Устройство для калибровки уровней высокочастотных сигналов

(21) (22) (46) (71) устротизироадиованнь элек ью Г.53) 56) 11 СССР 1984. ССР 1982 орои(54) УСТРОЙСТВО НЕЙ ВЫСОКОЧАСТО (57) Изобретени измерительной т использовано дл ванных по ампли и прямоугольных ОВКИ УРООВк радио ДЛЯ КАЛИ НЫХ СИГН а- д тносит гке жет бытькалиброических ипа "меолучени е гармо о сигнало ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 431 6224/24-2116.10,8715.05.89. Бюл. Р 18Томский институт автомх систем управления итроникиА.И.Воронков, А.В.НикоВ Никонова621.317.761 (088.8)Авторское свидетельств82450, кл. С 01 К 35/00Авторское свидетельство48435, кл. С 01 К 35/00 андр". Цель изобретения - расширние функциональных возможностейройства - достигается за счет стбирования необходимого мгновеннозначения гармонического сигналастроб-преобразователем 3, причеммент стробирования задается с посхемы ИЛИ 9, удвоителя 1 О частотьделителя 11 частоты с переменнымкоэффициентом деления, электроннуправляемого фазовращателя 12 имирователя 13 строб-импульсов. Ммент стробирования поддерживаетссистемой 14 автоматической подстки фазы. Малое время установленидаваемой амплитуды выходного сила достигается за счет того, чтовходе строб-преобразователя 3 всда имеется гармонический сигналнет необходимости в установке калибо уровня сигнала, 1 ил.Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано для получения калиброванных по амплитуде гармонических и пря 5моугольных сигналов типа "меандр" вшироком диапазоне частоты следованияи динамическом диапазоне при маломвремени установления уровчя выходногосигнала в информационно-измеритель Оных, тестовых системах для настройкии поверки широкого класса радиотехнических устройств (осцилографов, широкополосных усилителей, вольтметрови т.е.), 5Цель изобретения - расширениеФункциональных возможностей устройства, заключающееся в дополнительномформировании и установке амплитудыпрямоугольных сигналов с высокой точностью в широком частотном и динамическом диапазонах с малым временемустановления заданной амплитуды вьгходного прямоугольного сигнала.На чертеже изображена структурная 25схема предлагаемого устройства. Устройство содержит опорный генератор 1,регулируемый аттенюатор 2, стробпреобразователь 3 (СП), элемент 4 памяти, согласующий каскад 5,пиковый 30детектор 6, переключатель 7, вольтчметр 8 постоянного тока, схему ИЛИ 9,удвоитель 10 частоты, делитель 11частоты с переменным коэффициентомделения (ДПКД), электронно-управляемый фазовращатель 12 (ЭУФ), формирователь 13 строб-импульсов (ФСИ), систему 14 фазовой автоподстройки фазы(АПФ), которая содержит перестраиваемый генератор 15 (ПГ), гетеродинный 40преобразователь 16 частоты (ГПЧ),строб-преобразователь 17 (СП), Фильтр18 промежуточной частоты (ФПЧ), Фазовращатель 19, фазовый детектор 20,усилитель-ограничитель 21, фильтр 45промежуточной частоты (ФПЧ) 22, интегратор 23,преобразователь 24 фазакод (ПФК), пересчетный блок 25 ицифровой индикатор 26,Первый выход опорного генератора 1 50подключен через регулируемый аттенюатор 2 к выходной клемме гармонического сигнала устройства, к первому входу ГПЧ 16 и к первому входупервого СП 3, второй вход которогосоединен с выходом формирователя 13строб-импульсов и вторым входом второго СП 17, а выход через элемент 4памяти и согласующий каскад 5 подключен к выходной клемме прямоугольного сигнала устройства, к первому входу переключателя 7 и к входу пикового детектора 6, выход которого соединен со вторым входом переключателя 7, выход которого подключен к вольтметру 8 постоянного тока, выход второго СП 17 через первый ФПЧ 18 соединен со входом регулируемого фазовращателя 19 и первым входом ПФК 24, а выход фазовращателя 19 соединен с первым входом фазового детектора 20 и вторым входом ПФК 24, выход которого через пересчетный блок 25 соединен с цифровым индикатором 26, а выход ПГ 15 подключен к первому входу второго СП 17 и второму входу ГПЧ 16, выход которого через усилитель-ограничитель 21 и второй ФПЧ 22 соединен со вторым входом Фазового детектора 20, а его выход через интегратор 23 подключен к управляющему входу ЭУФ 12, вход которого соединен с выходом ДПКД 11, а выход подключен ко входу формирователя 13 строб-импульсов, второи выход опорного генератора 1 соединен с первым входом схемы ИЛИ 9 и удвоителем 10 частоты, выход которого соединен с вторым входом схе.