Устройство для настройки узкополосных четырехполюсников

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 698834 А 1 01 В 27/2 51) ОМИТЕТОТКРЫТИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР .М 1619200, кл, 0 01 й 27/28, 1990.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ УЗКОПОЛОСНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ(57) Изобретение может быть использованопри разработке приборов для настройки иконтроля фазочастотных характеристик узкполосных четырехполюсников. Цель изобретения - расширение диапазонаизмеряемых углов, достигается за счет деления частоты сигнала с выходов измеряемого 4 и опорного 5 четырехполюсников, Для этого в устройство введены первый 31, второй 32 и третий 33 двоичные делители частоты, первый 34, второй 35 и третий 36 мультиплексоры и управляемый делитель 37 частоты. При работе устройства сигнал с выходов первого 34 и второго 35 мультиплексоров через преобразователи 8 и 9 фаза - интервал времени, первый 10 и второй 11 преобразователи время - код поступают на вычислитель 15 разности кодов, выход которого через элемент 18 сравнения подключен к первому входу осциллографического индикатора 21, к входам разверток которого подключены первый 19 и второй 20 цифроаналоговые преобразователи, Синхронизация и управление блоками устройства осуществляется блоком 22 управления, 2 ил,Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке приборов для настройки и контроля фазочастотных характеристик узкополосных четырехполюсников,Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых углов,На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы отдельных блоков,Устройство содержит генератор 1 фиксированной частоты, перестраиваемый генератор 2, балансный модулятор 3, измеряемый 4 и образцовый 5 четырехполюсники, первый 6 и второй 7 смесители частот, первый 8 и второй 9 преобразователи фазовый сдвиг - интервал времени, первый 10 и второй 11 преобразователи интервал времени - код, каждый из которых содержит блок 12 квантования, счетчик 13 и регистр 14 памяти, вычислитель 15 разности кодов, вход 16 разрядов допуска устройства, регистр 17, элемент 18 сравнения, первый 19 и второй 20 цифроаналоговые преобразователи, осцилографический индикатор 21, блок 22 управления, содержащий первый 23 и второй 24 делители частоты, фазовый детектор 25. подстраиваемый генератор 26 времязадающий блок 27, двоичный счетчик 28, первый 29 и второй 30 элементы задержки, первый 31, второй 32 и третий 33 двоичные делители, первый 34, второй 35 и третий 36 мультиплексоры, управляемый делитель 37 частоты, вход 38 разрядов диапазона измерений устройства, причем выход первого смесителя 6 частот соединен с первым входом первого преобразователя 8 фазовый сдвиг - интервал времени через последовательно соединенные первый двоичный делитель 31 и первый мультиплексор 34, выход второго смесителя 7 частот соединен с первым входом второго преобразователя 8 фазовый сдвиг - интервал времени через последовательно соединенные второй двоичный делитель 32 и второй мультиплексор 35, выход генератора 1 фиксированной час 1 оты соединен с вторым входом первого 8 и второго 9 преобразователя фазовый сдвиг - интервал времени через последовательно соединенные третий двоичный делитель 33 и третий мультиплексор 36, первый выход блока 22 управления через управляемый делитель 37 частоты соединен с первым управляющим входом первого 8 и второго 9 преобразователей интервал времени - код, управляющие входы первого 34, второго 35, третьего . 36 мультиплексоров и.