Устройство для определения относительной нелинейности амплитудных характеристик четырехполюсников

(50 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕ У(72) (53) (56) отно ородумо с. Измерители ение в радио - М.: Совет. ци дв мер актерис вышения елинеиности амплитудных ик исследуемого ЧП 3 бе азрядности используемог табл., 1 ил,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ 3922228/24-2103.07.8523,06,88. Бюл,С,Ю. Лапунов и А621.317.4(088.8)Р.-П.П. Жилинскаения,и их применительной техникерадио, 1975, с.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОТНОСИТЕЛЬНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ АМПЛИТУДНЫХХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ(57) Изобретение относится к техникеизмерений. Устройство для определения относительной нелинейности амплитудных характеристик четырехполюсников (ЧП) содержит генератор 1, переменный аттенюатор 2, направленный ответвитель 4, согласованную нагрузку 5, квадратичный детектор 6, аналогофровой преобразователь (АЦП),9, ухпозиционные аттенюаторы 7, 8, вычислительный блок 10. Устройство имеет повышенную точность определения малых значений относительной(1)45 Изобретение относится к техникеизмерений и может быть использованодля определения малых значений относительной нелинейности амплитудныххарактеристик четырехполюсников.Цель изобретения - повышение точности определения малых значений относительной нелинейности амплитудныххарактеристик четырехполюсников безповышения разрядности используемогоаналого-циФрового преобразователя.На чертеже приведена структурнаясхема устройства,Устройство содержит генератор 1,переменный аттенюатор 2, исследуемыйчетырехполюсник 3, направленный ответвчтель 4, согласованную нагрузку5, квадратичный детектор 6, два двухпозиционных аттенюатора 7 и 8, аналого-цифровой преобразователь 9, вычислительный блок 10, первую 11 ивторую 12 клеммы устройства для подключения исследуемого четырехполюсника. 25Выход генератора 1 через последовательно соединенные переменный аттенюатор 2, первый двухпозиционный аттенюатор 7, первую клемму 11 устройства, четырехполюсник 3, вторую клемЗОму 12 устройства, второй двухпозиционный аттенюатор 8,ответвитель 4 с согласованной нагрузкой 5, детектор 6 ипреобразователь 9 подключен к входувычислительного блока 10.Устройство работает следующим образом.Исследуемый четырехполюсник 3 устанавливается между клеммами 11 и12. Его амплитудная характеристикаможет быть представлена в виде суммы флинейной и нелинейной зависимости,которая имеет следующий вид где х - амплитуда входного высокочастотного сигнала;у - амплитуда выходного высокочастотного сигналаа - крутизна исследуемого четырехОполюсника 3;г.(у) - относительная нелинейностьамплитудной характеристикиисследуемого четырехполюсника 3. 5 Аттенюаторы 7 и 8 устанавливаются в положение, при котором их коэффициент передачи равен единице,На выходе четырехполюсника 3 установлен направленный ответвитель 4, ориентированный на отбор проходящей мощности. В одном из его плеч выделяется высокочастотный сигнал, пропорциональный выходному высокочастотному сигналу четырехполюсника. Детектор 6 преобразует высокочастотный сигнал на выходе четырехполюсника 3 в пропорциональное постоянное напряжение, которое аналого-цифровым преобразователем 9 преобразуется в цифровой код. Градуировочная характеристика последовательно соединенных ответвителя 4, детектора 6 и преобразователя 9 имеет следующий вид: где г - значение цифрового кода навыходе преобразователя 9;Ь - крутизна последовательно соединенных ответвителя 4, детектора 6 и преобразователя 8; Р(г) - относительная нелинейностьпреобразования выходного напряжения четырехполюсника 3 в цифровой код на выходе преобразователя 9,Из-за нелинейности преобразования переменного напряжения в постоянное напряжЕние, представленное цифровым кодом, измерение малых значений нелинейности амплитудной характеристики исследуемого четырехполюсника 3 имеет значительные погрешности.Учитывая (1) и (2), можно получить соотношение, устанавливающее зависимость между входным высокочастотным напряжением исследуемого четырехполюсника 3 и выходным цифровым кодом преобразователя 9, в виде х = аЬк 1+ Р(я), (3) где Ч(к) - относительная нелинейность преобразования входного напряжения четырехполюсника 3 в постоянное напряжение.Исходя из соотношений (1) и (2), получают соотношение (3)в виде х = аЬг 1+Р(к)+ЕЬг+ЬкР(к) +Р(2)й Ъе+ЬеР(2)з 1404979 напряжения четырехполюсника 3 в цифровой код имеет вид соответствующие высокочастотным 5(5) Пренебрегая произведением относительных нелинейностей Р(г) и Е(ЪЕ), а также ЬЕГ(г) в функции ЕЬЕ+ЬЕР(ЕЦ,1 О получают соотношение (5) в виде Р(г) = Р(е) + 1(Ьг),(6) Полученное соотношение (6) опреде ляет связь между функциями относительной нелинейности Й(г), Р(г), У(е), Представим функции относительной нелинейности в виде полиномов степени р:Р20г(е) =с;г; (7)с=3Р(е) =Т;г- 11(г) =Й е, е (9) 25(хаЪе + с 1 е + ;,О 1 и ф Поделив уравнения системы (11) насоответствующие уравнения системы(12), получают систему из и нелинейных уравнений с р+1 неизвестными М,й У а е ю У йр ее, = Ме, +с 1, (Мг-г",)Йр(Мг,-г, )е= Ме+с 1, (Ме-г)++Й (Ме-е),(13)Решая систему нелинейных уравнений (13), вычислительный блок 10 определяет,коэффициенты д ,др степенного ряда, аппроксимирующего Функциюотносительной нелинейности Р (г) .