора и умножителя частоты, а также первый и второй строб-каскады, выходыкоторых соединены соответственно свходами индикатора и электронно-счетного вольтметра, а первые входы подключены соответственно к выходам видеоусилителя и усилителя сигналаошибки, кроме того, вход второго генератора высокой частоты соединен свыходом первого генератора высокойчастоты, а вторые входы коммутатора, первого и второго строб-каскадов подключены к второму выходуделителя частоты.