мы ИЛИ 9, выход схемы ЕЛИ 9 подключен к входу ДПКД 11, а вход схемы ИЛИ 9 и вход переключателя 7 являются управляющим входом устройства.Устройство работает следующим образом.1В режиме формирования гармонического сигнала с заданной амплитудой на переключатель 7 и схему ИЛИ 9 не подается команда "Вкл,ПЛ" и устройство работает как и устройство-прототип. На частотах до 300 МГц включительно напряжение опорного генератора 1 представляет собой дискретную сетку частот, полученную из сигнала опорного кварцевого генератора частотной 300 МГц путем прямого деления, Уровень напряжения Б д опорного генератора стабилизирован внутреним стабилизатором. Через регулируемый аттенюатор 2, служащий для установки уровня выходного гармонического сигнала устройства, сигнал поступает на соответствующий выход и на вход первого СП 3. СП 3 работает на линейном участке эа счет того, что строб-импульсы, формируемые ФСИ 13, имеют большую активную амплитуду (до 5 В). Малое паразитное прохожцение строб 147990430 импульсов 1 на выход устройства несущественно, так как их длительностьочень мала. Сигнал на выходе СП 3 представляет собой постоянное напря 5 жение, равное амплитудному значению напряжения на выходе устройства, так как стробирование осуществляется в моменты, отстающие на 90 от момента перехода сигнала через нуль, причем переход от отрицательного значения к положительному за счет соответствуннцего включения ЭУФ 12. Выходное напряжение СП 3 через элемент 4 памяти, согласующий каскад 5 и пере ключатель 7 поступает на вольтметр 3 постоянного тока и измеряется, что дает информацию об амплитудном значении напряжения на выходе устройства. Как известно, измерение на постоянном 20 токе имеет гораздо большую точность, чем на переменном. На частотах выше 300 МГц напряжение опорного генератора 1 представляет собой сигнал, полученный с помощью умножения сис темой импульсной ФАПЧ, и лежит в диа - пазоне 600-1500 МГц.Нижняя граница выходного напряжения определяется возможностью СП 3 и имеет величину 0,1 - 0,5 мВ.Система 14 АПФ отслеживает угол в 90 между моментами перехода через ноль сигнала на выходе устройства и строб-импульсом с выхода ФСИ 13 и осуществляется следующим образом. Частота следования строб-импульсов35 определяется коэффициентом деления ДПКД 11, на вход которого поступает сигнал с выхода опорного генератора 1, через схему ИЛИ 9,а с выхода40 ДПКД 11 сигнал поступает через ЭУФ 12 на ФСИ 13, выходными импульсами которого осуществляется стробирование сигнала на выходе устройстваИнформация о разности фаз между вы 45 ходным сигналом и строб-импульсами переносится на промежуточную частоту путем подачи сигнала с выхода устройства на ГПЧ 16, а с выхода ФСИ 13 - на СП 17, на другие же входы ГПЧ 16 и СП 17 поступает сигнал от ПГ 15. Сигнал промежуточной частоты с выхода ГПЧ 16 поступает на усилитель-ограничитель 21, обеспечивающий динамический диапазон устройства до 80- 100 дБ, и далее через ФПЧ 22 - на вход фазового детектора 20. Сигнал с выхода СП 17 через ФПЧ 18 и регули-, руемый фазовращатель 19 поступает на другой вход фазового детектора 20, выход которого через интегратор 23 подключен к входу управления УЭФ 12Изменение вносимого фазового сдвига выполняется следующим образом. Когда на выходе фазового детектора 20 отрицательное напряжение, то происходит уменьшение разности фаз междусигналом на выходе устройства и строб-импульсами. Таким образом будет поддерживаться заданная разность фаз. ДПКД 11 понижает частоту следования строб-импульсов, что упрощает реализацию ЭУФ 12 и ФСИ 13. ДПКД 11 также позволяет приводить частоту стробирования к одному номиналу при работе опорного генератора 1 в его диапазоне частот. Изменяя коэффициентделения регулируемого аттенюатора 2,задаем необходимый выходной уровень.В режиме формирования прямоугольного сигнала с заданной амплитудой на переключатель 7 и схему ИЛИ 9 подается команда "Вкл.Л.П ", и в работе устройства (по сравнению с работой в режиме гармонического сигнала) происходят следующие изменения.Импульсный сигнал с уровнем, равным уровню максимального выходного сигнала устройства, детектируется пиковым детектором 6 и измеряется с высокой точностью вольтметром 8 постоянного тока. В этом случае пиковый детектор 6 работает на линейном участке своей амплитудной характеристики, в результате чего на выходе устройства устанавливается максимальная амплитуда прямоугольного сигнала с высокой точностью. Здесь регулируемый аттенюатор 2 имеет нулевое ослабление.