Устройство для измерения неидентичности передаточных функций

и оО П И С А Н И Е ,ивоевавИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 22,12.75 (21) 2304018/18-21 (51) М. Кл.б 01 Я 27/28 с присоединением заявкиГосударственный коинтет Совета Мыннстров СССР оо делам нзооретеннй н открытий(23) Приоритет(43) Опубликовано 15,04,78, Бюллетень 1 (45) Дата опубликования описания 13.03,78(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯНЕИДЕНТИЧНОСТИ ПЕРЕДАТОЧНЫХ1 2Изобретение относится к радиоизмери- на идентичность, содержащее генератор катепьной технике и может быть испопьзо- чаюшейся частоты, два амппитудных детеквано при разработке устройств дпя измере- тора, измеритель отношения и индикатор.ния неидентичности передаточных функций Входы сравниваемых четырехпопюсниковчетырехпопюсников и дпя их настройки 5 в этом устройстве подключаются к вьтхофс цепью достижения минимальной величины ду генератора качающейся частоты, а ихэтой неидентичности; кроме того, оно может. выходы через амппитудныв детекторы -использоваться при разработке систем в, к входам измерителя отношений, выход какоторых необходимо контролировать ипи торого соединен с индикатором, связаннымизмерять различие передаточных функций, 10 цепью дпя подачи синхроимпупьсов с генераИзвестно устройство для измерения не- тором качакхцейся частоты.идентичности передаточных функций, содер- Передаточная функция имеет две составжащее генератор шума и осциппограф, меж- ляющие: амплитудно-частотную ифазочастотду которыми вкпючены сравниваемые четырех- ную характйристики,попюсники 1, 5 В известном устройстве сравниваютсяЭто устройство не обеспечивает доста- топько амплитудно-частотные характеристикиточной точности измерений и удобства от- четырехпощосников путем измерения ихсчета резупьтата измерения, а также не отношения, а фазочастотные характеристики,позволяет измерить неидентичность пере- при этом не контропируются, поэтому такоедаточных функций в любой нужной точке 20 устройство можно испопьзовать топько дпязаданного частотного диапазона. настройки минимапьно-фазовых четырехпоИз известных устройств наиболее близ- шосников, которым свойственна жесткаяким по технической сущности явпяется связь между этими характеристиками, и приустройство дпя настройки амппитудно-час- настройке достаточно набпюпать топькототных характеристик четырехпопюсников 25 несовпадение их, а дпя настройки неминимвльно-фвзовых четырехпопюсников, указанные характеристики которых не явпяютсявзаимосвязанными, такое устройство непьэя испопьзовать, И посдеднем случае необходимо одновременно контропироввть не 5совпадения амплитудно-частотных и" фазочастотных характеристик.Помимо этого, известное устройствоне позволяет выполнить оптимальное сравнение .амплитудно-частотных характеристик1 Отак как отношение сравниваемых характеристик, полученное нв выходе измерителяотношения, представляет собой некоторуюфункцию от этих характеристик, а не одночисло, поэтому усповие повышения точнос 16ти сравнения передаточных функуй требует формирования некоторой интеграпьнойоценки неидентичности, которая, являяськритерием сравнения и будучи выраженнойодним числом, должна одновременно учитывать раэпичие как амппитудно-частотных,так и фазочастотных характеристик,Кроме того, решение практических задач также требует, чтобы устройство, измеряющее неидентичность передаточных Ифункций, поэвопяло бы измерить эту неидентичность тоже и в любой нужной точкезаданного частотного диапазона, выдаваяпри этом резупьтат измерения дпя каждойвыбранной частотной точки в виде одного щчиспа, учитывающего неидентичность сравниваемых передаточных функций в этой точке,Иепью изобретения является повьпдениеточности идентификации передаточных функций, ЗЬОпя этого в предпвгаемое устройстводпя измерения неидентичности передаточныхфункций четырехпопюсников, содержащеев двух канапах ампдитудные детекторы,вход первого из которых соединен с выхо Одом образцового четырехпопюсника, а входвторого - с одной входной кпеммой устройства, причем другаявходнаякпеммаустройства подкпючена к входу образцового четырехпопюсника и к выходу генератора