Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно модулированных генераторов

(56) Авторское свидетельство СССРМ 1499259, кл. 0 01 В 23/00, 1987.ф 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ИЛИНЕЙНОСТИ МОДУЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ57) Изобретение относится к радиотехнике,в частности к радиоизмерительной технике,и может быть использовано для измеренияхарактеристик частотно-модулированныхгенераторов, Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерительного устройства, Цель достигается засчет введения в устройство режима синхронного детектирования путем перекоммутации цепей устройства и введения устройства для извлечения квадратного корня. Для этого устройство для измерения средней скорости изменения частоты частотно-модулированных генераторов, содержащее фазовращатели 1, 8, счетчик 4 импульсов смеситель 5, усилитель 6 промежуточной частоты, линии 3,7 задержки, управляемый генератор 13, интеграторы 14, 24, суммирующий усилитель 15, частотный детектор 10, строб-каскад 11, блок 12 памяти, фазовращатель 16 на л/2, фаэовые детекторы 18, 19, вычитающий блок 20, видеоусилитель 28, амплитудный детектор 21, формирователь 22 импульсов, электронно-счетный частото мер 17 и осциллограф 23, введены переключатели 2, 9, 25, 27 и блок 26 для извлечения квадратного корня. 2 ил.Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоватьсядля измерения скорости изменения часто. ты, линейности модуляционных характеристик и величины амплитудных искаженийчастотно-модулированных генераторов.Целью изобретения является расшире. ние функциональных возможностей за счетконтроля амплитудных искажений,На фиг,1 приведена структурная схемаустройства; на фиг.2 - структурная схемаблока памяти частоты,Предлагаемое устройство (фиг.1) содвржит фазовращатель 1, переключатель 2, линию 3 задержки, счетчик 4, смеситель 5,усилитель 6 промежуточной частоты, линию7 задержки, фазовращатель 8, переключатель 9, частотный детектор 10, строб-каскад11, блок 12 памяти частоты, управляемыйгенератор 13, интегратор 14, суммирующийусилитель 18, фазовращатель 16 на ж/2,электронно-счетный частотомер 17, Фазовые детекторы 18 и 19, вычитающий блок 20;амплитудный детектор 21, Формирователь22 импульсов, осциллограф 23, интегратор24, переключатель 28, устройство 26 для извлечения .квадратного корня, переключатель 27. видеоусилитель 28.Блок 12 памяти частотц Цен.2) содержит сумматор 29, линию 30 задержки и синхронизируемый генератор 31,При этом в устройстве (фиг.1) соединены последовательно смеситель 5, усилитель6 промежуточной частоты 6, линия 7 эвдвржки, Фазовый детектор 18 и вьевевющийблок 20. К усилителю 6 промежуточной частоты подключены соедииеиныв последовательно строб-каскад 11 и блок 12 памятичастоты. выход которого подключен к Фазовому детектору 18 и через фазоврвщательна ж/2 к Фазовому детектору 19. Выход последнего подключен к второму входу вцчитающего блока 20, который подключен кпервому входу переключателя 27. Второйвход переключателя 27 подключен к выходусмесителя 5, а выход - к входу видеоусилителя 28, выход которого подключен к входампереключателя 25 непосредственно и черезустройство 26 для извлечения квадратного. корня. Выход переключателя 25 подключенчерез интегратор 24 к осциллографу 23, синхронизирующий вход которого и синхронизирующий вход строб-каскада 11 соединенычерез амплитудный детектор 21 и формирователь 22 импульсов с входом устройства, Квыходу усилителя 6 промежуточной частотыподключены также соединенныв последовательно частотный детектор 10, сумматор18, интегратор 14 и управляемый генеРатор 13, выход которого подключен к электронносчетному частотомеру 17 и к счетчику 4. Прямой и инверсный выходы счетчика 4подключены к фазовращателям 1 и 8, выхо 5 ды которых подключены соответственно квходам переключателей 2 и 9, на вторыевыходы которых подается исследуемый сигнал, выходы переключателей 2 и 9 подключены к входам смесителя 5. Исследуемый10 сигнал поступаеттакже на входфаэовраща- .теля 8, который является входом устройства,и через линию 3 задержки на вход фазовращатвля 1,В блоке 12 памяти частоты (фиг,2) сое 18 динены последовательно синхронизируемый генератор 31, линия 30 задержки исумматор 29, при этом выход сумматора 29соединен с входом синхронизируемого генератора 31, вход сумматора 29 является20 входом блока 12 частоты памяти, а выходсинхронизируемого генератора являетсявыходом этого блока. В качестве фазовра-щателей 1 и 8 могут быть использованы дискретные многоразрядные диапазонные25 фазовращатели с переключаемыми каналами разной длины,В ачвстве переключателей могут бытьиспользованы СВЧ-переключатели либоСВЧ-реле, имеющие два входа и один вы- .30 ход, подключаемый либо к одному, либо кдругому входу с шириной полосы пропускания, превышающей верхнюю граничную частоту в спектре исследуемых сигналов,которая составляет порядка 1 ГГц.35 Устройство для измерения средней .