Способ определения времени групповой передачи четырехполюсников и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН И 9) (1) 4 СО Т 2Н. Петросян тех бретени льной т относится радио- иэобрезмерения е. Уст- содер- тор э мерит ник ель повышение точности в.широком частотн ройство, реализую жит широкодиапаэо апазо пособ генер щ нный ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЯТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ГРУППОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ ИУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ амплитудный модулятор 2, широкополосный усилитель 3, приемный блок 5,линейный детектор 6, фазометр 7,модулирующий генератор 8, включающий аналого-цифровой преобразователь 17, блок управления 18 и синтезатор 19, опорный генератор 12, блоки 13, 14 и 15 преобразования частоты и фазосдвигатель 16 опорной частоты. В устройство введены измеритель 9 периода, индикатор 10 и генератор1 развертки. В способе изме-рений времени групповой передачи содним амплитудно-модулированным сигналом по сдвигу фазы огибающей группового сигнала на выходе измеряемого объекта в заданном частотном диапазоне измерений сдвиг фазы огибающей ЧЯ группового сигнала поддерживают постоянным и равным заданнойвеличине У путем изменения частотымодуляции Я с помощью обратной1270742 связи по частоте, при этом периодчастоты модуляции пропорционаленискомому результату г.р М)=аТ(Я),где С,р (ы) - время групповой передачи измеряемого сигнала; Ы - теку-.щая частота измерений; а - коэффициент пропорциональности, равныйЧ,/360 ; Ю - заданная постояннаявеличина сдвига фазы огибающей группового сигнала; Т Я) - период частотымодуляции Я ; Я - текущее значениечастоты модуляции. Использованиеспособа измерения времени групповойпередачи обеспечивает повышение точности измерений в расширенном диа,пазоне частот измерительного сигнала, а также автоматизирует иэмериИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения времени групповой передачи четырехполюсников, например, высокочастотных линий свя зи, линий задержки фильтров и т.п,Цель изобретения - повышение точности измерения в широком диапазоне изменения текущей частоты К(д) измерительного сигнала при неизвестной ФЧХ измеряемого объекта.На фиг, 1 показана структурная схема устройства, реализующего способ определения времени групповой передачи четырехполюсника; на фиг, 2 - 15 схема управляющего модулятора.Устройство, реализующее предлагаемый,способ, состоит из широкодиапазонного генератора 1, амплитудного модулятора 2, широкополосного усили теля 3, измеряемого объекта 4 приемного блока 5, линейного детектора 6, фазометра 7, модулирующего генератора 8, измерителя 9 периода, осциллографического индикатора 10, ,генератора 11 развертки, опорного генератора 12, первого, второго и третьего блоков 13, 14 и 15 преобразования частоты и фазосдвигателя 16 опорной частоты. 1 ОИодулирующий генератор 8 содержит аналого-цифровой преобразователь 17, блок 18 управления и синтезатор 19 частоты. тельный процесс. При этом иэмерительный прибор испсльзуется в качестве ноль-индикатора, осуществляющего автоматическое управление высокостабильной частотой Я синтезаторачастоты, Введение дополнительныхпреобразований по частоте позволяет выполнять сравнение фазовых сдвигов на фиксированной частоте опорного колебания. При этом полосу пропус.кания канала сравнения фазовых сдвигов можно, уменьшить до десятков герцОтношение сигнал/шум существенновозрастает, чем и обеспечиваетсяповышение чувствительности, а в конечном итоге и точности измерения.2 с.и. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. Выход широкодиапазонного генератора 1 через последовательно соединенные амплитудный модулятор 2, широкополосный усилитель 3, измеряемый объект 4, приемный блок 5, линейный детектор 6 и третий блок 15 преобразования частоты соединен с первымвходом фазометра 7, второй вход которого через последовательно соединенные фазосдвигатель 16, второйблок 14 преобразования частоты соединен с входом измерителя 9 периодаи выходом синтезатора 19 частоты,вход которого через последовательно соединенные блок 18 управленияи аналого-цифровой преобразователь17 (АЦП) соединен с выходом фаэо-.