Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 918877Опубликовано О 7. О 4. 82. Бюллетень ЛЪ 13 Дата опубликования описания 07.04.82па делам нввбрвтеннй н открытнй(72) Автор изобретения уса коМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА Изобески пользова тов нели моник ко составляю пример тусилител предназнтелефонндения) . тение относится к радиотехизмерениям и может быть, исо для измерения коэффициенейности (коэффициентов гар" эффициентов комбинационных щих) четырехполюсников (наанзисторов, интегральных ных схем на транзисторах, ченных для многоканальной й связи, кабельного телевиИзвестно устроист во для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника, которое содержит генера" тор испытательного сигнала, соединен ный со входом исследуемого четырех" полюсника, выход которого через двух позиционный переключатель соединен в первом положении этого переключате ля с вольтметром эффективных значений, во втором положении - с тем же вольтметром, но через активный по" лосовой фильтр 1 т. Недост ат ками из вест ного устрой ства являются высокая погрешность измерения и сравнительно малый линейныйдинамический диапазон измерения,поскольку измерительным прибором (вольтметром эффективных значений) на выходе устройства измеряют как уровеньосновного тона, так и саму нелинейную составляющую, которая в ряде 0случаев может быть на 100" 11 О дБниже основного тона.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство для измерениякоэффициентов нелинейности четырехпо"115люсника, которое содержит два гене"ратора, которые подключены к двумвходам сумматора через выключатели.Выход сумматора подключен через ис- .следуемый четырехполюсник, ко входумагазина сопротивлений, характеризуемого коэффициентом затухания а(и ко входу полосового фильтра скоэффициентом затухания а настроенного на выделение исследуемой не7 4и два генератора испытательного сигнала, один иэ которых подключен черезвыключатель к первому входу сумматора,выход которого соединен с полосовымфильтром через исследуемый четырехполюсник, второй генератор подключенк второму входу сумматора через модулятор, а выход полосового фильтранепосредственно соединен с измерительным прибором,На фиг. 1 изображена блок-схемаустройства для измерения коэффициентов нелинейности (гармоник, комбинационных составляющих); на фиг, 2 аспектрограмма, соответствующая сигналу на входе четырехполюсника при измерении нелинейной составляющей;на Ф г.2 б - то же, соответствующаясигналу на выходе цетырехполюсникапри измерении нелинейной составляющей; на фиг. 2 в - то же, соответствующая сигналу на выходе полосовогофильтра при измерении нелинейнойсоставляющей; на фиг. 2 г - то же,соответствующая сигналу на входецетырехполюсника при калибровке попродукту модуляции; на Фиг.2 дто же, соответствующая сигналу навыходе четырехполюсника при калибровке по продукту модуляции; на Фиг.2 ето же, соответствующая сигналу навыходе полосового Фильтра при калибровке по продукту модуляции.Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника содержит первый генератор 1испытательного сигнала, соединенныйчерез выключатель 2 с первым входомсумматора 3, второй генератор 4 испытательного сигнала, соединенный через модулятор 5 со вторым входомсумматора 3. Модулятор 5 выполнен ввиде модулируемого элемента б,управляемого через выключатель 7 генератором 8 модулирующи колебаний. Выходсумматора 3 соединен со входом исследуемого четырехполюсника 9, выходкоторого связан с полосовым фильтром10 и измерительным прибором 11, в качестве которого может быть использован спектроанализатор. Для удобстваанализа результатов измерения на выходе или входе четырехполюсника 9включен измеритель 12 сигнала наосновной частоте.Устройство работает следующимобразом.С помощью выклюцателя 2 соединя,ют генератор 1 с первым входом сумма И,= а - а,(1) 3 ОНедостатком устройства являетсясравнительно низкая точность измерения, поскольку результирующая погрешность измерения зависит от рав 35номерности амплитудно-частотной характеристики используемого измерительного прибора, от точности калибровки магазина сопротивлений, отпогрешности измерения затухания час 40тотно-избирательного полосовогофильтра, а также от точности задания и стабильности частот генераторов испытательного сигнала (уходкакой-либо частоты испытательногосигнала может приводить к измерению45,нелинейной составляющей уже с другимзатуханием а,р фильтра из-за неидеальности избирательных свойств фильтра),что в данном случае, как видно изформулы (1), увеличивает погрешностьизмерения коэффициентов нелинейности,Цель изобретения - повышение точности измерения,Поставленная цель достигается тем, 55 что в устройстве для измерения коэффициентов нелинейности цетырехполюсника, содержащем измерительный прибор 3 91887 линейной составляющей К-го порядка, Кроме того, имеется измерительный прибор, который через двухпозиционный переключатель соединяют в пер" вом положении с выходом магазина сопротивлений, во .