скорости изменения частоты и линейностимодуляционных характеристик частотномодулированных генераторов работает следующим образом,40 Управляемый генератор 13 вырабатывает тактовые импульсы с частотой следования Ь " 0,5 Рдви, где Рсдв - смещениечастоты сигнала на одном фазовращателе;и - количество ступеней пилообразной Фа 48 вовой модуляции, и-разрядный двоичныйсчетчик 4, работающий со сбросом при переполнении, осуществляет подсчет тактовых импульсов управляемого генератора 13,Выходные прямой и инверсный коды двоич 80 ного счетчика 4 подаются в качестве управляющих на дискретные фазовращатвли 1и 8. На высокочастотные входы фазовращателей 1 и 8 подается соответственнозадержанный на линии 3 задержки и неэа 55 держанный исследуемый ЛЧМ-сигнал, Врезультате ступенчатой пилообразной фазовой модуляции ЛЧМ-сигнала на дискрет- .ных фазовращателях 1 и 8 проиСхоаитсмещение задержанного и незадержанногоисследуемых сигналов по частоте соответственно вверх и вниз на величину Рсдв/2. Применение двух дискретных фаэовращателей 1 и 8 позволяет уменьшить влияние их инерционности на точность измерений за счет уменьшения в два раза частоты повто рения управляющего кода. Разнесенные по частоте на величину Есдв задержанный и незадержанный ЛЧМ-сигналы перемножаются на смесителе 5. На выходе смесителя 5 образуются комбинационные частотные составляющие, из состава которых усилителем 6 промежуточной частоты выделяется разностная частотная составляющая и через линию 7 задержки подается на входы фазовогодетектора 18 и фазовогодетектора 15 . 19. Опорное колебание для фазового детектора 19 вырабатывается синхронизируемым генератором 31 блока 12 памяти частоты, запоминающим, частоту и начальную фазу сигнала, поступающего на его 20 вход с выхода усилителя 6 промежуточной частоты 6 через строб-каскад 11 и. сумматор 29 во время разрешающего импульса с формирователя 22 импульсов, открывающего строб-каскад 11, Длитель ность разрешающего импульса выбирается такой, чтобы за это время в блоке 12 памяти частоты установился стационарный рьжим. Поддержание постоянной частоты синхрони- . зируемого генератора 31 в течение длительно сти ЛЧМ-радиоимпульса осуществляется с помощью петли самосинхронизации, в состав которой входят линия 30 задержки и сумматор 29. Чтобы не потерять информацию об измеряемых параметрах в начале импульса, 35 сигнал с выхода усилителя 6 промежуточной частоты подается на второй вход фазового детектора 18 через линию 7 задержки, время задержки которой равно суммарному времени переходных процессов в смесите ле 5 и синхронизируемом генераторе 31. Сигнал с блока 12 памяти частоты поступает на вход фазовОго детектора 18. Выходное напряжение фазового детектора 18 пропорционально мгновенной разности фаз коле баний синхронизируемого генератора 31 и сигнала с выхода линии 7 задержки, Вследствие инерционности фазового детектора 18 импульсное напряжение на его выходе имеет выбросы в начале и в конце импуль сов. Эти переходные процессы, приводящие к потере части информации, а также амплитудные искажения сигнала на выходе фазового детектора 18 компенсируются на вычитающем блоке 20. Для этого парал лельно фаэовому детектору 18 включен аналогичный ему фазовый детектор 19, на который опорный сигнал с блока 12 памяти частоты подается через фаэовращатель 16 йа ж/2. При этом фазовый детектор 19 становится нечувствительным к разности фаз входного и опорного сигналов, и его выходной сигнал характеризует амплитудные искажения входного сигнала и собственные переходные процессы, Этот сигнал вычитается на вычитающем блоке 20 из выходного сигнала фазового детектора 18. Разностный сигнал, характеризующий частотные искажения анализируемого ЛЧМ-сигнала, через видеоусилитель 28 и интегратор 24 поступает для наблюдения и измерения на осциллограф 23. Синхронизация осциллографа 23 и строб-каскада 11 осуществляется импульсами с формирователя 22 импульсов, запускаемого передним фронтом огибающей анализируемого ЛЧМ-радиоимпульса, выделенной амплитудным детектором 21, Изменение раэностной частоты и фазы сигнала на выходе смесителя 4 при анализе ЛЧМ-сигнала с различной скоростью изменения частоты компенсируется инерционной схемой частотно-фазовой автоподстойки частоты управляемого генератора 13, образованной частотным детектором 10, суммирующим усилителем 15 и интегратором 14. При этом изменение частоты сигнала на выходе усилителя 6 промежуточной частоты вызывает изменение частоты следования импульсов управляемого генератора 13 Ь, При этом изменяется частота повторения управляющего кода на выходах счетчика 4 1 к = 1 п/и, равная частоте смещения ЛЧМ-сигнала на дискретных фазовращателях 1 и 8, а также компенсируется изменение разностной частоты на выходе смесителя 5, следовательно, и различие частот сигналов на различных входах фазового детектора 18, возникающее при изменении скорости изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала. При этом точность компенсации разности частот колебаний на различных входах фазового детектора 18 повышается при сложении на суммирующем усилителе 15 сигналов с частотного детектора 10 и фазового детектора 18, чем обеспечивается частотно-фазовая автоподстройка частоты управляемого генератора 13. Частоты управляемого генератора 13 пропорциональна скорости изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала, которую можно определить путем измерения электронно-счетным частотомером 17. Рассмотренный порядок ра.