управляемого делителя 37 частоты соединены с входом 38 разрядов диапазона измерений устройства, Л Й=Иизм Бобр,(9) который в элементе 18 сравнения сравнива етсЯ с кодом допУска Мдооподаваемого наинформационный вход регистра 17 с входа 16,Если Лййдоо., на выходе элемента18 сравнения появляется сигнал, поступаю щий на модулятор 2 электронно-лучевойтрубки осциллографического индикатора 21 для яркостной модуляции ее луча.Подстраиваемый генератор 26 вырабатывает колебания квантующей частоты 1 о и синхрониэирован с частотой генератора 1 с Устройство работает следующим образом,Перед началом измерений на вход 16подается код допуска Идой, а частоту Го ге 5 нератора 1 и частоту 1 генератора 2 выбирают иэ соотношения+Го=ср, (1)где ср - средняя частота измеряемого 4 иобразцового 5 четырехполюсников.10 Во время измерений частота 1 перестраиваемого генератора 2 изменяется в предеЛаХ Л 1 здб ПОЛОСЫ ПРОПУСКаНИЯчетырехполюсника 4.На выходе балансного модулятора име 15 ем сигнал01= О пч (соз 2 л (1 - Го)1+соз к 2 (1+Го)1), (2)где О П 11 - амплитуда колебаний,После прохождения сигналов через обачетырехполюсника на их выходах имеем соответственно02= О щ 2 (соз 2 л (1+Го)1+ деизм) (3)Оз= О вз (соз 2 л (1+Го)1+ ф обр , (4)где 0 п 2, О оэ - амплитуды колебаний;25 ф изм, ф обр фдэОВЫЕ СДВИГИ, ВНОсимые четырехполюсниками 4 и 5 соответственно,На выходе смесителей 6 и 7 имеет соответственно30 04= О п 4,соз(2 л Го 1+ Ризм ) (5)Об= О вб.соз(2 Ео 1+ обр ) (6)где О п 4, О пб - амплитуды колебаний.Измеряемой величиной является разность фазовых сдвиговЛ деизм фобрВ преобразователях 8 и 9 фазовые сдвиги преобразуются в интервалы времени (фаэовые интервалы тр ), которые затем впреобразователях 10 и 11 преобразуются в40 коды соответственноЙизм=К деизмЙобр=К О обр(8)где К - коэффициент преобразования.Вычислитель 15 определяет код разно 45стипомощью фазового детектора 25, на входахкоторого действуют сигналы с частотойто Ро1" фд -- 1 о РоКг К 1(10)5 где К 1, Кг - коэффициенты деления первого 23 и второго 24 делителей частоты соответственно, При этом дробная часть отношения частот генераторов 1 и 2 должна выбираться из условия оптимального кван тования 1 о б б(11)Е о К р Г о Т измгде б и К - взаимно простые числа, имеющиеобщий множитель, равный единице;р - число полупериодов сигнала Ео, используемых для измерения (Р равно 1 или2);Тизм - интервал времени измерения, 20формируемые времязадающим блоком 27(Фиг.2,а);К.=рРоТиэм - число усредняемых фазовых интервалов нэ отрезке Тизм,Первый 29 и второй ЗО элементы задержки формируют импульсы синхронизации иобнуления соответственно регистра 14 памяти и счетчика 13, Эти импульсы (фиг.2,б,в)сдвинуты во времени друг от друга и относительно заднего Фронта импульса Тиэм.Сигналы с выходов блока 22 управленияпоступают на измерительный и образцовыйканалы устройства, В измерительном канале в блоке 12 квантования, входящего в состав преобразователя 10, фазовыеинтервалы ту, сформированные в преобразователе 8, в течение времени Тизм. заполняются квантующими импульсами отгенератора 26 и подсчитываются счетчиком13, По окончании интервала Тизм по команде импульса синхронизации с выхода первого элемента 29 задержки содержимоесчетчика 13 переносится в регистр 14 памяти. Задержанный импульс с выхода элемента 30 задержки обнуляет счетчик 13, после 45чего преобразователь 10 готов к обработкеинформации за следующий интервал Тм.Аналогично работает преобразователь11, находящийся в образцовом канале устройства,50Двоичный счетчик 28 управляется сигналами времязадающего блока 27. Состояния счетчика 28 циклически повторяются имогут принимать значения от 0 до У=2, гдев - число разрядов счетчика 28, определяемое необходимой точностью аппроксимации измеряемого четырехполюсника 4,, Выходной код счетчика 28 поступает навход первого цифроаналогового преобразователя 19, выходное напряжение которогоподается на горизонтальный канал Х осциллографического индикатора 21 и на управляющий вход пеоестраиваемого генератора2, вызывая изменение ео частоты в требуемой полосе исследования Л 1 здь.