Устройство для измерения коэффициента гармоник по второй гармонике генератора и приемника частотно-модулированных сигналов

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК ПО ВТОРОЙ ГАРМОНИКЕ ГЕНЕРАТОРА И ПРИЕМНИКА ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для аттестации. генераторов и приемников частотно-модулированных (ЧМ) сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия измерений. Устройство содержит опорный генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, постоянное запоминающее устститу Измереванных с,118 -(ь ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СС;,Г1674009 50 ройство 3, цифроаналоговый преобразовательь 4, селективные усилители 5 и 12, генератор 6 ЧМ сигнала, смеситель 7, приемник 8 ЧМ сигнала, генератор 9 управляющих импульсов, блок 10 управления гетеродиномгетеродин 11, блок 13 автоматического регулирования усиления, инвертор 14, счетный триггер 15,Изобретение относится к радиоизмерительной технике, предназначено для измерения нелинейных ;кажений модулированных колебаний и южет использоваться дпя аттестации генераторов и приемников частотно-модули рованн ых (ЧМ) сигналов.Цель изобретения - повышение быстоодействия измерения.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит последовательно соединенные опорный генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3, цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 4, первый селективный усилитель 5, генератор 6 ЧМ сигнала, смеситель 7, приемник 8 ЧМ сигнала, а также генератор 9 управления импульсов, блок 10 управления гетеродином и гетеродин 11, выход которого соединен с первым входом смесителя 7, второй селективный усилитель 12, блок 13 автоматического регулирования усиления, последовательно соединенные инвертор 14 и счетный триггер 15, ключи 16 и 17, фильтры 18 и 19 нижних частот (ФНЧ) и первые аналоговые двухканальные демультиплексоры 20 и 21.Устройство сордержит также блоки 22- 25 хранения выборки, сумматоры 26 и 27, аналоговый двухканальный мультиплексор 28, вольтметр 29 эффективного значения напряжения, генератор 30 импульсов и одновибратор 31,Второй выход счетчика 2 импульсов соединен с управляющим входом второго ключа 16, а третий выход - с входом инвертора 14,Первый выход генератора 9 управляющих импульсов соединен с входом блока 10 управления гетеродином и адресными входами демультиппексоров 20.и 21, а второй выход соединен с входом одновибратора 31. Выход последнего соединен с разрешающими входами демупьтиппексоров 20 и 21. ключи 16 и 17, фильтры 18 и 19 нижних частот, аналоговые двухканальные демультиплексоры 20 и 21, блоки 22-25 хранения выборк.и, сумматоры 26 и 27, аналоговый двухканальный мультиплексор 28, вольтметр 29 эффективного значения напряжения, генератор 30 импульсов, одновибратор 31. 1 ил. 5 Первый и второй выходы первого демультиплексора соединены, соответственно, с входами третьего и четвертого блоков 24 и 25 хранения выборки, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым 10 входами второго сумматора 27, Выход последнего соединен с вторым входом мультиплексора 28. Первый и второй выходы второго демультиплексора 20 соединены соответственно с входами первого и второго 15 блоков 22 и 23 хранения выборки, выходыкоторых соединены с первым и вторым входами первого сумматора 26. Выход последнего соединен с первым входом мультиплексора 28, адресный вход которого 20 соединен с выходом генератора 30 импульсов, а выход - с входом вольтметра 29.Выход приемника 8 ЧМ сигнала черезблок 13 автоматического регулирования усиления соединен с вторым входом второ го сепективного усилителя 12, выход которого соединен с сигнальными входами ключей 16 и 17,Устройство работает следующим образом.30 В счетчике 2 импульсов с помощью опорного генератора 1 импульсов формируется линейно нарастак)щий код. При переполнении счетчика происходит его автоматический сброс, т.е, код на выходе счетчика 2 35 импульсов является периодическим.Коэффициент деления частоты счетчика2 импульсов выбирается таким, чтобы период повторения линейно нарастающего кода на его выходе был равен периоду модулиру ющего колебания испытательного сигнала.В ПЗУ этот линейно нарастающий код преобразуется в код гармонического колебания. При этом в ПЗУ 3 записывается функция синуса или косинуса (один период).45 ЦАП 4 преобразует этот код в аналоговыйгармонический сигнал.Поскольку ЦАП 4 имеет неидеальную характеристику преобразования, то на его выходе кроме требуемой гармоники могут возникать вторая и др. ее гармоники. Сепективный усилитель 5 осуществляет фильтра- ды второй гармоники к амплитуде первой цию высших гармоник и выделение первой гармоники модулирующего колебания, поэгармоники модулирующего колебания, тому для его измерения не обязательно выЭтим обеспечивается требуемый гармони- делять искомую вторую гармонику, ческий характер модулирующего напряже возникающую в ЧМ генераторе 6 или в приния на входе ЧМ генератора 6. емнике 8 ЧМ сигналов, а достаточно опредеВ ЧМ генераторе 6 формируется испы- лить ее амплитуду,тательный сигнал, модулированный оДним Отношение амплитуд гармоник можно тоном. При формировании этого стигнала в определять, приводя знаменатель(амплитузаконе частотной модуляции могут возник ду первой гармоники) к единице путем изменуть вторая и др. гармоники модулирующе- нения коэффициента передачи го колебания, которые характеризуют измерительноготрактавэависимостиотамнелинейные искажения ЧМ генератора 6. плитуды первой гармоники, которая практиСмеситель 7 преобразует частоту испыта- чески совпадает с амплитудой колебания на тельного сигнала в частоту, на которую на выходе приемника 8 ЧМ сигналов. Блок 13 строен приемник 8 ЧМ сигналов, Для этого автоматической регулировки усиления и вычастота гетеродина 11 выбирается больше полняет эту функцию, т.