Устройство для измерения парциальных продуктов модуляции

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 3101,79 (21) 2719695/26-21 51)М, Кл,з С 01 В 29/06 с присоединением заявки М -Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРЦИАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ МОДУЛЯЦИИИзобретение относится к радиоиэмерительной технике, в частности, к измерению модуляции, и может быть использовано для измерения малых продуктов модуляции в присутствии силь ного сигнала несущего колебания .В технике дальней связи зто устройство предназначается для измерения продуктов параэитной модуляции токами промышленной частоты 50 Гц и их гармониками в отдельных блоках оборудования, частях трактов и трактах ВЧ-систем передачи, на помехозащищенность которых установлены жесткие нормы (порядка 90 дБ), так как 15 по мере увеличения протяженности линий связи продукты паразитной модуляции отдельных участков суммируются и резко ухудшают помехозащищенность систем связи в целом. 20 Известно устройство для измерениявеличины продуктов модуляции, содержащее приемное устройство, импульсныймодулятор, перестраиваемый генератор, узкополосный фильтр и регистрирующий блок11,устройство обладает низкими метрологическими характеристиками и, крометого, большой погрешностью измерений 30 в связис неравномерностью АЧХ узкополосного фильтра.Известно также устройство, содержащее эталонный генератор, фазовый детектор, усилитель-ограничитель и усилитель постоянного тока. В устройстве устранена погрешность узкополосного фильтра эа счет введения цепи фазовой автоподстройки частоты, состоящей из эталонного генератора, фазового дискриминатора, усилителя-ограничителя и усилителя постоянного тока (2( .Однако такое устройство обладает низкой чувствительностью к величине продуктов модуляции, измеряемых в присутствии сильного сигнала несущего колебания . Это объясняется тем, что включение узкополосного фильтра после импульсного модулятора позволяет измерить с приемлемой точностью продукты модуляции, отличающиеся от основного несущего колебания на величину й дБ - 20 дБ, где й - величина затухания в дБ фильтра на несущей частоте, а 20 дБ - необходимый запас, обеспечивающий точность измерения порядка 5Таким образом, если даже величина затухания фильтра на несущей частоте достигает 80 дБ, можноизмерить относительный уровень продукта -модуляции или защищенность сигналане более минус 60 дБ - 65 дБ.Даже если удастся еще больше увеличить затухание фильтра, динамический диапазон импульсного модуляторане,позволит пропустить через него"модулированный сигнал с разностьюуровней между несущей и боковыми частотами более 70 дВ.Поэтому известными устройстваминельзя измерить требуемую в даЛьней 10связи защищенность сигнала порядка90 дБ.Известно устройство,в котором после преобразователя частоты и фильтрапромежуточной частоты перед регистрирующимустройством включен ,блок суммирования, на второй вход которогоподается сигнал, полученный от квар-:цевого генератора, подстраиваемого"йоКпромежуточную частоту с помощьюцени фаэовой автоподстройки частоты,состоящей из Фазового детектора,фильтра НЧ и блока гетеродинов и сдвинутый на 180 относительно "сйгналана первом входе 131.Недостатком этого устройства является большой уровень собственных шумов регистрирующего устройства, вкачестве которого использован обычныйанализатор спектра, а также невоз -можность раздельного измерения продуктов, обязанных амплитудной илифазовой модуляциямНаиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения продуктов 35модуляции, позволяющее расширить динамический диапазон прибора по измеряемм продуктам модуляции за счет того, что примененный в нем преобразователь частоты работает в режиме синхронного детектора и дает на выходе": суймарную мощность нижнего и" верх-него прОдуктов модуляции, преобразуяпри этом напряжение несущего колебания в напряжение постоянного тока,которое не пропускается к регистрирующему устройству разделительнымиконденсаторами.Устройство позволяет раздельно"измерять суммарные продукты модуляции 50нижней и верхней боковых частот, обусловленные либо только амплитудной,либо только фазовой мЬдуляциями.Устройство состоит из первого преобразователя частоты, на первый входкоторого подается входной сигнал, выход преобразователя через усилительи фильтр промежуточной частоты соедийенс"первым входом синхронногодетектора. Второй вход первого преобразователя частоты соединен с первым выходом блока гетеродинов, второйи третий выходы блока гетеродинов со" " е 4 йнены с входом второго преобразователя"частоты,.