Устройство для определения коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей амплитудно-модулированного сигнала и его индекса сопутствующей угловой модуляции

(56) АвторскоеФ 405082, кл. С 21 В 23С. Климашевски в,3(088 свиде 01 Р льство СССР 7/28, 1972,ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ Н АВТОРСКОМУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЙ ОГИБАЮЩЕЙ АЫПБ 1 ТУДНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА И ЕГО ИНДЕКСА СОПУТСТВУЮЩЕЙ УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИИ(57) Изобретение может быть использовано для измерения малых значенийкоэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей и индекса сопутствующей угловой модуляции амплитудномодулированных (АМ) сигналов при помо щи анализатора спектра в случае,когда уровень измеряемых гармоникогибающей АМ сигнала соизмерим илименьше уровня спектральных составляющих, порожденных в анализатореспектра нелинейностью амплитудныххарактеристик его тракта передачисигнала. Устройство содержит генератор (Г) 2 исследуемого АМ сигнала,Г 1 модулирующего сигнала, низкочастотные фазовращатель и аттенюатор 11и 12 соответственно, высокочастотныеаттенюатор и фазовращатель 8 и 9 соответственно, анализатор 15 спектра, сумматор 10, смесители 3, 6, 14,частотно-модулируемый Г 13, узкопополосный и полосовой фильтры 5 исоответственно, гетеродин 4, Устройство имеет расширенные функциональныевозможности. 5 ил,Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения малых значений коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей и индекса сопутствующей угловой модуляции амплитудно-модулированных (АМ) сигналов при помощи анализатора спектра в случае, когда уровень измеряемых гармоник огибающей АМ сигнала соизмерим или меньшеуровня спектральных составляющих, порожденных н анализаторе спектра изза наличия нелинейности амплитудной характеристики его тракта передачи 10 5 сигнала.ель изобретения - расширение функциональных возможностей за счетобеспечения измерения малых значенийкоэффициентов гармоник огибающей и 20индекса сопутствующей угловой моду -ляции,На Фиг. 1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг. 2-5спектр сигналов на выходе отделенных блоков устройства.Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 модулирующего сигнала и генератор 2 исследуемого АЫ сигнала, первый смеситель 3подключенный к гетеродину 4 и черезузкополосный фильтр 5, второй смеситель б, полосовой фильтр 7, высокочастотный аттенюатор 8 и высокочастотный Фазонращатель 9 - к сумматору10, подключенный к генератору 1 низкочастотный Фазонращатель 11, низкочастотный аттенюатор 2, последовательно соединенное частотно-модулируемый (ЧМ) генератор 13 третий сме 40ситель 14, анализатор 15 спектра, атакже первый 1 б, второй 17 и третий18 переключатели,Устройство работает следующим образомИсследуемый АМ сигнал с гармониками огибающей ц с сопутствующей угловой модуляцией (ныключатель 16 нахо - дится н положении "Включен,) подается с выхода АМ генератора 2 через переключатель 17, находящийся в поло жении Включен , на первый вход первого смесителя 3, а также на сумматор 10.Этот сигнал ц (Фиг, 2), содержащий спектральную составляющую с не сущей частотой т,), а также спектральные составляющие с частотамиЫ 1 + 1 с Й с = 1,2,3, спектральными составляющими при К )3 в сигналахпрецизионных АМ генераторов можнопренебречь), имеет видзи = 01+ ,в соя(1 сйс + )3Кс 1соят)Т + р я 1 п(й 1 + Ы )1,где в к - парциальные коэффициентыамплитудной модуляциив (сщ, щ (с в,; в при) 3 практически отсутствуют Ыи Й - несущаяи модулирующая частоты;- индекс сопутстнующей угловой модуляции (в прецизионных формирователях АМсигнала р10 );начальные фазы модулирующих Функций с частотами 1 Я;( -- Ы ) - начальная фаза закона из 2менения частоты.