е. он измеряет ампчастоты ЧМ сигнала на выходе ЧМ генера- литуду напряжения на выходе приемника 8 тора 6 на величину частоты настройки при- ЧМ сигналов и в зависимости от нее устаемника 8 ЧМ сигналов. При прохождении 20 навливает требуемый коэффициент пере- испытательного сигнала через приемник 8 дачи второго селективного усилителя 12, ЧМ сигналов в законе частотной модуляции Таким образом, измеряя амплитуду искотакжеобразуются новыегармоническиесо- мой второй гармоники в предлагаемом ставляющие, обусловленные его искаже- устройстве, по существу измеряем коэффиния. таким образом, на выходе приемника 8 25 циент гармоник по второй гармонике, ЧМ сигналов кроме основной модулирую- Лри измерении второй гармоники, возщей гармоники появляются вторая идр. гар- никающей в генераторе 6 ЧМ сигналов, часмоники, причем уровень второй гармоники, тота гетеродина 11 устанавливается выше как правило, является преобладающим по частоты ЧМ генератора 6, и вторая гармосравнению сдругими высшими гармоника ника на выходе приемника 8 ЧМ сигналов ми. Поскольку вторая гармоника могла воэ- выделяется с помощью селективного усилиникнуть в генераторе 6 ЧМ сигналов и в теля 12 и подается на сигнальные входы приемнике 8, то она характеризует суммар- ключей 16 и 17. Управляющие входы ключей ный коэффициент гармоник по второй гар и 17 соединены, соответственно, с втомонике генератора 6 и приемника 8. 35 рым выходом счетчика 2 импульсов, частотаДля того, чтобы измерить отдельно ко- импульсов в котором в два раза больше чаэффициент гармоник по второй гармонике в стоты старшего разряда, и через последова- ЧМ генераторе 6 и приемнике 8 частотно- тельно соединенные инвертор 14 и счетный модулированных сигналов, необходимо триггер 15 - с третьим выходом счетчика 2 произвести перестройку гетеродина 11 на 40 импульсов, частота импульсов в котором в удвоенную частоту входного сигнала при- два раза выше частоты импульсов на втором емника 8, т.е. перестроиться на зеркаль- выходе.ный канал. При этом закон частотной Инвертор 14 инвертирует импульсы с модуляции сигнала на выходе смесителя 7 третьего выхода счетчика 2 импульсов, а инвертируется, однако вторая гармоника, 45 счетный триггер 15 делит их частоту на возникающая в приемнике 8 ЧЛ сигналов, два. Таким образом, частота управляющих поворачивается по фазе на 360 иостается импульсов ключей 16 и 17 получается неизменной. одинаковой, равной удвоенной частотеПерестройка гетеродина 11 осуществ- модулирующего колебания, и управляю- ляется с помощью генератора 9 управляю щие импульсы сдвинуты один относительщих импульсов, который генерирует но другого на четверть периода. В этом прямоугольные импульсы с временем пере- случае ключи функционируют как синхключения,достаточныедляустановкипере- ронные детекторы входного сигнала с ходных процессов во всех блоках опорными колебаниями, сдвинутыми на измерителя, и с помощью блока 10 управле 90 одно относительно другого,ния гетеродином, который под действием Постоянная составляющая напряжения управляющих импульсов изменяет частоту на выходе ключа прямо пропорциональна гетеродина 11. амплитуде второй гармоники модулируюКоэффициент гармоник по второй гар- щего колебания и косинуса фазового сдвига монике определяется отношением амплиту- между второй гармоникой и опорным коле 16740095 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 банием, Поскольку опорные колебания синхронных детекторов отличаются на 90, постоянные составляющие, выделяемые с помощью ФНЧ 18 и 19 прямо пропорциональны проекциям второй гармоники на ортогональные оси координат.С помощью аналогичных двухканальных демультиплексоров 20 и 21 выходные напряжения ФНЧ 18 и 19 записываются соответственно в блоки 22 и 24 хранения выборки. Адрес этих блоков указывается управляющлм импульсом с выхода генератора 9 управляющих импульсов, а момент записи напряжения определяется сигналом на разрешающем входе аналоговых демультиплексолров, который поступает с выхода одновибратора 31. Зтот импульс должен появиться после устанснления переходных процессов во всех блоках устройства, длитегьность этого импульса должна быть равна времени записи напряжения н блоках 22-25 хранения выборки.После записи напряжений в блоки 22 и24 хранения выборки под действием управляющего импульса с выхода генератора 9управляющих импульсов с помощью блока10 управления гетеродином гетеродин 11 г 1 ерестраинается нл зеркальный канал. При этом вторая гармоника, возникающая в ЧМ генераторе, иннертируется, а время гармоника, возникающая в приемнике 8 ЧМ слгналов, остается без изменений. Результирующая вторая гармоника на выходе приемника 8 ЧМ сигналов вновь выделяется вторым селективным усилителем 12 и, аналогично первому случаю, подвергается преобразованию в ключах 16 и 17, Постоянные составляющие на выходах ФНЧ 18 и 19 теперь равны проекциям новой величины второй гармоники на ортогональные оси координат, С помошью аналоговых демультиг 1 лексоров 20 и 21 выходные напряжения Ф НЧ 18 и 19 теперь записываются соответственно в блоки 23 и 25 хранения выборки.