метра 7. Вторые входы второго итретьего блоков 14 и 15 преобразования частоты соединены с выходомпервого блока 13 преобразованиячастоты, первый вход которого соединен с выходом опорного генератора 12, а второй - с вторым входомамплитудного модулятора 2 и входомизмерителя 9 периода, выход которого соединен с входом осциллографического индикатора 10, второй входкоторого соединен с выходом генератора 11 развертки, вторым выходомсоединенного с входом широкодиапазонного генератора 1.Способ осуществляют следующимобразом,1270742 и, (Е)=и зпыс 1 О И)=0 вап( ,35 Генерируемое широкодиапазоннымгенератором 1 напряжение модулируют по амплитуде в амплитудном модуляторе 2 напряжением модулирующего генератора 8 где Ч) - начальная фаза сигнала. Амплитудно-модулированный сигнал ы (с)=с (1+т я(пЯсч,) я(п ис,где ш=У /Б, - коэффициент модуляции,равный 0,20,3,усиливают широкополосным усилителем3 и подают на вход измеряемого объекта.С выхода измеряемого объекта 4амплитудно-модулированный сигнал У =К 0 з 1.п)- вЧ) 1++ш ф 81 п(ЯЙ+М + А) где К - коэффициент передачи цепи:вход широкополосного усилителя 3 - выход измеряемогообъекта;вЧ - фазовый сдвиг, вносимый измеряемым объектом 4 на частоте ю;ьЧ- фазовый сдвиг огибающейАМ-сигнала, вносимый измеряемым объектом 4 относитель но фазы исходного модулирующего напряжения 0 И) подают на вход приемного блока 5 и с помощью линейного детектора 6 фильтром нижних частот выделяют сигнал огибающей АМ-измерительного сигйала вв м (Д вгде К - коэффициент передачи цепи:вход широкополосного усилителя 3 - выход ФНЧ линейного детектора 6;У - амплитуда сигнала модулирующего генератора 8;Ф - начальная фаза сигнала модулирующего генератора 8.Выделенный фНЧ сигнал огибающей Ц ;) подают на сигнальный вход втретьего блока 15 преобразования частоты, на гетеродинный вход которого, связанный с гетеродинным входом второго блока 4 преобразования частоты, подают сигнал Б (1) с вы" хода первого блока 13 преобразования частоты, Сигнал У (Т) получают путем преобразования сигнала модулирую щего генератора 8, равного и сигнала опорного генератора 12,равного где %, - частота опорного генератора 12.Преобразование сигналов У(С) и 20 У (С) осуществляют путем перемножеюния в первом блоке 13 преобразования частоты.На выходе первого блока 13 .преоб"разования частоты после фильтрации 25 сигнал равен30 где К - коэффициент преобразования первого блока 13 преобразо вания частоты; Во втором блоке 14 преобразованиячастоты исходный модулирующий сигнал (,(Й) и гетеродинный сигналУдпреобразуют путем перемножеф ния и фильтрации в сигнал Уц ,равный где К, - коэффициент преобразованиявторого блока 14 преобразования частоты.В третьем блоке 15.преобразования частоты сигнал Б (С.) огибающей и гетеродинный сигнал О, (С) преобразуют путем перемножения и фильтрации в сигнал 0 .(с), равныйгде Ы - коэффициент преобразования1270742 5 10 15 20 25- Ч) 30 ФСигнал Б (г.) подают на сигнаьный вход фазометра 7.Сигнал П (с) с выхода второго блока преобразования частоты задерживают по фазе на величину калиброванного заданного фазового сдвига, Ч, в фаэосдвигателе 16 опорной частоты: О, (с)щккк, -г - ф- в 1 п(йсгде К - коэффициент передачи фазо(6сдвигателя 16 опорной частоты.Сигнал Ус заданным фазовым сдвигом Ч, подают на опорный вход фазометра 7.В фазометре 7 сигналы , (1:) и Н (г.) сравнивают по фазе, при этом разность фаз Ю, и 4 Ч, преобразуют в аналоговый сигнал Б (Т), которым автоматически изменяют частотузГ модуляции модулирующего генератора 8, поддерживая постоянное равенствоР о"Работа устройства, реализующего способ измерения времени групповой передачи, осуществляется следующим образом. На широкодиапазонном генераторе 1 устанавливают пределы и и ы изн менения частоты ь измерительного сигнала. На генераторе 11 развертки устанавливают наименьшее значение частоты развертки. На фазосдвигателе 16 опорной частоты устанавливают задаваемое значение фазового сдвига Ч равное, например, 36 или 180о о 40 (в зависимости от вида фазового детектора, применяемого в фаэометре 7). В блоке 18 управления синтезатором частоты задают цифровой код,45 соответствующий значению выходного аналогового сигнала Б (г) фазометра 7 при вЧ, равном % . В измерительный, канал устройства для измерения времени групповой передачи включают измеряемый объект. При этом50 аналоговый сигнал Н (С), пропорциональный разности фазовых сдвигов, вносимых фазосдвигателем 16 опорной частоты и измеряемым объектом 4, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 17, с выхода которого цифровой код аналогового сигнала У (г.) поступает на вход блока 18 управления, В блоке 18 управления осуществляется постоянное сравнение текущего цифрового кода сигнала У (г.) с заданным цифровым кодом сигнала Б, (г) при условии Чу= Ч .