выход которого черезйоследовательно соединенные усили тель,девяностоградусный коммутируемыйфазовращатель и разделительную ступень соединяется со вторым входомсинхронного детектора. Выход усилителя соединен с цепью фазовой автоподстройки частоты, состоящей иэ фазового детектора и усилителя низкой частоты, выход которого соединенсо входом управления частотой блокагетеродинов. Выход синхронного детектора соединен через фильтр нижних частот со входом низкочастотногоанализатора спектра . При нулевом фазовом сдвиге фазовращателя измеряются продукты амплитудной модуляции,при сдвиге фаэовращателя на 90 измеряются продукты фазовой модуляции 4,Недостатками устройства являютсяневозможность раздельного измеренияверхнего и нижнего по частоте продуктов модуляции, а также ограниченный динамический диапазон устройстваза счет ограниченного диапазона преобразователей частоты, так как снизудиапазон ограничивается собственнымипродуктами паразитной модуляции в напряжениях гетеродинов, проявляющихся особенно сильно при измеренияхслабых сигналов модуляции в присутствии сильного сигнала несущего колебания, верхнее значение диапазонадолжно быть не менее чем на 20 дБниже ключевого напряжения этих жегетеродинов,Цель изобретения - повышение чувствительности измерения и расширение функциональных воэможностей .Цель достигается тем, что в устройство для измерения парциальных продуктов модуляции, содержащее блок приема, первый усилитель, выходной усилитель, соединенный с регистрирующим блоком, гетеродин, выход которого через последовательно соединенные фазовый детектор, второй усилитель и фильтр нижних частот соединен с управляющим входом гетеродина, введены блок сложения, блок выделения продуктов модуляции, два ключа и дополнительные второй гетеродин, второй Фазовой детектор, третий усилитель и второй фильтр нижних частот, причем выход второго гетеродина соединен с первым входом блока сложения и через второй ключ со вторым входом блоха выделения продуктов модуляций, а черезпоследовательно соединенные второй фазовый детектор, третий усилитель и второй фильтр нижних частот - с управляющим входом второго гетеродина, выход блока приема соедийен с вторыии входами блока сложения и первого Фазового"детектора,выход первого гетеродина соединен с другим входом второго фазового детектора и через первый ключ с первым входом блока выделения продуктов модуля,ции, третий вход которого соединен через первый усилитель с выходом бло-781715 60 ка сложения, а его выход соединен со входом выходного усилителя.Блок выделения продуктов модуляции содержит блок арифметической обработки, генератор квадратурных сигналов и два параллельных канала, каждый иэ которых состоит из последовательно соединенных синхронного детектора, усилителя низкой частоты и Фазового детектора, причем первые входы синхронных детекторов соединены соответственно с первым и вторым входами блока выделения продуктов модуляции, их вторые входы соединены с третьим входом блока, генератор квадратурных сигналов соединен со вторыми входами фазовых детекторов, выходы которых соединены со входами блока арифметической обработки, выход которого является выходом блока выделения продуктов модуляции .Новым является введение двухканального блока выделения продуктов модуляции, позволяющего, кроме раз - дельного измерения продуктов амплитудной и Фазовоймодуляции, производить раздельное измерение как верхнего так и нижнего по частоте продуктов модуляции, введение гетеродина, формирующего с помощью систем фазовой автоподстройки частоты, которые осуществляются первым и вторым фазовыми детекторами, вторым и третьим усилителями, первым и вторым фильтрами нижних частот, сигнал,сдвинутый на 900 относительно сигнала на выходе первого гетеродина, необходимый для разделения верхнего.и нижнего по частоте продуктов модуляции в двухканальном блоке выделения продуктов модуляции, а также для глубокого подавления несущего колебания на третьем входе этого блока, введение после блока приема блока сложения, в которбм происходит глубокое подавление сигнала несущей частоты сигналом, сформированным во введенном втором гетеродине. На чертеже приведена схема устройстваа.Устройство содержит последовательно соединенные блок 1 приема, блок 2 сложения, первый усилитель 3, блок4 выделения продуктов модуляции, выходной усилитель 5, регистрирующийблок 6. В устройстве имеются первыйи второй гетеродины 7 и 8, выходыкоторых соединены соответственно с первым и вторым фазовыми детекторами9 и 10, выходы которых через второйи третий усилители 11 и 12, первый и второй фильтры 13 и 14 нижних частот соединены со входами гетеродинов 7 и 8, Выходы гетеродинов 7 и 8 через соответствующие ключи 15 и 16 подключены ко входам синхронных детекторов 17 и 18, входящих в состав блока 4 выделения продуктов модуляции . Выходы синхронных детекторов 17 и 18 через соответствующие усилители 19и 20 низкой частоты подключены ковходам третьего и четвертого фазовыхдетекторов 21 и 22, выходы которыхподсоединены к блоку 23 арифметической обработки, Другие входы Фазовых детекторов 21 и 22 подключенык генератору 24 квадратурных сигналов, Кроме того, выход блока 1 приема соединен с другим входом первогофазового детектора 9, выход первого 0 гетеродина 7 соединен с другим входом второго фазового детектора 10,выход второго гетеродина 8 соединенс другим