Спектральный измеритель инерцион-ности частотно модулированныхгенераторов

(23) Приоритет во девам изобретений и открытийОпубликовано 23.01.81. Бюллетень,% 3 Дата опубликования описания 25.01.81(54) СПЕКТРАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНЕРЦИОННОСТИ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВИзобретение относится к радиотехни-. ке и может быть использовано для измерения пос тоян пой вр ем ени ус тановл ения частоты генераторов в радиотехнических системах, использующих частотно-модулированные сигналы или автоматическую5 подстройку частоты. Известен измеритель девиации частоты, содержащий последовательно соеди 1 О пенные преобразователь частоты, с которым связан гетеродин, усилитель промежуточной частоты, синхронный преобразователь частоты с селектором частоты модуляции, усилитель низкой частоты и вольтметр, а также кварцевый фильтр, фазовращатель и калибратор, градуирующий измеритель девиации частоты. За счет введения кварцевого фильтра и фазовращателя такой измеритель обеспечивает повышенную точность измерения девиации частоты 11.Однако в измерителе не обеспечивается измерЕние постоянной времени установления частоты частотно-модулированного генератора СВЧ.Наиболее близким техническим реше нием к предлагаемому изобретению является измеритель девиации частоты, содержащий генератор модулирующего напряжения, смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты, индикатор уровня сигнала, ограничитель, частотный детектор, усилитель, амплитудный детекто и отсчетный прибор 21Недостатком измерителя является то, что он не позволяет измерять постоянную времени установления частоты в генераторах СВЧ с частотной модуляцией.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения постоянной времени установления частоты частотно-модулированных генераторов.Указанная цель достигается тем, что в спектральный измеритель инерционности частотно-модулированных генераторов, содержащий первый генератор модулирую3 79861 щего напряжения, соединенный с одним входом измерителя, и смеситель, один вход которого соединен с другим входом измерителя, причем к другому входу смесителя подключен гетеродин, последова 5 тельно соединенные первый ограничитель, первый частотный детектор и первый усилитель, а также первый усилитель промежуточной частоты, первый амплитудный детектор и два индикатора, введены последовательно соединенные усилитель-ограничитель, второй усилитель промежчточной частоты, второй амплитудный детектор, первый блок вычитания, второй блок вычитания, делитель на полтора, а также последовательно соединенные третий усилитель промежуточной частоты, третий амплитудный детектор и третий блок вычитания, последовательно соединенные второй ограничитель, второй частотный детектор, второй усилитель, четвертый и пятый блоки вычитания, а также последовательно соединенные второй генератор модулирующегонапряжения и блок сравнения, другой вход которого соединен с одним входом измерителя, а выход - с первым генератором .модулирующего напряжения, причем выход первого. генератора модулируюшего напряжения соединен со входом второго ограничителя, выход усилителя-ограничителя соединен со входами второго и третьего усилителей промежуточной частоты, выход пер- вого амплитудного детектора соединен с другими входами первого и третьего35 блоков вычитания, а выход последнего соединен с другим входом второго блока вычитания, выход делителя на полтора соединен с другим входом пятого блока вычитания, выход которого соединен со вторым индикатором, а выход второго блока вычитания соединен с первым индикатором.Схема спектрального измерителяинерционности частотно-модулированных генераторов приведена на чертеже.Устройство содержит исследуемый генератор 1, первый генератор 2 модулирующего напряжения, смеситель 3, гетеродин 4, первый усилитель 5 про-межуточной частоты, второй индикатор 6, первый ограничитель 7, первый частотный детектор 8, йервый усилитель 9, первый амплитудный детектор 10, первый,индикатор 11, блок 12 сравнения, второй генератор 13 модулирующего напряжения, усилитель-ограничитель 14, второй ограничитель 15, второй усилитель 16 промежуточной частоты, третий 6 4усилитель 17 промежуточной частоты,второй частотный детектор 18, второй .