боты устройства соответствует первому фиксированному положению переключателей 2, 9, 25, 27. При переводе их во второе фиксированное положение исследуемый сигнал поступает непосредственно на оба входа смесителя 5. Тогда сигнал на выходе смесителя при отсутствил амплитудной модуляции имеет вид3 с) = аОо 04 соз(4 лРн т+ 05 ф Р+ + ЛГ(т)й+дЪ+гр 1)+соз(дЪ -у 1),огде а 2 - постоянный коэффициент;Оо = Ц 1 Ун, р, Ъ = у 1 - соответственно амплитуды, начальная частота, скорость частотной модуляции и начальные фазы сигналов на первом и втором входах смесителя 5, С выхода смесителя 5 сигнал поступает че рез переключатель 27 на видеоусилитель 28, амплитудно-частотная характеристика которого соответствует фильтру нижних частот. Тогда сигнал на выходе видеоусилителя имеет вид 15о = а 20 о 01 соз(Ъ ф 1)При наличии амплитудной модуляции исследуемого сигнала колебание на выходе видеоусилителя пропорционально квадрату закона модуляции, т,е. устройство в этом 20 режиме работает как синхронный детектор. Для получения иэ выходного сигнала видеоусилителя сигнала, пропорционального закону модуляции, он подается на устройство 26 для извлечения квадратного корня. Сиг нэл с устройства для извлечения квадратного корня подается через переключатель 25 и интегратор 24 для наблюдения и измерения на осциллограф 23. Использование обычного амплитудного детектирования в 0 данном случае неприемлемо иэ-за низкой чувствительности и узкой полосы пропускания амплитудного детектора. Синхронный детектор позволяет избавиться от указанных недостатков путем увеличения крутиз- Зб ны характеристики активного элемента и расширения полосы пропускания фильтра низкой частоты, что правомочно благодаря вдвое большему разносу по частоте спектральных составляющих на входе фильтра 40 синхронного детектора по сравнению с входом фильтра амплитудного детектора. Таким образом, цель достигается за счет использования устройства в режиме синхзонного детектирования благодаря введен-ным четырем переключателям и устройству для извлечения квадратного корня. Поскольку изобретение не создает экономического эффекта, анализ проведен на. 50 сравнении потенциальных возможностей с известным устройством, поскольку оно отвечает необходимым требованиям, предь- . являемым к подобным устройствам, и обладает самыми широкими из известных б 5 устройств возможностями. Как показано выше, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом дополнительно позволяет измерять амплитудные искажения исследуемых сигналов. формула изобретения Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов, содержащее последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточной частоты, первую линию задержки, первый фазовый детектор и вычитающий блок, последовательно соединенные строб-каскад и блок памяти, выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора и через фазовращатель на л/2 к первому входу второго фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу первой линии задержки, а выход подключен к второму входу вычитаю- щего блока, последовательно соединенные первый интегратор и осциллограф, синхрониэирующий вход осциллографа и синхронизирующий вход строб-каскада соединены через последовательно соединенные формирователь импульсов амплитудный детектор с входом устройства, последовательно соединенные частотный детектор, суммирующий усилитель, второй вход которого соединен с выходом первого фазового детектора, второй интегратор, управляемый генератор и электронно-счетный частотомер, выход управляемого генератора подключен к входу счетчика импульсов, прямой и инверсный выходы которого подключены к управляющим входам первого и второгофаэовращателей, сигнальные входы первого и второго фазовращателей подключены соответственно к выходу и входу второй линии задержки, вход которой является входом устройства, выход усилителя промежуточной частоты подключен к входам час. тотного детектора и строб-каскада, видеоусилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет контроля амплитудных искажений, в него введены первый, второй, третий и четвертый переключатели и блок для извлечения квадратного корня, при этом первый переключатель включен между выходом первого фазовращателя и первым входом смесителя, второй первключатель включенмежду выходом второго фазовращателя и входом смесителя; вторые входы первого и второго переключателей подключены к входу устройства, третий переключатель включен между выходом вычитающего блока и входом видеоусилителя, второй вход третьего переключателя соединен с, .выходом смесителя, при этом между выходом видеоусилителя и входом первого интегратора включены последовательноЗаказ 1378 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Рауаская наб., 4/5 оиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Г 9 Юсоединенные блок для извлечения квадрат- рой вход которого подключен к выходу виного корня и четвертый переключатель, вто- деоусилителя.