При неравенстве сравниваемых цифровых кодов блок 18 управления осуществляет автоматическое управление частотой Я синтезатора 19 частоты, причем направление изменения частоты Я противоположно направлению изменения величины вЧд относительно величины Ф . При равенстве сравнивае" мых цифровых кодов блок 18 управления выдает в синтезатор 19 частоты управляющий сигнал запрета. перестройки частоты Я . Таким образом, в устройстве,осуществляется постоянное автоматическое слежение за фазой выделенной линейным детектированием огибающей АМ измерительного сигнала. Результаты измерений г. автоматически выводятся на встроенное цифровое табло измерителя 9 периоца и экран А 4- циллографического индикатора 10.С целью упрощения устройства, реализующего способ измерения времени групповой передачи, автоматическое управление текущей частотой-н.модулирукнцего генератора может быть осуществлено путем применения только аналоговой обработки сигнала управления с выхода фазометра, пропорционального разности величин У и ю Ч .Модулятор (фиг, 2) состоит из источника 20 постоянного тока, первого ключа 21, зарядно-разрядного элемента 22, второго ключа 23, разрядного резистора 24 и управляемого генератора 25. Источник 20 постоянного тока через последовательно соединенные первый ключ 21, зарядноразрядный элемент 22, второй ключ 23 соединен с резистором 24. Выход заряд- но-разрядного элемента 22 соединен с входом. управляемого генератора 25, выход которого является выходом модулятора, а управляющие входы первого ключа 21 и второго ключа 23 соединены с входом управляемого модулятора. Модулятор работает следующим образом.На вход устройства поступает сигнал управления, пропорциональный разности изменяемого значения фазового сдвигаЧ 5 и заданного (образцового) значения фазового сдвига Ч(У)а ТФ),В исходном состоянии при отсутствии управляемого сигнала, те, равенстве сравниваемых значений Ч и Ч, в фазометре (что соответствует синусоидальной амплитудно-фазовой . характеристике фазового детектора фазометра, вырабатывающего управляющий аналоговый сигнал), первый и второй ключи 21 и 23 закрыты, и емкость Г зарядно-разрядного элемен та 22 имеет нулевой потенциал.При поступлении на вход устройства управляющего сигнала положительнбй полярности (т.е. в случае Чр меньше. Ч, ) открывается первый ключ 21 15 и через него происходит заряд емкости С зарядно-разрядного элемента 22 от источника 20 постоянного тока, при этом нарастающее на емкости С напряжение управляет изменением частоты Я 20 управляемого генератора 25 от нуля до значения Я;, при котором значение Лад становится равным заданной величине Ч . Сигнал управления становится равным нулю, и ключ 21 запирается. 25При поступлении на вход устройства управляющего сигнала отрицательной полярности (т.е. в случае ьМ больше ",) открывается второй ключ 23, и емкость С зарядно-разрядного эле мента 22 начинает разряжаться через резистор 24, при этом убывающее на емкости С напряжение изменяет частоту Я управляемого генератора 25 до значения Я;, при котором сигнал управления становится равным нулю (т.е. при ь равном Ч ). При этом второй ключ 23 закрывается. Таким образом осуществляется автоматическое управление частотой Я модуляции 40 предлагаемого устройства - модулирующего генератора. Постоянная времени Т=КС зарядноразрядного элемента 22 должна быть выбрана по величине гораздо меньшей отношения 27/ Ы, где о- частота изменений ФЧХ измеряемого объекта. Формула изобретения 1. Способ определения времени групповой передачи четырехполюсников, заключающийся в формировании гармонического колебания заданной 55 частоты Г(ы), амплитудной модуляции гармонических колебаний Е(Я) сигналом более низкой частоты Г(,передаче амплитудно-модулированногосигнала через исследуемую систему,линейном детектировании прошедшегочерез исследуемую систему сигналас последующим сопоставлением фазмодулирующего сигнала Г Я) и выделенной при линейном