Спектр этого сигнала в случае малости щ в, в в имеет вид3с = 0 1+ш сс 8сй С+ ц ) ссс ыС3выпь) я 1 п(Я+И)-щсоя Я.С +к.)+) рс 1 с(йс +Ы) ссср,с).Амплитуда сигнала на частоте М, имеет вид (фиг2)Вщц а 0 1+( 4 ) я 1 п (1 Р)3Амплитуда сигнала на частотах И.т+ Я имеет вид (фиг. 2)13,й = 2 щ, + , + 2 тпр соят бг БЬ)Ч)Амплитуда сигнала на частотах т,),+ 2 Я имеет нид (фиг, 2)д= цГ( - ) + () +2( - )к( ) соя ь)1,где т)с= т+ ц + ,Амплитуды спектральных составляющих с частотами ш,+ Д и т.), + 2 Я зависит как от коэффициента гармоник огибающей АМ сигнала щт и в, так и от сопутствующей угловой модуляции с индексом) ч я( 1 - с) соя У,которы ных ис в ре жени ать лиш с часто обра и ляю,+ 2 й - о +Я ц+ ЗЙ;2 4 тТаким оых состав 5 - ы, - й Вклад угловой модуляции в амплитуды спектральных составляющих с частотами ы,+ 19 при Е = 1 и 1 = 3 пренебрежимо мал по сравнению с вкладом.)от амплитудной модуляции,Сигнал АМ гетеродинируется сигналом от гетеродина 4, причем частотасигнала гетеродина выбирается так,чтобы И,-ы, = о 3 ф, где ыф- резонансная частотаузкополосного фильтра 5.Таким образом на вход второго смесителя 6 поступает сигнал с частотойЫ, - Ис, а сигналы с частотами (ы,+1 ЕЙ) - Ш,подавляются фильтром 5 по 1крайней мере на 50 дБ,На втором смесителе происходит гсуммирование частоты Ы, - ы с частотойгетеродина ы , в результате чего навыходе полосового фильтра 7 имеетсялишь сигнал с частотой ы. Этот сигнал проходит через фазовращатель 9 иаттенюатор 8 и поступает на сумматор10, в котором он суммируется с исходным АМ сигналом. Фаза и амплитуда 25сигнала с частотой Ы подбирается так,чтобы в спектре исходного сигнала подавить сигнал с несущей частотой(фиг. 3).Таким образом на первый вход третьего смесителя 14 поступают лишьспектральные составляющие с частотамищ,+Й, оо,+. 2 й, ы+ ЗЯПри разомкнутом переключателе 18сигнал ЧМ генератора 13,выполняющего35функции гетеродина, подается на второй вход третьего смесителя 14. Спектральная составляющая с частотой И,на входе смесителя 14 отсутствует инелинейность амплитудных характеристик смесителя 14 и анализатора 15спектра не может образовать спектральные составляющие с частотой Ь 1+ 2 й,так как подаваемый на смеситель 14 ьтате интермодуляционретьего порядка могутспектральные составразом, амплитуды спектр яющих с частотами ы,+ 2 зависят от второй гармоники огибающей АМ сигнала (т ) и от индекса частотной модуляции р. Далее переключатель 18 переводится в положение "Включен", После этого модулирующий сигнал поступает через фазовращатель 11 и ат- тенюатор 12 на ЧМ генератор 13.Сигнал с выхода ЧМ генератора 13 имеет вид ц, = Б,сояя,+ряз.п(Щ+сф)3,где р - индекс угловой модуляции;начальная фаза модулирующегосигнала.Далее осуществляется преобразование сигнала с выхода сумматора 10, в котором подавлена компонента с частотой ы на третьем смесителе, на другой вход которого поступает сигнал ЧМ генератора вида П х 0 совыТ-р"ядпык Спектральные составляющие с частотами м,+ 2 Я сигнала после преобразования при учете малости зафи при пренебрежении рр"и тпрр+после умножения на БсоясдТ - Д япия 1 п(ЯТ+Ы ) имеют вид ц1 соя(ы,- )е03 ш 1 Аы,тИ+22 + сР + " соя (ь 5-ь)г) С+Я-Ц)де д - сдвиг фаз между модулирующи ми функциями амплитуды и ча тоты,При компенсации = ; (ф:+,Фаза и амплитуда модулирующего сигнала регулируется таким образом, чтобы спектральные составляющие на экране анализатора 15 спектра с частотами ь,+ 2 Й равны по амплитуде и1404 минимальны, При этом сопутствующаяугловая модуляция ЛМ сигнала скомпен -сирована угловой модуляцией генератора 13. При компенсации р= р, == 1 + с Далее с помощью анализатораспектра