втором положении с выходом полосового фильтра 21.Устройство работает следующим образом.Сначала от двух генераторов испы О тательного сигнала через выключатели подают сигналы, равные по амплитуде, на исследуемый четырехполюснин. Во втором положении двухпозиционного переключателя на выходе устройства 15 измеряют амплитуду выделенной нелинейной составляющей. Отклюцаютвыключателем подачу сигнала одного из генераторов. Переключают двух" позиционный переключатель в первое положение. Подбирают затухание амагазина сопротивлений так, чтобы амплитуда сигнала на измерительном приборе на частоте второго генератора равнялась амплитуде исследуемой нелинейной (комбинационной) составляющей. Определяют коэффициент комбинационной составляющей М; 1-го порядка по формулетора 3, С помощью выключателя 7 отключают генератор 8 модулирующих колебаний от модулируемого элемента 6,при этом сигнал второго генератора4 поступает непосредственно на второй 5вход сумматора 3. Мощности сигналовгенераторов 1 и 4 складываются насумматоре 3, С выхода сумматора 3испытательные сигналы на частотах Г 1и Г с равной амплитудой подают на 10исследуемый четырехполюсник (см.фиг.2 а).На выходе полосового фильтра 10с помощью измерительного прибора 11измеряют мощность Р комбинационной 15нелинейной составляющей (см.фиг.2 в),например, на частоте нелинейнойсоставляющей третьего порядка (2 Х-Е)Затем отключают с помощью выключателя2 генератор 1, Модулируют по ампли". 20туде сигнал от генератора 4 путемпо ключения генератора 8 модулирующи;, колебаний выключателем 7 к моду-лируемому элементу 6. Причем частотумодуляции Я, желательно выбрать равной в данном случае (Е -К ), такимобразом чтобы частота продукта модуляции и комбинированной составляющейсовпадали, Затем измеряют мощностьпродукта модуляции Р 4 (см.фиг, 2 е) Э 0на выходе полосового Фильтра 10 темже измерительным прибором 11, Определяют коэффициент комбинационныхсоставляющих для случая двухполосноймодуляции (см. Фиг. 2 г) по ФормулеМ = -Я+ 1 О д - ",Ри41, 1где М .- коэффициент модуляции вдецибеллах;Ри Рм- мощности комбинационной .40составляющей и продукта модуляции соответственно.Таким образом, продукт модуляциипринят за уровень сигнала калибровки,а коэффициент нелинейности измеряется по отношению нелинейной составляющей и продукта модуляции, соответствующих одной частоте.Эффективность предлагаемого устройства заключается в улучшении качества измерения, а именно в увеличении его точности. В предлагаемомустройстве в связи с тем, что нелинейная составляющая и продукт модуляции измеряют на одной частоте, исключается влияние, погрешностей измерения затухания полосового фильтра, а также затухания магазина сопротивлений на результирующую погрешность измерения, Снижаются требования к равномерности амплитудно-частотной характеристики измерительного прибора, стабильности частот задающих генераторов, в результате чего, кроме дополнительного уменьшения погрешности, упрощаются некоторые элементы конструкции (например, измерительного прибора, генераторов), используемые в устройстве,Кроме того, в предлагаемом устройстве отсутствует необходимость коммутации на выходе четырехполюсника,так как полосовой фильтр непосредственно подсоединен к измерительному прибору, цто позволяет исклюцить возможность выхода из строя испытуемого объекта (транзистора) за счет рассогласования, упрощает процесс измерения, повышает его производительность.Формула изобретенияУстройство для измерения коэффициентов нелинейности цетырехполюсника,содержащее измерительный прибор идва генератора испытательного сигнала, один из которых подключен черезвыключатель к первому входу сумматора, выход которого соединен с волосовым фильтром через исследуемыйцетырехполюсник, о т л и ц а ю -щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, второй гене-.ратор подключен к второму входу сумматора через модулятор, а выход полосового фильтра непосредственно сое"динен с измерительным прибором.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Трунов А.И. Сравнительная оценка погрешностей Фильтрового и конпенсационно-фильтрового методов измерениякоэффициента нелинейных искажений.