качаюшейся частоты, выход синхроимпупьса которого соединен с входом синхронизациииндикатора, дополнительно введены функционапьный вычислитепь и фазовый детектор,причем входы последнего подключены к выходу образцового четырехполюсника и кодной входной клемме устройства, а выходего подкпючен к первому входу функционапьного вычислитепя, второй и третий входы которого соединены с выходами первого 35и второго амплитудных детекторов соответственно, а выход функционального вычислитепя соединен с входом индикатора, функционапьный вычиспитепь содержит перемножитепь, первый вход которого соединен с ВО 4выходом бпока,вычитания, а второй и третий входы - с входами блока вычитания, причем выход блока вычитания через квадратор соединен с одним входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу перемножителя, а выход- к входу бпокв усреднения.На фиг. 1 представпена структурная электрическая схема предпагаемого устройства дпя измерения неидентичности передаточных функций; на фиг. 2 - блоксхема функционального вычислителя.Устройство содержит генератор 1 качающейся частоты, амппитудные детекторы 2 и 3, фазовый детектор 4, функционапьный вычислитель 5, индикатор 6 и входные клеммы 7 и 8, образцовый четырехполюсник 9 и исследуемый четырехпопюсник 10, причем вход образцового четырехпопюспика 9 соединен с выходом генератора 1 и входной кпеммой 7, а его выход - с входом вмппитудного детектора 2 и одним входом фазового детектора 4, другой вход которого соединен с входной клеммой 8 и входом амплитудного детектора 3. Исспедуемый четырехполюсник 10 подсоединен к входным клеммам 7 и 8 устройства, выходы амплитудных детекторов 2 и 3 и фазового детектора 4 соединены с входами функционального вычислителя 5, выход поспеднего соединен с входом индикатора 6, выход синхроимпульса генератора 1 качающейся частоты соединен с входом синхронизации индикатора 6.Устройство работает следующим образом.А мп питудные детекторы 2 и 3 формируют амплитудно-частотные характеристики К 1 ( Ю ) и К( ю ) четырехполюсников 9 и 10, а фазовый детектор 4 формирует разность их фазо-частотных характеристик.Эти частотные характеристики подвйтся в функциональный вычислитель 5, в котором формируются функция неидентичности д) и интеграпьная оценка неидентичности передаточных функций сраниввемых четырехпопюсников 9 и 10. Если уровни амппитудно-частотных характеристик К 1 ( Ю ) и К( сО ) этих четырехполюсников прокалиброваны по величине их мощности согласно условиюк Сю)к (и) = 1а разность их фазочастотных характеристикопредепяется выражением ( 1), то функциянеидентичности Ь (Ш) и интегральная оцен 60288640 ка неидентичности др определяются сггепукшими выражениями,которые и являются алгоритмом работыфункционального вьгчислитеггя 5, Выражение (4) особенно важное, так как онооднозначно связывает Ь И ГЖ)Выпогьнение условия (2) упрощает структуруфункционального вычислителя 5, а такжеуменьшает погрешность измерения и повы 15шает разрешающую способность устройствапри измерении небольших неидентичностейпередаточных функций,Как следует из выражения (4), выдавае 20мая функциональным вычислителем 5 интегральная оценка неидентичности Ьу передаточных функций равна отклонению нормированного коэффициента корреляции )г( 0 )от единицы. Значеггие Г (0), входящее в выражение (4), эквивалентно коэффициентукорреляции выхопных сигналов сравниваемыхчетырехполюсников 9 и 10, полученномупри условии, что это значение )г (0)ЪОнеравенство задержек в трактах устройства С=О,а на входы четырехполюсников 9и 10 подается один и тот же стационарный.случайный сигнаэл с нулевым среднимзначением и постоянной спектральной плотностью, сосредоточенной в заданной полосечастот Ь Ж,оТак как в данном устройстве случайныйсигнал не используется, а используетсякачаемый по линейному закону в заданнойполосе частот ЬШи имеющий постояннуюамплитуду сигнал, то значение интегральной оценки неидентичности Ь )э передаточных.