Каждому интервалу Тимм, соответс"вуетопределенное значение частоты генератора2, а также значение кода Иизм, сформированного в преобразователе 10 и поступающего на вход второго цирфоаналоговогопреобразователя 20, выходное напряжение.которого подается на вертикальныйУканал осциллографического индикатора21, При этом на экране индикатора 21 будет циклически воспроизводиться Фазочастотная характеристика измеряемогочетырехполюсника 4, состоящая из точек,часть которых в случае Л Йодоп (т.е. приЬф одоп) будет иметь заметные яркостные метки,Операция контроля и настройки измеряемого четырехполюсника 4 заключается вдостижении на экране индикатора 21 такогоизображения Фазочастотной характеристики, у которой отсутствуют яркостные метки,При измерениях фазочастотных характеристик четырехполюсников, имеющих вполосе исследования Л 1 здБ суммарный Фазовый набег более 360, возникает неоднозначность отсчета, обсуловленнаяограниченной фазовой характеристикойпреобразователей 8 и 9 Фазовый сдвиг -интервал времени. В основу метода исключения неоднозначности измерений положен принцип уменьшения фазовых сдвиговпри делении частоты рабочих сигналов, прикотором фазовый сдвиг уменьшается в число раз, равное коэфФициенту деления, Одновременно должна быть увеличена частотаквантующих импульсов, так чтобы отсчетфазовых сдвигов соответствовал более широкому пределу измерения.С зтой целью в устройство вводят управляемый делитель 37 частоть двоичные делители 31 - 33 и мультиплексоры 34 - Зб,управляемые по коду с входа 38.В общем случае, когда устройство имеети пределов измерения фазового сдвига03 бОо; 0720 о; 01440 о; то для произвольно выбранного 1-го предела по коду свхода 38 на входе уп равляемого делителя 37частоты имеет сигнал цастоты1 о1 ке = - (12)4и -а на выходе всех мультиплексоров 34 - Збимеем сигналы частоты-т2 С 13) где 1=1,2 5Очевидно, что при работе на 1-м пределе дробная часть отношения частот равна,"1=с:3и удовлетворяет условию оптимального 10 квантования, т,е. соответствует высокой точности и скорости измерения.В качестве примера реализации рассмотрим устройство, имеющее п=2 предела измерений 0360 Р и 0720, предназна ченное для измерения фазочастотных характеристик четырехполюсников с полосой пропускания Л 1 здь 5 100 кГц и коэффициентом прямоугольности Кпр5 .Генератор 1 имеет фиксированную частатуЕоЪ Кпр, ЬздБ=500 КГц. (15)Выбрав Тизм,88 10 с при р=2, имеем-зК=р Ео Тизм=2880При работе устройства на первом пред, еле 0,360 по соответствующему коду входной шины 38 на выходах мультиплексоров34-36 присутствуют сигналы частоты Ео. Одновременно на выходе управляемого делителя 37 частоты имеем квантующий сигнал 30частоты Ьо/4. Диаграммы напряжений, соответствующие работе на первом пределе,приведены на фиг,2,г,д,е,з,При работе устройства на втором пределе 0.720 по изменившемуся коду входной шины 38 на выходах мультиплексоров34 - 36 присутствуют сигналы частоты Ео/2,а на выходе управляемого делителя 37 частоты имеем квантующую частоту 1 о, Диаграммы напряжений, соответствующие 40работе на втором пределе, приведены нафиг,2 ж,и,к,л,Используя соотношения(11) и(14), атакже условие 1 о Ео, находим для подстраиваемого генератора 26 значение частоты 45Фо=10 000 694, 4 (4) Гц. Фазовый детектор 25Работает на частоте Ефд=694,4 С 4) гЦ, а Делители 23 и 24 частоты должны иметь соответственно коэффициенты деления К 1=720 иК 2=14401. 50Для предела 0.360 имеем:а) число усредняемых фазовых интервалов на интервале Тизм,К=р Е Тизм=2,5 10 2,88 10 =2880;5 .зб) дробная часть отношения частот 551 кЬ 11 О1, с 1.