Затем определяется относительнаянелинейность преобразования выходногонапряжении четырехполюсника 3 в постоянное напряжение и далее в цифровойкод. Хранящиеся в памяти вычислительного блока 10 значения цифровых кодов ее г, исходя из соотношений(2) и (8), связаны с соответствующимизначениями выходного высокочастотного сигнала четырехполюсника 3 следующими уравнениями;у, фф Ье, 1+Т, г, + ,. +Т г;уЬг 1+Т, еТ Е 1р 1 (14) с, = (1, - Т,)Ь;ср = (1 р - т,)(Ь,(10) 9(г) =Р(г)+Е ЬЕ+ЬЕР(г) ++ Р(г) й ЬЕ+ЬЕГ(г) Подставляя соотношения (7)-(9) вформулу (6), получают выражение для определения коэффициентов искомой относительной нелинейности амплитудной характеристики исследуемого четырехполюсника 3 через коэффициенты относительной нелинейности преобразования выходного напряжения исследуемого четырехполюсника 3 в постоянное напряжение и далее в цифровой код и коэффициенты относительной нелинейности преобразования входного напря- жения четырехполюсника 3 в цифровой код: С помощью аттенюатора 2 последовательно устанавливаются на входе четырехполюсника 3 и неградуированных стабильных значений высокочастотного сигнала Х Х Х. Исходя из соотношения (3), учитывая формулу (9), получают систему из и уравнений вида: х, =аЬ е, 1+й, г, + +й г, ; где ге г- значения цифровыхф 2 ффкодов на выходепреобразователя 9,сигналам.Эти и значений цифровых кодов е е вводятся в память вычислительного блока 10.Затем аттенюатор 7 переводится в положение "2", в котором его коэффициент передачи равен 1/М, а аттенюатор 8 имеет коэффициент передачи, равный единице. На входе аттенюатораустанавливают вновь значения высокочастотного сигнала ХХ Х. На вход исследуемого четырехполюсника 3 эти сигналы поступают уменьшенные в М раз. С помощью ответвителя 4, детектора 6 и значений выходного сигнала четырехполюсника 3 преобразуют в постоянное напряжение, которые с помощью преобразователя 9 преобразуются в цифровой код гЕ 2Е,Значения цифрового кода вводятся в память вычислительного блока 10, Исходя из соотношений (3) и (9), получают и уравнений вида79 8преобразования выходного напряжениячетырехполюсника 3 в постоянное напряжение составляет 2,3%, Таким образом, используя неточный квадратичный детектор 6, обеспечивается определение малых значений относительнойнелинейности амплитудных характеристик четырехполюсников с приемлемойпогрешностью без повышения разрядности аналого-цифрового преобразова-Ф 10с = И - Т)/Ъ = 1,823 10 теля измеряемого сигнала,Формула изобретения НелинейНелинейНелиней Входная мощность мВт ностьпреобраностьпреобраностьпреобра -зования Х В 2% зования у вк,% зованияхву, % 30 2,3 3,3 100 2,0 б 0 0,58 0,7 0,47 0,20 20 0 э 0 35 0,12 0,17 5,0 0,033 0,023 . 0,009 1,0 Составитель Л. Муранов Редактор Н. Бобкова Техред М.Дидык Корректор В. ГирнякЗаказ 3100/50 Тираж 772 Подписное В 1 ОПП 1 И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 14049 3 и нелинейность преобразования выходной мощности в постоянное напряжение, а также нелинейность преобразования выходного сигнала четырехполюсника 3 в постоянное напряжение, Затем опре 5 деляется относительная нелинейность амплитудной характеристики четырехполюсника 3 по формуле В таблице приведены значения входной мощности четырехполюсника З,соответствующие значения относительной нелинейности преобразования входной мощности в постоянное напряжение, выходной мощности в постоянное напряжение, амплитудной характеристики четырехполюсника 3, которые рассчитаны, используя найденные коэффициенты с Т и Й,. Как следует из таблицы, максимальное значение относительной нелиней 40 ности исследуемого четырехполюсника 3 составляет 0,9%, а максиальное значение относительной нелинейности Устройство для определения относительной нелинейности амплитудных характеристик четырехполюсников, содержащее генератор, выход которого соединен с входом переменного аттенюатора, направленный ответвитель,одиниз выходов которого соединен с входомсогласованной нагрузки, а другой выход подключен к входу квадратичногодетектора, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения точностиопределения малых значений сигналабез повышения разрядности используемого аналого-циФрового преобразователя, в него введены аналого-цифровойпреобразователь, два двухпозиционных аттенюатора и вычислительный блок, при этом выход переменного аттенюатора через первый цвухпозиционный аттенюатор соединен с первой клеммой устройства для подключения исследуемого четырехполюсника,вторая клемма которого через входнойдвухпозиционный аттенюатор соединенас входом направленного ответвителя,выход квадратичного детЕктора черезаналого-цифровой преобразователь соединен с входом вычислительного блока,