детектированииогибающей, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне изменения текущей частоты Г(У) измерительногосигнала при неизвестной ФЧХ измеряемого объекта, сдвиг фазы ВЧ междувыделенной линейным детектированиемогибающей и модулирующим колебаниемГЯ) поддерживают постоянным и равным заданной величине Ч, путем автоматического изменения частоты модуляции Я в соответствии с величинойразности заданного и текущего значений разности фаз, которая определяется при сопоставлении фаз модулирующего сигнала Г(Я) и выделенной прилинейном детектировании огибающей,определяют период модулирующего сигнала, по которому судят о величиневремени групповой передачи сигналав соответствии с выражением где(Я) - время групповой передачи измерительного сигнала;И - текущая частота несущейизмерительного сигнала;а - коэффициент пропорциональности, равныйЧ,/360- заданная постоянная величина сдвига фазыогибающей АМ-сигналаотносительно фазы исходного модулирующегоколебания, меньшая илиравная 36 или 180 взависимости от вида фазового детектора применяемого в фазометре;Т Я) - период частоты модуляции 2- текущее значение частоты модуляции.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что сопоставление фаз модулирующего сигнала Г(Г) и выделенной при линейном детектировании огибающей выполняется на фикси ,рованной частоте, при этом фазу1270742 ции. ВНИИПИ Заказ 6243/5 О Тираж 3 1 одписное ектная, 4 оизв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород,. у исходного модулирующего колебания с текущей частотой Й переносят с помощью опорного гармонического колебания с частотой Ы сперва на частотуОЫ , равную сумме частот Ы и Я , а 5 затем полученный таким образом сигнал с частотой Я используют для переноса фазы исходного модулирующего колебания и фазы выделенного в процессе линейного детектирования сигнала огибающей на опорную частотуна которой и осуществляют фильтрацию и подддержание равенства величины ь 4 заданной величине Ч путем изменения частоты модуля 3. Устройство определения времени групповой передачи четырехполюсников, состоящее из последовательно соеди О ненных широкодиапазонного генератора, амплитудного модулятора, широкополосного усилителя, клемм для подключения измеряемого объекта, приемного блока, линейного детектора и фазо метра, второй вход которого соединен с выходом модулирующего генератора и модулирующим входом амплитудного модулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены измеритель ЗО периода, осциллографический индикатор, генератор развертки, причем вход измерителя периода соединен с выходом модулирующего генератора., а выход - с первым входом осциллогра фического индикатора второй вход которого соединен с первым выходом генератора развертки, второй выход которого соединен с управляющим входом широкздиапазонного генератора, а модулирующий генератор выполнен уп. равляемым и соединен входом с выходом фазометраУстройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены опорный ге.нератор, первый, второй и третий блоки преобразования частоты, фазосдвигатель опорной частоты, при этом выход модулирующего генератора соединен с сигнальными входами первого и второго блоков преобразования частоты, причем выход опорного генератора соединен с гетеродинным входом первого блока преобразования частоты, выход которого соединен с гетеродинными входами второго и третьего блоков преобразования частоты, а выход второго блока преобразования частоты через фазосдвигатель опорной частоты соединен с опорным входом фазометра, сигнальный вход которого соединен с выходом третьего блока преобразования частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом линейного детектора.5. Устройство по п,3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что модулирующий генератор состоит из последовательно соединенных источника постоянного тока, первого ключа, зарядноразряцного элемента, второго ключа, разрядного резистора, выход которого соединен с общей шиной вторым выходом зарядно-разрядного элемента и вторым выходом источника постоянного тока, причем вход модулирующего генератора соединен с управляющими входами первого и второго ключей, а также управляемого генератора, вход которого соединен с первым выходом зарядноразрядного элемента, а выход является выходом модулирующего генератора,