=1Е 1К 1 2880в)максимальное число импульсов, прошедшее за время Тизм, на счетчлк 13огреш ность квантовани еренвна при класси 360 Окл 1 = - т ч=0,8 т кв 1 Т иэмо точности иэ е) выигрывляет ений й --80 раз,Окл 1О опт 1логичный расчет для пределадает значенияК=1440,= - =; д=4;т кв 1 д1Ев 1 К 360Виэм,=720, О опт = 0,02; О кл - 0,26 .8=14.Расчет показылах измерения приния Тизм обеспечиизмерений,Формула изобретенияУстройство для настройки узкополосных четырехполюсников, содержащее перестраиваемый генератор,соединенный спервым входом балансного модулятора ипервыми входами первого и второго смесителей частот, генератор фиксированной частоты, соединенный с вторым входомбалансного модулятора, выходы которогосоединены с соответствующими входамиобразцового и измеряемого четырехполюсников, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого ивторого смесителей частот, выходы первогои второго преобразователей фазовый сдвиг- интервал времени соединены с входамисоответствующих преобразователей интервал времени - код, выходы которых соединены с входами вычислителя разностикодов, блок управления, первый и второйцифроаналоговые преобразователи, регистр, элемент сравнения, вход разрядов допуска устройства, осциллографическийиндикатор, причем вход блока управлениясоединен с генератором фиксированной частоты, второй, третий и четвертый выходыблока управления соединены ооответствено с вторым, третьим и четвертым управляющими входами первого и второ о Ана 0.720вает, что на обоих предемалых временах измеревается высокая точность= - 2,5 10 2,88 10 = 3600;1г) погрешность измерения при оптимальном квантовании равнаб 13601698834 и г Составитель Н.МихалевМ.Кобылянская Техред М,Моргентал Ре рректор М,К вая Заказ 4394 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета поизобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 10 преобразователей интервал времени - код, пятый выход блока управления соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, выход вычислителя разности кодов соединен с первым входом элемента сравнения, вход разрядов допуска устройства соединен с информационным входом регистра, выход регистра соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен с каналом Е осциллографического индикатора, горизонтальный и вертикальный каналы которого соединены с соответствующими выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, вход последнего соединен с выходом первого преобразователя интервал времени - код, а управляющий вход перестраиваемого генератора соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью расширения диапазона измеряемых углов, превышающих 360 О, в него дополнительно введены первый, второй и третий двоичные делители частоты, первый, второй и третий мультиплексоры, управляемый делитель частоты, вход разрядов диапазона измерений устройства, причем выход первого смесителя частот соединен с первым входом первого преобразователя фазовый сдвиг - интервал времени через последова тельно соединенные первый двоичный делитель частоты и первый мультиплексор,гвыход второго смесителя частот соединен с первым входом второго преобразователя фазовый сдвиг - интервал времени через 10 последовательно соединенные второй двоичный делитель частоты и второй мультиплексор, выход генератора фиксированной частоты соединен с вторыми входами первого и второго преобразователей фазовый 15 сдвиг - интервал времени через последовательно соединенные третий двоичный делитель и третий мультиплексор, первый выход блока управления через управляемый делитель частоты соединен с первыми управляю щими входами первого и второгопреобразователей интервал времени - код, управляющие входы первого, второго итретьего мультиплексоров и управляемого делителя частоты соединены с входом разрядов 25 диапазона измерений устройства.