амплитудный детектор 19, третий амплитудный детектор 20, второй усилитель21, первый блок 22 вычитания, третийблок 23 вычитания, четвертый блок 24вычитания второй блок 25 вычитания,делитель 26 на полтора и пятый блок 27вычитания,Работа устройства заключается в сле.дующем,Исследуемый генератор 1 модулируется одновременно двумя синусоидальными напряжениями с равными амплитудами и с частотами Йи Я.г соответственно, Равенство амплитуд двух модулируюших напряжений поддерживается автоматически с помощью блока 12 сравнения,. на первый вход которого подается модулируюшее напряжение с первого генератора 2, а на второй вход - со второго перестраиваемого по частоте генератора 13 модулируюшего напряжения. В случие появления различий в амплитудах двух модулирующих напряжений блок 12 сравнения вырабатывает управляющее напряжение для регулировки амплитуды первого генератора 2 модулируюшего напряжения.Модулируюшее напряжение с частотойпоступает на исследуемый генератор 1 от первого генератора 2, а модулирующее напряжение с частотой Й.г поступает от второго перестраиваемого по частоте генератора 13.Спектр выходного сигнала исследуемого генератора 1 состоит из следующих составляющих;- несу цей частоты Ы, с амплитудой, пропорциональной произведению бесселевых функций нулевого порядка от аргументов, представляющих собой индексы частотной модуляции Ь, и 32;- боковых частот (О + Щс амплиту, дами, пропорциональными произведениям 3 ф, ) Д (Ъг), где 3 ( Ь,) ид ф) бесселевы функции И -го и нулевого порядка от аргументов Ь 1 и Ъ соответственно;- дополнительных боковых частот Сао + (Рай Ийг )1 где Р и любые целые числа, амплитуда которых пропорциональна произведению бесселевых функций от аргументови, причем, порядок этих функций определяется коэффициентами Р и ИПри малых индексах частотной модуляции ( Р 1 О;5 и 10,5) ширинаспектра определяется только двумя парами боковых частот Ю+ Й 1 и Фо+ Я.2 .Анализ спектра производится на промежуточной частоте. Это позволяет исследовать инерционность генератора с различной несущей частотой путем перестройки частоты гетеродина 4, Преобразованиенесущей частоты сигнала исследуемогогенератора 1 на промежуточную частотуосуществляется в смесителе 3 с помощью 10напряжения гетеродина 4, частота которого устанавливается в соответствии едиапазоном работы исследуемого гене-:ратораНапряжение с выхода усилителя 15ограничителя 14 разветвляется на триусилителя 16,5 и 17 промежуточнойчастоты, которые имеют логарифмическиеамплитудные характеристики. Усилитель5 настроен на промежуточную частотуЯ 20и предназначен для выделения на спектресигнала смесителя составляющей, соответ,ствующей несущей частоте Фо, и получения напряжения, пропорционального логарифму амплитуды составляющей спектра 25несущей частоты Эо, Усилитель 16 настроен на частоту Я. + Й для выделениясигнала боковой частоты и получениянапряжения, пропорционального логарифму амплитуды составляющей спектра боковой частоты й + Я, Усилитель17 имеет широкую полосу пропускания,не перекрывающуюся с полосой пропускания усилителя 5. Широкая полоса усилителя 17 обеспечивает выделение сигнала .д 5второй боковой составляющей спектраЯ. + Я. во всем диапазоне перестройки частоты Я.второго модулируюшегогенератора 18,Сигналы с выходов усилителей 16,5 49и 17 поступают на амплитудные детекторы 4.9, 10 и 20 соответственно. Далее, с выходов амплитудных детекторов49 и 10 напряжения поступают на блок22 вычитания. Блок 22 вычитания, осу- Мществляя вычитание сигналов, пропорцио- .нальных логарифмам амплитуд составляющих спектра, производит определениелогарифма индекса частотной модуляции ,который зависит от-.соотношения ампли- ртуд составляющих спектраэ 61 уо(Ь) эр)эоЖо э (р,)Аналогично блок 23 вычитания, сравнивая напряжения с выходов амплитудных детекторов 10 и 20, выдает напряжение, пропорциональное логарифму индекса частотной модуляцииОпределение индексов частотной модуляции спектральным методом по соотношению амплитуд составляющих спектра обеспечивает наиболее высокую точность измерения.Напряжения с выходов блоков 22 и 23 вычитания поступают на блок 25 вычитания, который осуществляет вычитание напряжений, пропорциональных логарифмам индексов модуляции , и д .Следовательно, на выходе блока 25 вычитания получается напряжение, пропорциональное логарифму произведения постоянной времени установления частоты иссле. дуемого генераторана постоянную величину Я. , так квк Напряжение с выхода блока 25 вычи тания поступает на отсчетный индикатор 1 1, логарифмическая шкале которого проградуирована в величинах постоянной времени, т.е. в наносекундах. Отсчет постоянной времени установления частоты исследуемого генератора производится по индикатору 11 только при условии выполнения равенства (2), что обеспечивается путем выбора частоты Я 2 второго модулируюшего тенератора 13- при помощи органов ручной перестройки,Для контроля выполнения соотношения ( 2) введен вспомогательный канал, работа которого осуществляется следующим образом.Напряжение модулирующего генератора 13 поступает на вход ограничителя 7, ограничивается по амплитуде для устранения паразиткой амплитудной модуляции иг Ф.поступает на вход частотного детектора 8.Выходное напряжение частотного детектора 8, пропорциональное величине частоты Я., усиливается усилителем 9 постоянного тока, имеющим логарифмическую амплитудную характеристику, и подается на вход блока 24 вычитания в виде напряжения, величина которого пропорциональна логарифму частоты Я. .Аналогично напряжение модулируюшего генератора 2 с частотой колебаний Я. 2 через ограничитель 15 поступает на частотный детектор 18, усиливается далее в усилителе 2 Х постоянного тока с логарифмической амплитудной характеристикой и подается на второй вход блока 24 вычитания. На выходе блока 24 вычитания7986получается напряжение, пропорциональное разности логарифмов частот Й. и Й которое поступает на блок 27 вычитания.На второй вход блока 27 вычитания подается напряжение с делителя 26, на вход которого с блока 25 вычита. ния подается напряжение, пропорциональное логарифму произведения постоянной времени 6 на частоту Я. . Коэффициент деления делителя 26 выбирается 1 О равным 3/2. Выходное напряжение с блока 27 вычитания подается на индикатор 6, Показания этого прибора равны нулю, если выполняется соотношение-(2).Таким образом, процесс измерения по з стоянной времени установления частоты исследуемого генератора 1 сводится к подбору величины частотыперестраиваемого генератора 13, при которой показания индикатора 6 равны нулю, и отсчео гу постоянной времени установления час,тоты С по индикатору 11.Формула изобретения 2 зСпектральный измеритель инерционности частотно-модулированных генераторов, содержащий первый генератор модулирующего напряжения, соединенный с одним 3 р входом измерителя, и смеситель, один вход которого соединен с другим входом измерителя, причем к другому входу смесителя подключен гетеродин, последоват ельно соединенные первый ограничитель, первый частотный детектор и первый усилитель, а также первый усилитель промежуточной частоты, первый амплитудный детектор и два индикатора, о т л и ч а юш и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей, в него введены последовательно соединенные уси 16 8литель-ограничитель, второй усилитель промежуточной частоты, второй амплитудный детектор, первый блок вычитания, второй блок вычитания, делитель на полтора, а также последовательно соединенные третий усилитель промежуточной частоты, третий амплитудный детектор и третий блок вычитания, последовательно соединенные второй ограничитель, второй частотный детектор, второй усилитель, четвертый и пятый блоки вычитания, а также последовательно соединенные второй генератор модулирующего напряжения и блок сравнения, другой вход которого соединен с одним входом измеритепя, а выход - с первым генератором модулируюшего напряжения, причем выход первого генератора модулируюшего напряжения соединен со входом второго ограничителя, выход усилителя-ограничителя соединен со входами второго и трбтьего усилителей промежуточной частоты, выход первого амплитудного детектора соединен с другими входами первого и третьего блоков вычитания,а выход последнего соединен с другим входом второго блока вычитания, выход делителя на полтора соединен с другим входом пятого блока вычитания, выход которого соединен со вторым индикатором, а выход второго блока вычитания соединен с первым индикатором.Источники информации принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мо 43.8814, кл. 501 Я 29/06 1972 2. Измеритель девиации частоты типа С 3-5. - Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1973.Подписноеомитета СССРи открытийущская наб.; д. 4/5 0018/55 . Тираж 743 ВНИИПИ Государствйного по делам изобретены 113035, Москва, Ж, Рака филиал ППП "Патент, г; Ужгород, 1 ул. Проектная, 4 .