Регулируя фазовый сдвиг ц, вносимый фазовращателем 19, устанавливают на индикаторе 26 максимальноепоказание, равное максимальной амплитуде выходного сигнала П(с.устройства, В этом случае система14 АПФ работает по углу 90. Сигнал от опорного генератораподается на УЭФ 12 через удвоитель 10 частоты. В этом случае частота строб-импульсов в два раза выше, чем частота выходного сигнала, а частота выходного прямоугольного сигнала равна частоте опорного генератора 1 при коэффициенте деления ГТЖД 11, равном единице.5 14799Регулируя фазовращателем 19 фазовый сдвиг, устанавливают необходимыймомент стробирования гармоническогосигнала на входе СП 3, при этом аттенюатор 2 имеет нулевое ослабление,а амплитуда выходного прямоугольногосигнала 11 определяется выражениемБ = Пизз.п(ий + ср),где Б 1, - начальный максимальный уровень сигнала на входе СП 3. Стробимпульсы, следующие через половинупериода входного сигнала СП 3, от"крывают ключ строб-преобразователяи на выход проходит уровень, соот 15ветствующий значению опорного сигнала в момент действия строб-импульса.Этот уровень заряжает элемент 4 памяти, который сохраняет его до прихода следующего строб-импульса. Счередной строб-импульс приходит черезполовину периода, поэтому напряжениена элементе 4 памяти сменится на противоположное по знаку:зхп(+ Г) = -зпч25Сформированный сигнал через согласующий каскад 5 поступает на импульсный выход устройства, Задаваемаяфазовращателем 19 разностьпреобразуется в ПФК 24 в код, который обрабатывается процессорным устройством в блоке 25.по алгоритмуП= Пзп ц.Таким образом, цифровой индикатор 26показывает амплитуду выходного сигнала устройства.Предлагаемое устройство (по сравнению с известными) обладает болеевысокой точностью в диапазонах амплитуд и частот, так как в нем нет 40основной операции, ведущей к погрешности установки выходного уровня,ослабление амплитуды выходного сигнала после его формирования. 1;роме того, время установления амплитудного 45значения прямоугольного сигнала определяется лишь периодом сигнала опорного генератора 1, что значительноменьше, чем время установления уровня в известных системах стабилизации 50напряжения, из которого затем формируется импульсный сигнал. При этомсохраняется высокая точность калибровки уровня. 04 6Формула изобретения Устройство для калибровки уровней высокочастотных сигналов, содержащее опорный генератор, первый выход которого подключен через регулируемый аттенюатор к выходу гармонического сигнала устройства, к первому входу системы автоматической подстройки фазы и к первому входу первого строб-преобразователя, второй вход которого подключен к второму входу системы автоматической подстройки фазы и к выходу формирователя строб- импульсов, выход строб-преобразователя через элемент памяти подключен к согласующему каскаду, при этом вход формирователя строб-импульсов соединен с выходом электронно-управляемого фазовращателя, управляемый вход которого подключен к выходу уп- о равляющего сигнала системы автоматической подстройки фазы, и вольтметрпостоянного тока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширенияфункциональных возможностей, в неговведены пиковый детектор, переключатель, схему ИЛИ, удвоитель частотыи делитель частоты с переменным коэффициентом деления, причем второй выход опорного генератора подключен кпервому входу схемы ИЛИ непосредственно, а к второму входу через удвоитель частоты, еще один вход схемыИЛИ является управляющим входомустройства и подключен к третьемувходу переключателя, а выход схемыИЛИ через делитель частоты с переменным коэффициентом деления соединенс входом электронно-управляемого фазовращателя, при этом информационныевыходы и системы автоматическойподстройки частоты подключены к первому и второму входам преобразователя фаза-код, выход которого черезпересчетный блок соединен с входомцифрового индикатора, кроме того,выход согласующего каскада являетсявыходом прямоугольного сигнала устройства и подключен к первому входупереключателя непосредственно, а квторому входу через пиковый детектор,а выход переключателя соединен свольтметром постоянного тока,