функций, определенное данным устройством, точно равно тому же значению ин-тегральной оценки, которое получается при 45ее определении, используя вместо качаемого в полосе частот ЬШ сигнала случайныйсигнал с постоянной спектральной плотностью,сосредоточенной в той же полосе, Последний момент является особенно важным в 50метрологическом отношении,Функциональный вычислитель 5 (фиг.2) содержит блок 11 вычисления, перемножитель 12, блок 13 вычитания, квадратор 14, сумматор 15 и блок 16 усреднения. Разность фазочастотных характеристик Ч( и четырехполюсников 9 и 10 в блоке 11 вычисления преобразуется в частотную характеристику 1 -СОВА,которая вместе с амплитудно-частотной характеристикой К 1(О) 6и Кичетырехпоггюсггиков 9 и 10 поступают в перемножитель 12, где все эти три частотные характеристики перемножаются, Характеристики К 1( И ) и К) тоже поступают и в блок 13 вычитания, где они вычитаются. Их разность возводится в квадраторе 14 в квадрат и подается в сумматор 15, где квадрат этой разности суммируется с выходным сигггалом перем ножителя 12. В результате этого на выхопе сумматора 15 получается функция не- идентичности сравниваемых перепаточггьгх фучкцпй, которая усредняется в б 1 юке усреднения 16, при этом на выходе егополучается интегральная оценка неидентичностиЬУ . Калибровку уровней характеристик К (Оэ )и К( оэ ), выполняемую в соответствии с усповггем (2), можно осупгествить, например, изменением коэффицпентов передачи амплитудных детекторови 3 или включением соответствующей схеМы, автоматически поддерживаюгцей эти уровни калиброванными по величине их лгошностиЛггя измерения интегральной оценки не- идентичности передаточных функций в качестве индикатора 6 можно использовать, например, стрелочньпг прибор. Функцию . иеидентичности ЬЯ (ЬО)вьгражакцлую отличие передаточных функций в заданном диапазоне частот, можно измерить или наблюдать, например, с помощью осциллографа, синхрснггзированного генератором 1, на экране которого эта функция инпицируется в виде одной кривой.Используя два индикатора, например стрелочньгй прибор и осциллограф, можно во время настройки исследуемого четьгрехполюсника 10 на экране осциллографа наблюпг 1 ть функцию неидентичности Ьг(оэ) и, следя за показанием стрелочного прибора и фиксируя минимальное значение интегральной оценки неидентичности Ь ), осуществить оптимальную настройку исследуемого четырехполюсника 10. Формула изобретения 1. Устройство для измерения неидентичности передаточных функций, содержащее в двух каналах амплитудные детекторы,вход первого из которых соединен с выходом образцового четырехполюсника, а вход которого - с одной входной клеммой устройства, причем другая входная клемма устройства подключена ко входу образцового четырехполюсника и н выкоду генератора качающейся частоты, выход синхроимпульса кото- Р ого соединен с входом синхронизации индикатора, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что,602886 г Составитепь К. Цитиков Янова Техред О. Андрейко Корректор Апасенк едакт 12 Подписноеомитета Совета Министров См изобретений и открытий-35, Раушская наб., д. 4/5 842/42 ТиражИПИ Государственногпо де113035, Москва,ака фипиап ППП Патент, г. Ужгород, уп. Проектн с цепью повьпдения точности идентификации передаточных функций, в него допопнитепьно введены функционапьный вычислитель и фазовый детектор, причем входы поспеднего подключены к выходу образцового ыетырех 5 нопюсника и к одной входной кпемме устройства, а выход его подкпючен к первому входу функционального вычиспитепя, второй и третий входы которого соединены с выходом первого и второго амплитудных детекторов соответственно, а выход функционапьного вычиспитепя соединен с входом индикатора.2. Устройство по п. 1 о т и и ч а ющ е е с я тем, что функциональный вычиспитепь содержит перемножитель, первый вход которого соединен с выходом блока вычисления, а второй и третий входы - с входами блока вычитания, причем выход бло 1ка вычитания через квадратор соединен с одним, входом сумматора, другой вход которого подключен к выходу перемножителя, а выход - ко входу блока усреднения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Авторское свидетельство СССР М 264539, кп. 9 01 Я 27/28, 01,11,68,2. Жипинскас Р-П.П. Измеритепи отношения и их применение в радиоизмеритепьной технике.Сов. радио, 1975, с. 292,