Устройство для измерения средней скоростиизменения частоты и линейности моду-ляционных характеристик частотно модулированных генераторов

пц 828104 ОПИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 17,07.79 (21) 2796220/18(51) М. Кл.б 011 23/00 исоединением заявкидарственный комитет 3) Приорит СССР ло делам изобретений и открытий(43) Опубликов (45) Дата опуб но 07.05.81. Бюллетень17икования описания 07.05,81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ЛИНЕЙНОСТ МОДУЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНОМОДУЛИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВИзобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных (ЧМ) генераторов.Известны устройства для измерения отклонений частоты от линейного закона, используемые в,радиоизмерительной технике, содержащие генераторы, блоки задержки, смеситель, усилитель, фазовый детектор, делитель частоты и осциллографический индикатор 11,Недостатком устройства является ограниченный диапазон измеряемых величин.Наиболее близко к предлагаемому устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов, содержащее смесители, усилители промежуточной частоты, блок задержки, лампу бегущей волны (ЛБВ), фазовращатель, частотный детектор, делитель частоты, генератор высокой частоты, частотомер, гетеродин, фильтр нижнихчастот, интегратор, генератор пилообразного напряжения, индикатор, блок управления, усилитель сигнала ошибки и видеоусилитель 2,Основными недостатками этого устройства являются ограниченный диапазон и низкая точность измеряемых величин.Целью изобретения является расшире ние диапазона измеряемых величин с одно-временным повышением точности измерений.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов, содержащее последовательно соединенные первый основной смеситель, первый основной усилитель промежуточной частоты, второй основной смеситель и второй основной усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу частотного детектора, делитель частоты, генератор пилообразного напряжения, интегратор, видеоусилитель и индикатор, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель сигнала ошибки, блок управления н гетеродин, второй вход которого подключен к входу частотомера, а также генератор выской частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты, с вторым входом лампы бегущей вол М 814ны и через фазовращатель - с третьим входом лампы бегущей волны, введены первый и второй переключатели, последовательно соединенные дополнительный смеситель и дополнительный усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные умножитель частоты и дополнительный частотный детектор, выход которого подключен к первым входам первого и второго переключателей, вторые входы которых соединены с выходом основного частотного детектора, при этом выход первого переключателя подключен к входу фильтра нижних частот, выход второгопереключателя соединен с входом интегратора, первый вход дополнительного смесителя соединен с входом частотомера, второй вход дополнительного смесителя подключен к выходу генератора высокой частоты, выход дополнительного усилителя промежуточной частоты соединен с вторым входом второго основного смесителя, а вход умножителя частоты подключен к входу основного частотного детектора.На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства.На схеме изображены смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, смеси- тель 3, усилитель 4 промежуточной частоты, блок 5 задержки, лампу 6 бегущей волны, фазовращатель 7, частотный детектор 8, делитель 9 частоты, генератор 10 высокой частоты, ЧМ генератор 11, частотомер 12, гетеродин 13, фильтр 14 нижних частот, интегратор 15, генератор 16 пилообразного напряжения (ГПН), индикатор 17, блок 18 управления, усилитель 19 сигнала ошибки, видеоусилитель 20, умножитель 21 частоты, блок 22, частотный детектор 23, смеси- тель 24, переключатели 25 и 26.Работа устройства заключается в следующем.Напряжение частотой Р,д, с выхода генератора 10 поступает на делитель 9 частоты, который формирует импульсы запуска ГПН 16 и индикатора 17. С выхода ГПН 16 напряжение управления подается на вход ЧМ генератора 11. ЧМ генератор формирует сигнал с линейно-изменяющейся частотой, который поступает на вход широкополосного дифференцирующего четырехполюсника. Дифференцирующий четырехполюсник содержит смеситель 1, блок 5 задержки с временем задержки т, и однополосный преобразователь частоты на ЛБВ 6. Компенсация одной из боковых полос достигается модуляцией ЛБВ 6 по двум электродам выходным напряжением генератора 10 с частотой Р. Из выходного сигнала дифференцирующего четырехполюсника усилителем 2 выделяется составляющая первой промежуточной частоты Рр, которая поступает на вход смесителя 3. На второй вход смесителя 3 подается сигнал разностной частоты Рр = Рр - Рсдд 5 1 О 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 6 О 65 генератора 10 и гетеродина 13. С выхода смесителя 3 усилителем 4 выделяется сигнал с частотойР - Р,+ Ь;+ ";. (1)Анализ выражения (1) показывает, что Рпр не зависит от Р , и ее нестабильностей. Сигнал второй промежуточной частоты поступает на частотный детектор 8 и через умножитель 21 частоты с коэффициентом умножения У - на частотный детектор 23. Частотные детекторы 8, 23 имеют переходные частоты Ро соответственно Р Ри Р ЖРр при 1 +, 0 С выходов частотных детекторов 8, 23 напряжения, пропорциональные утз+(1) и Лутз+(1)1, поступают соответственно на первые и вторые входы переключателей 25 и 26. Выход переключателя 25 подключен через последовательно соединенные фильтр 14 нижних частот, усилитель 19 сигнала ошибки и блок 18 к гетеродину 13, образуя цепь обратной связи системы импульсной автоподстройки частоты. В фильтре 14 нижних частот осуществляется интегрирование импульсного сигнала ошибки. Поэтому система импульсной автоподстройки частоты отслеживает изменения частоты, пропорциональные только средней скорости перестройки частотно-модулированного генератора 11. Изменения частоты гетеро- дина 13 фиксируются электронно-счетным частотомером 12. Скорость перестройки частоты у определяется по частоте гетеро- дина 13.