входом блока сложения 2,Работает устройство следующим об разомСигнал через блок 1 приема поступает на вход блока 2 сложения, атакжес помощью первой цепи фаэовойавтоподстройки (Фазовый детектор 9,усилитель 11, фильтр 13 нижних частот) подстраивает частоту гетеродина7 под частоту принимаемого сигнала,с фазовым сдвигом между напряжениями на первом и втором входах Фазовогодетектора равным 90 . Частота гетеродина 8 захватывается частотой гетеродина 7 с помощью второго кольца фаэовой автоподстройки частоты, состоящего из фазового детектора 10, усилителя 12 и фйльтра 14 нижних частот. ЗО Сдвиг фазы между напряжениями на входах фазового детектора 10 также равен 90 . Двухступенчатая автоподстройка частоты и наличие сдвиговфаэ 90 между йапряжениями на входах 35 фазовых детекторов обеспечивает сдвигФазы 180 О между напряжениями на обоих входах блока 2 сложения при равенстве частот, что прйводит к глубокомуподавлению несущего колебания на вхо де блока 4 выделения продуктов модуляции . Блок выделения продуктов модуляции состоит,из двух синхронных детек торов 17 и 18, на вторые входы которых через ключи 15 и 16 подаются сдвинутые на 90 О напряжения гетеродинов7 и 8, усилителей 19 и 20 низкой частоты, фазовых детекторов 21 и 22, генератора 24 .квадратурных сигналов,квадратурные напряжения котоРого подаются на вторые входы Фазовых детекторов 21 и 22, блока 23 арифметической обработки сигналов,в которомпроисходит суммирование по квадратичному закону сигналов, поступающих с Фазовых детекторов 21 и 22.При замыкании ключей 15 и 16 измеряется среднеквадратичное значениелибо нижнего,либо верхнего продуктов модуляции в результате изменения знаков одного из слагаемых (простым переключением тумблера). При размыкании ключа 15 измеряются суммарные верхний и нижний продукты фазовой модуляции, при размыкании ключа 16 измеряются суммарные верхний и нижний продукты амдлитудной модуляции,При изменении частоты генератораквадратурных сигналов измеряются парциальные продукты модуляцииразных" ." частот. - Черезвыходной усилитель 5,выделенный сигнал поступает на регистрирующее устройство 6,Предлагаемое устройство отличается простотой в,эксплуатации, не требует тонких регулировочных операцийпри измерении, не требует настройкина отдельнйе чаСтоты продуктов моду-ляции . Переход на измерение верхнегоили нижнего продукта, Фазовой илиамплитудной модуляции осуществляетсяпереключениями тумблеров,Формула изобретения1. Устройство для измерения парциальных продуктов модуляции, содержащее блок приема, первый усилитель, выходной усилитель, соединенный с регистрирующим блоком, гетеродин, выход которого через последовательно соединенные фазовый детектор, второй усилитель и фильтр нижних"частот соединен с управляющим входом гетеродина, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности измерения и расширения функциональных возможностей, в него введены блок сложения, блок выделения продуктов модуляции, два ключа и дополнительные второй гетеродин, второй фазовый детектор, третий усилитель и второй фильтр нижних частот, причем выходвторого гетеродина соединен с первымвходом блока сложения и через второй ключ со -вторым входом блока выделения продуктов модуляции, а через последовательно соединенные второй Фазовый детектор, третий усилитель и второйфильтр нижних частот с управляющимвходом второго гетеродина, выход блока приема соединен с вторыми входамиблока сложения и первого фазового дез тектора, выход первого гетеродина соединен с другим входом второго фазового детектора и через первый ключ спервым входом блока выделения продуктов модуляции, третий вход которогосоединен через первый усилитель с выходом блока сложения, а его выход соединен со входом выходного усилителя.2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, блок выделенияпродуктов модуляции содержит блокИ арифметической обработки, генераторквадратурных сигналов н два параллельных канала, каждый нз которых состоитиз последовательно соединенных синхронного детектора, усилителя низко кой частотй и фазового детектора,причем первые входы синхронных детекторов соединены соответственно спервым и вторым входами блока выделения продуктов модуляции, нх вторыевходы соединены с третьим входом блока, генератор квадратурных сигналовсоединен со вторыми входами фазовыхдетекторов, выходы которых соединенысо входами блока арифметической обработки, выход которого является выхоЗО дом блока выделения продуктов модуляцннсИсточники инФормации,принятые во внимание прн экспертизе1 . Авторское свидетельство СССР,35 9265964, кл. С 01 й 29/06,2. Авторское свидетельство СССРУ 520522, кл. С 01 К 29/06.З.фГегпаейсесЬпК" Р 4, 1977,с. 144, фиг.2 (О 2 еЬь КОТ,.ефр 219),781715 В. Дубкованская Корректо оставител ехред А.Ш иницкая едактор Е. Шишкин Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5 Тираж 1019 НИИПИ Государствен по делам изобрете 035, Москва, Жказ 8122/4 филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная,