Устройство для измерения интермоду-ляционных искажений широкополосныхусилителей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветСких Социалистических Республик(51)М. Кл 6 01 й 23/20 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открыти 4(72) Авторы .изобретения В. С. Богдановский, А. И. Воронов и И. И. Забеньков Минский радиотехнический институт,3 154) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ИНТЕРМОДУЛЯЦИОННЫХ ИСКАЖЕНИЙ ШИРОКОПОЛОСНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ з г:,е 1 230 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для измерения нелинейных характеристик усилительных каскадов и трактов.Известно устройство, имеющее низкую точность измерения малых величин продуктов интермодуляционных искажений и не позволякщее без замены блока полосового фильтра измерять продукты искажений второго порядка Г 13. Наиболее близким по технической сущности является устройство, которое состоит из блока задающих сигна лов, содержащего два генератора частот Г и 1 + б", модуляторов, каска 0 Ода управления медленно меняющейся частоты, усилителей, схемы сложения, аттенюатора, схемы автоматического 20 управления уровнем выходного напряжения упомянутого блока, измерительного блока, содержащего входной ответвитель детектор промежуточный125 ответвитель, полосовой фильтр частоты 2 2 сГ; фазовращат ель, схему сложения, полосовой фильтр частоты СР., осциллографический индикатор, управляемый каскадом медленно меняющейся частоты генератора блока 121. 30 Устройство имеет низкую чувствительность и не имеет возможности одновременного измерения характеристик интермодуляционных искажений второго и третьего порядка. Чувствительность устройства при условии высокой разрешакщей способности осциллографа ограничивается уровнем внешних и внутренних шумов, попадающих на вход измерительного блока, Последние локализуются в области полосы пропускания полосового фильтра частоты 2 о.и маскируют продукты искажения малой величины. При этом чувствительность измерительного блока ограничивается величиной, которая для точности измерений 10 должна на порядок превышать уровень шумов локализованных полосовым фильтромчастоты 2 б. При измерении продуктов интермодуляционных искажений, превышающих уровень шумов меньше, чем на порядок, резко ухудшается точность измерения. Тем более данное устройство не позволяет измерять продукты интермодуляционных искажений величины, меньших чем уровень шумов и полоса фильтра частоты 2 У.Кроме этого детектор измерительного блока не защищен от воздействия на 845113пряжения частот Г 0 и Ф,з +д, проходящих через объект измерения, Последние вызывают появление дополнительной величины продуктов интермодуляционных искажений, которые складываются с продуктами искажений, обусловленными только объектом измерения.Целью изобретения является повышение чувствительност 1 и точности измерения малых величин продуктов интер- модуляционных искажений и их одновременного автоматического контроля. Достигается зто тем, что в устройство для измерения интермодуляционных искажений широкополосных усилителей, содержащее генераторный блок, состоящий из последовательна соединенных первого кварцевого автогенератора, первого умножителя частоты на два, последовательно соединенных первого регулируемого усилителя, первого смесителя и первого фильтра нижних частот, выход которого подключен к входу линейнбго сумматора и через первый блок автоматической регулировки выходного напряжения и управляющему входу первого регулируемого усилителя, ответвителя, вход которого подключен к выходу первого кварцевого автогенератора, а также последовательно соединенных второго кварцевого автогенератора, второго умножителя частоты на два, второго регулируемого усилителя, второго смесителя, второго Фильтра нижних частот, выход которого через второй блок автоматической регулировки выходного напряжения подключен к управляемому входу второго регулируемого усилителя, и через последовательно соединенные линейный сумматор и аттенюатор подключен к входу объекта измерения, а выход второго умножителя частоты на два подключен к входу синхронизации синтезатора частоты, выход которого подключен к второму входу второго смесителя и входу делителя частоты на два, выход которого подключен к входу третьего фильтра нижних частот, и измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных согласующего каскада, четвертого Фильтра нижних частот, малошумящего усилителя, вход согласующего каскада соединен с выходом объекта измерения, первого усилителя постоянного тока, первого и второго индикаторов, в генераторный блок введены формирователь опорного сигнала, первый и второй коммутаторы и генератор коммутационных импульсов, а в измерительный блок введены синхронный детектор, третий коммутатор, блок Фаэовой автоподстройки частоты, причем формирователь опорного сигнала состоит из последовательно соединенчых третьего смесителя и полосового фильтра, выход которого соединен через блок Фаэовой автоподстройки частоты 15 20 25 ЗО 35 40 5 О 60 с вторым входом синхронного детектора, первый и второй входы формирователя опорного сигнала подключены квыходам первого и второго умножителячастоты на два, выходы генератора коммутационных импульсов подключены куправляющим входам первого, второго и третьего коммутаторов, сигнальныевходы первого коммутатора подключенык выходам первого умножителя частотына два и ответвителя, а выход - квходу первого регулируемого усилителя, сигнальные входы второго коммутатора подключены к выходам синтезатора частоты и третьего фильтра нижнихчастот, а выход - к второму входупервого смесителя, выход малошумящегоусилителя подключен к первому входублока фазовой автоподстройки частотыи к первому входу синхронного детектора, второй вход которого подключен квыходу блока фазовой автоподстройкичастоты, а выход - к входу первогоусилителя постоянного тока, выходкоторого подключен к входу третьегокоммутатора, а его выходы подключенык первому и второму индикаторам. Кроме того, блоки фазовой автоподстройки частоты содержат последовательно соединенные фазовращатель, фазовый детектор, второй усилитель постоянного тока, управляемый фазовращательи ограничитель, выход которого подключен к второму входу фазового детектора.На фиг. 1 дана структурная схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма, пояснякщая формирование тестового сигнала.Устройство содержит генераторный блок 1, первый кварцевый. автогенератор 2, ответвитель 3, первый умно- житель частоты на два 4, первый коммутатор 5, первый регулируемый усилитель б, первый смеситель 7, первый фильтр нижних частот 8, первую схему 9 автоматической регулировки выходного напряжения, второй коммутатор 10, третий фильтр нижних частот 11, делитель частоты на два 12, формирователь опорного сигнала 13, полосовойФильтр 14, третий смеситель 15, второй кварцевый автогенератор 16, второй умножитель частоты на два 17, второй регулируемый усилитель 18, второй смеситель 19, второй фильтр нижних частот 20, второй блок 21 автоматической регулировки выходного напряжения, генератор коммутационных импульсов 22, линейный сумматор 23, калиброванный аттенюатор 24, объект измерений 25. Измерительныйблок 26 содержит согласукщий каскад 27, четвертый фильтр нижних частот 28, малошумящий усилитель 29, синхронный детектор 30, первый усилитель постоянного тока 31, а третий коммутатор 32, индикаторы 33 и 34, фазовращатель 35, фазовый детектор36, второй усилитель постоянного тока 37, ограничитель 38, управляемий фазовращатель 39 образуют схему фаэовой автоподстройки частоты 40, синтезатор частоты 41.Рассмотрим Функции, выполняемые основными структурными элементами устройства. В генераторном блоке 1 формируется двухчастотный тестовый сигнал . Кварцевые автогенераторы 2 и 16 генерируют сигналы двух частот Г и Г , которые удваиваются умножителямй частоты 4 и 17. После удвоения сигналы поступают на формирователь опорного сигнала 13, в котором Формируется раэностный сигнал 2 Г - Г), совпадающий по частоте с продуктами 5 интермодуляционных искажений второго и третьего порядков. Выход формирователя опорного сигнала 13 связан через блок Фаэовой автоподстройки частоты 40 с вторым входом синхронного 20 детектора 30, Коммутаторы 5, 10 и 32 управляются синхронно коммутационными импульсами генератора 22, На первый вход первого коммутатора 5 подается напряжение с частотой 2 Г с выхо да умножителя частоты 4, а на второй вход напряжение частоты Г от кварцевого автогенератора 2 через ответвитель 3. Это позволяет получать поочередно тестовые сигналы, продуктыискажений второго и третьего порядков которых имеют одинаковую частоту, равную частоте опорного сигнала блока 13. Для измерения продукта интер- модуляционных искажений второго по рядка 2(Г - Г 2) генерируется двухчастотный тестовый сигнал с разносом частоты, равным частоте опорного сигнала фиг. 2 а). Для измерения продукта интермодуляционного искажения третьего порядка 2 Г - Г 2 фиг, 2 б) гене рируется двухчастотный тестовый сигнал, частота Г 2 которого совпадает с частотой 2 Г в случае измерения продукта второго порядка, а частота Г, равна половине частоты 2 Г, 45Для исследования характеристики искажений объекта 25 в диапазоне частот используется синтезатор 41, на вход синхронизации которого поступает сигнал с умножителя на два 17, а выход связан с первым входом смесителя 19 и первым входом смеси=еля 7 через делитель частоты на два 12, фильтр нижних частот 11 и коммутатор 10, уп-Равляемый коммутационными импульсами генератора 22 при измерении интермодуляционных продуктов третьего порядка, или только через коммутатор 10 при измерении продуктов второго порядка, На вторые входы первого и второго смесителей 7 и 19 подаются сигналы 40 соответственно с выходов первого и второго регулируемых усилителей 6 и 18, которые управляются первым и вторым блоками автоматической регулировки выходного напряжения 9 и 21, Выхо ды смесителей 7 и 19 через первый ивторой фильтры нижних частот 8 и 20соответственно связаны с первым ивторым входами линеиного сумматора23, выход которого через калиброванный аттенюатор 24 связан с входомобъекта измерений 25.Выходной сигнал объекта измерений,содержащий продукты интермодуляционных искажений поступает на измерительный блок 26, на входе которогостоит согласукщий каскад 27 и фильтр28 нижних частот. Продукты интермодуляционных искажений попадают в полосу прозрачности фильтра 28, а напряжение тестового сигнала ослабляется, Выход фильтра 28 связан с входоммалошумящего усилителя 29, затем сигнал поступает на первый вход синхронного детектора 30 и вход схемы фаэовой автоподстройки частоты 40, Последняя состоит из фаэовращателя 35фазового детектора 36, второго усилителя 37 постоянного т ка, управляемого фаэовращателя 39 и ограничителя 38 и предназначена для автоматического управления фазой опорногосигнала, поступакщего от формирователя опорного сигнала 13, в соответствии с фазой продукта интермодуляционных искажений. Измерительный блокимеет возможность ручного управления фазовращателем 39, Выход управляемогэ фазовращателя 39 связан свходом ограничителя 38, а выход последнего с вторым выходом синхронного детектора 30 и вторым входомфазового детектора 36. Выход синхронного детектора связан с входомпервого усилителя постоянного тока31, выход которого связан с входомтретьего коммутатора 32, генератором22 синхронно с коммутаторами 5 и 10.Выходы коммутатора 32 связаны с индикаторами 33 и 34 величин продуктов интермодуляционных искажений.Устройство работает следукщим образом. С генераторного блока 1 двухчастотные тестовые сигналы заданнойаттенюатором 24 величины поочередноподаются на объект измерения 25широкополосный усилитель. Искаженный сигнал, имекщий в своем спектретестовый сигнал и продукты искажений, поступает на измерительный блок26, где выделяются поочередно толькопродукты искажений второго или третьего порядков в соответствии с синхронной работой коммутатора 5, 10 и32. Величины продуктов искажений одновременно регистрируются индикаторами 33 и 34, имеющими постоянную времени запоминания больше длительности периода коммутационных импульсовгенератора 22,Использование новых каскадов-формирователя опорного сигнала, синхронного детектора, имеющих структурнуюсвязь между собой через блок фазовойавтоподстройки, а также синхронных коммутаторов сигналов в генераторном иизмерительных блоках, выгодно отличает предполагаемое устройство от прототипа, так как позволяет измерять продукты интерполяционных искений 5 в динамическом диапазоне порядка 140 дБ, существенно снижает уровень шумов, что позволяет повысить точность,измерения малых величин продуктов искажений, а также проводить одновременный контроль величин продуктов интермодуляционных искажений второго и третьего порядков без перестройки измерительного блока.Формула изобретения1. Устройство для измерения интермодуляционных искажений широкополосных усилителей, содержащее ге нераторный блок, состоящий из последовательно соединенных первого кварцевого автогенератора, первого умно- жителя частоты на два, последовательно соединенных первого регулируемого усилителяпервого смесителя и первого фильтра нижних частот, выход которого подключен ко входу линейного сумматора и через первый блок автоматической регулировки выходного напряжения к управляющему входу первого регулируемого усилителя, ответвителя, вход которого подключен к выходу первого кварцевого автогенератора, а также последовательно соединенных .второго кварцевого автогенератора, второго умножителя частоты на два, второго регулируемого усилителя, второго смесителя, второго Фильтра нижних частот, выход которого через второй блок автоматической регулировки 40 выходного напряжения подключен к управляющему входу второго регулируемого усилителя, и через последовательно соединенные линейный сумматор и аттенюатор подключен ко входу объекта измерения, а выход второго умно- жителя частоты на два подключен к входу синхронизации синтезатора частоты, выход которого подключен к второму входу второго смесителя и входу делителя частоты на два, выход которого подключен к входу третьего Фильтра нижних частот, и измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных согласующего каскада, четвертого фильтра нижних частот, И малошумящего усилителя, вход согласующего усилителя каскада соединен с выходом объекта измерения, первого усилителя постоянного тока, первого и второго индикаторов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения чувствительности и точности измерения малых величин продуктов интермодуляционных искажений иих одновременного автоматическогоконтроля, в генераторный блок введеныформирователь опорного сигнала, первый и второй коммутаторы и генераторкоммутационных импульсов, а в измерительный блок введены синхроНный детектор, третий коммутатор, блок фазовой автоподстройки частоты, причемформирователь опорного сигнала состоит, иэ последовательно соединенныхтретьего смесителя и полосового фильтра, выход которого соединен черезблок фазовой автоподстройки частотыс вторым входом синхронного детектора, первый и второй входы формирователя опорного сигнала подключены квыходам первого и второго умножителячастоты на два, выходы генераторакоммутационных импульсов подключенык управляющим входам первого, второго и третьего коммутатора, сигнальные входы первого коммутатора подключены к выходам первого умножителячастоты и на два и ответвителя, авыход - к входу первого регулируемогоусилителя, сигнальные входы второгокоммутатора подключены к выходу синтезатора частоты и третьего фильтрачастот, а выход - к второму входупервого смесителя, выход малошумящего усилителя подключен к первоМу входу блока фазовой автоподстройки частоты и к первому входу синхронного детектора, второй вход которого подключен к выходу блока фазовой автоподстройки частоты, а выход. - к входупервого усилителя постоянного тока,выход которого подключен к входу третьего коммутатора, выходы которогоподключены к первому и второму индикаторам,2. Устройство по и. 1,. о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок фазовой автоподстройки частоты содержит последовательно соединенные фаэовращатель, фазовый детектор, второй усилитель постоянного тока, управляемый Фазовращатель и ограничитель, выход которого подключен к второму входу фазового детектора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Финей, Расширение диапазонаизмерений интермодуляционных искажений. "Электроника", М 16, 1978, с. 6162.Э2. Патент США Р 4048559,кл. 324.57, опубл. 1977 прототип)..а юг / б у Фиг. Р Составит Техред С О. Панчерниковигунова Корректор Н, Швыдк актор нч э 4137/ Тираж 732 ЦНИИПИ ГосудаР по делам иэ 113035, Иосква, Подписное твенного комитета СС бретений и открытий - 35, Раушская наб.,ППП Патент", г. Ужгород, ул . Проектная