Новый адрес этих блоков определяется управляющим импульсов на адресном входе аналоговых демультиплексоров 20 и 21.Момент записи напряжений в блоки 23и 25 хранения выборкл и длительность записи аналогично первсму случаю определяются импульсом на выходе одновибратора 31, подающимся на разрешающий входаналогоных демультиплексоров 20 и 21. Сумматоры (нычитатели) 26 и 27 определяют разности проекций второй гармоники на ортогональные оси координат при двух условиях измерений; при настройке гетеродина . на прямой и зеркальный канальь Посколькупри перестройке гетеродина вторая гармоника, возникающая в приемнике 8 ЧМ сигналов остается неизменной, при вычитании она компенсируется. Вторая гармоника, возникающая в ЧМ генераторе б, при перестройке на зеркальный канал инвертируется, поэтому результат вычитания величин второй гармоники при двух настройках гетеродина дает удвоенную величину второй гармоники, возникающей в ЧМ генераторе 6,Таким образом, разность проекций второй гармоники на ортогональные оси координат, получающаяся на выходах сумматоров (вычитателей) 26 и 27, определяет величина второй гармоники, возникающей в ЧМ генераторе б, Амплитуда ее определяется с помощью аналогового мультиплексора 28, который под действием генератора 30 импульсов, соединенного с адресным его входом поочередно, на одно и то же время подключает выходы вычитателей 26 и 27 к входу вольтметра 29 эффективного значения напряжения, который и измеряет величину этой амплитуды. Таким образом, индикатор вольтметра 29 эффективного значения напряжения показывают величину, прямо пропорциональную коэффициенту гармоник по второй гармонике в генераторе б ЧМ сигналов,Для измерения коэффициента гармоник по второй гармонике в приемнике 8 ЧМ сигналов вместо вычитателей 26 и 27 необходимо включить сумматоры, При этом в устройстве осуществляется не вычитание двух величин, а сложение, Поскольку при перестройке на зеркальный канал вторая гармоника, возникающая в приемнике 8, остается неизменной, а вторая гармоника, возникающая в генераторе б, инвертируется, то при сложении получается удвоенная величина второй гармоники, возникающей в приемнике 8 ЧМ сигналов.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерения без применения каких-либо настроек и регулировок, что сокращает время измерений.Формула изобретения устройство для измерения коэффициента гармоник по второй гармонике генератора и приемника частотно-модулированных сигналов, содержащее два сумматора, первый и второй селективные усилители, первый вход второго из которых соединен с выходом приемника частотно-модулированных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены последовательно соединенныв опорный генератор импульсов, счетчик импульсов, постоянное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, последовательно10 1674009 Составитель А.ДворниковТехред М,Моргентал Корректор М,Кучерявая Редактор С,Лисина Заказ 2917 Тираж 403 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская нэб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 соединенные инвертор, счетный триггер,первый ключ, первый фильтр нижних частот 1и первый демультиплексор, последовательно соединенные второй ключ, второй 2фильтр нижних частот и второй демультиплексор, последовательно соединенные блокуправления гетеродином, гетеродин и смеситель, а также одновибратор, четыре блокахранения выборки, мультиплексор,вольтметр, генератор импульсов, блок 10автоматического регулирования усиления игенератор управляющих импульсов, первыйвыход которого соединен с входом блокауправления гетеродином и адресными входами демультиплексоров, а второй выход 15соединен с входом одновибратора, выходкоторого соединен с разрешающим входомпервого и второго демультиплексоров, первый и второй выходы которого соединенысоответственно с входами первого и второго блоков хранения выборки, выходы кото-,рых соединены соответственно с первым и:вторым входами первого сумматора, выходкоторого соединен с первым информациойным входом мультиплексора, а первый и 25 1 второй выходы первого демультиплексора соединены соответственно с входами треть 1 его и четвертого, блока хранения выборки, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора, адресный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с вольтметром, причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого селективного усилителя, выход которого через генератор частотно-модулированного сигнала соединен с вторым входом смесителя, выход которого соединен с входом приемника частотно-модулированного сигнала, выход которого через блок автоматического регулирования усиления соединен с вторым входом второго селективного усилителя, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго ключей, управляющий вход которого соединен с вторым выходом счетчика импульсов, третий выход которого соединен с входо. инвертора.