Выход переключателя 26 подключен через последовательно соединенные интегратор 15 и видеоусилитель 20 к осциллографическому индикатору 17, по которому измеряются отклонения частоты от линейного закона. Системой импульсной автоподстройки частоты отрабатываются изменения Рпр, обусловленные средней скоростью перестройки частоты частотно-модулированного генератора 11. Поэтому выходное напряжение частотного детектора 8 (23) определяется нелинейностью модуляционной характеристики частотно-модулированного генератора 11 .Применение умножителя частоты 21 и частотного детектора 23 расширяет нижний предел диапазона измеряемых величинК 2в аМ раз, где т= -- отношение крутизныК 1амплитудно-частотных характеристик частотных детекторов 23 и 8.С помощью переключателей 25, 26 выбирается необходимый диапазон измеряемых величин. В зависимости от положения переключателей 25, 26 устройство позволяет измерять характеристики частотно-модулированных генераторов:- с большой скоростью перестройки частоты и выраженной нелинейностью модуляционной характеристики, что достигается подключением частотного детектора 8 к интегратору 15 и фильтру 14 нижних частот (переключатели 25 и 26, положение 1);- с большой скоростью перестройки частоты и незначительной нелинейностью модуляционной характеристики, что осуществляется расширением нижнего предела диапазона измерения линейности модуляционных характеристик в тМ раз путем подключения выхода частотного детектора 23 к интегратору 15 (переключатель 25, положение 1, переключатель 26, положение 2);- с малой скоростью перестройкичастоты и выраженной нелинейностью модуляционной характеристики, что реализуется расширением нижнего предела диапазона измерения средней скорости перестройки частоты в т 1 Ч раз за счет подключения выхода частотного детектора 23 к фильтру нижних частот (переключатель 25, положение 2, переключатель 26, положение 1);- с малой скоростью перестройки частоты и незначительной нелинейностью модуляционной характеристики, что достигается расширением нижнего предела диапазона измеряемых величин в т 1 Ч раз путем подключения выхода частного детектора 23 к интегратору 15 и фильтру 14 нижних частот (переключатели 25 и 26, положение 2).Технически просто реализуется умножение частоты в У= 5,раз. Поэтому, применяя частотный детектор 23 с К=2 К, расширяют нижний предел диапазона измеряемых значений в 10 раз.Формирование импульсов запуска из напряжения генераторов 10 повышает устойчивость системы импульсной автоподстройки частоты в диапазоне измеряемых величин и соответственно повышает точность измерений.формула изобретенияУстройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов, содержащее последовательно соединенные первый основной смеситель, первый основной усилитель промежуточной частоты, второй основной смеситель и второй основной усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к входу частотного детектора, пос 5 1 о 15 20 25 зо 35 40 45 50 55 ледовательно соединенные делйтель частоты, генератор пилообразного напряжения и частотно-модулированный генератор, первый выход которого подключен к первому входу основного смесителя, второй вход ко. торого подключен к выходу лампы бегу щей волны, первый вход последней через блок задержки соединен с вторым выходом частотно-модулированного генератора, нос ледовательно соединенные интегратор, видеоусилитель и индикатор, второй вход которого подключен к выходу делителя частоты, последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель сигнала ошибки, блок управления и гетеродин, второй вход которого подключен к входу частотомера, а также генератор высокой частоты, выход которого соединен с входом делителя частоты, с вторым входом лампы бегущей волны и через фазовращатель - с третьим входом лампы бегущей волны, отл и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых величин с одновременным повышением точности измерений, в него введены первый и второй переключатели, последовательно соединенные дополнительный смеситель и дополнительный усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные умножитель частоты и дополнительный частотный детектор, выход которого подключен к первым входам первого и второго переключателей, вторые входы которых соединены с выходом основного частотного детектора; при этом выход первого переключателя подключен к входу фильтра нижних частот, выход второго переключателя соединен с входом интегратора, первый вход дополнительного смесителя соединен с входом частотомера, второй вход дополнительного смесителя подключен к выходу генератора высокой частоты, выход дополнительного усилителя промежуточной частоты соединен с вторым входом второго основного смесителя, а вход умножителя частоты подключен к входу основного частотного детектора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Мовшович М. Е. Полупроводниковые преобразователи частоты, Л., Энергия, 1974, с. 23.2. Заявка2426194 от 30.06.77, по которой принято положительное решение (прототип) .-1 т Тираж 749 Подписное СССР по делам изобретений и открытий Раушская цаб., д. 4/5