определяется коэффициент гармоник без присутствия угловой модуляции (по второй гармонике) П (л( + 2 я ц, Для измерения р переключатели 16 и 17 переводятся в положение "Выключено", а перекпючатель 18 остается в положении "Включено", На выходе АМ генератора имеется синусоидальный ВЧ-сигнал с несущей частотойкоторый через сумматор 10 попадает на смеситель 14, где он гетеродинируется сигналом с угловой модуляцией с индексом модуляции, р = ф от ЧМ генератора 13. На экране анализатора 15 спектра появляется спектр сигнала с25 угловой модуляцией с индексом модуля - ции р (фиг. 4),При переключателях 16 и 17 в положении "Выключено", а переключателе 18 в положении "Включен" на анализатор поступает сигнал с угловой модуля- цией цг = Б соз (ы -ы ) Т+ д зп(ЛГ+1):-опри этом= )= 2г Рг14 4 35 где М - частота гетеродина.Индекс сопутствующей угловой модуляции определяется из выражения 2 ("( +Я 2 и 11П(м 17,д.т, (р) Коэффициент гармоник огибающей Е. определяется следующим образом.Переключатели 16 и 17 находятся в положении "Включено, переключатель 18 55 в положении "Выключено", АМ сигнал с выхода генератора 2 поступает на сумматор и на первый смеситель 3. Частота 970 6гетеродина выбирается так, что ,(,+ +Я -ы ) = Сггнал с частотой ьф проходит через узкополосный фильтр, в то время, как сигналы с другими частотами окажутся подавленными. После смешения сигналов с частотами со= = ж, + й - ы, и ы, в смесителе 6 выделяется сигнал с частотой И,+ Й . Фаза и амплитуда этого сигнала подбирается так, чтобы в результате суммирования с исходным сигналом в сумматоре 1 О отсутствовала спектральная составляющая с частотой ы, +Й (фиг, 5). В этом случае на вход смесителя 14 поступает по существу сигнал, состоящий из спектральных составляющих с частотами и Я, - Я с большими амплитудами, При этом нелинейность амплитудной характеристики тракта смесителя 14 и анализатора 15 спектра практически не может образовать составляющую с частотой ы+ ЗЯ, В этом случаег 2( (1+- + ф 2 г -4,= 2 о - 2 Й - и, = ы - 2 й(спектральная составляющая с частотой ю,+ ЗЯ может образоваться при учете нелинейности пятого порядка, однако она настолько мала, что она в современных анализаторах не нормируется, так как соответствующие спектральные составляющие находятся ниже уровня шумов).Таким образом, спектральная составляющая с частотой ы, - ЗЙ является лишь следствием наличия коэффициента гармоник огибающей 1 (по третьей гармонике), так как вклад сопутствующей угловой модуляции в эту спектральную составляющую пренебрежительно мал, компенсировать угловую модуляцию нет необходимости. С помощью анализатора спектра определяетсяФормула из обр ет енияУстройство для определения коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей амплитудно-модулированного сигнала и его индекса сопутствующей угловой модуляции, содержа1404970 фиг,щее генератор исследуемого амплитудно- модулированного сигнала, генератор модулирующего сигнала, первый выход которого через низкочастотный фаэо 5 вращатель соединен с входом низкочастотного аттенюатора, сумматор, высокочастотный фаэовращатель и анализатор спектра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения фунО кциональных возможностей за счет обеспечения измерения малых значений коэффициентов гармоник огибающей и индекса сопутствующей угловой модуляции, в него введены три смесителя, частотно-модулируемый генератор, вспомогательный аттенюатор, полосовой фильтр, три переключателя, узкополосный фильтр и гетеродин, при этом второй выход генератора модулирующего сигнала через первый переключатель соединен с управляющим входом исследуемого генератора амплитудно-модулированного сигнала, выход которогонепосредственно соединен с первымвходом сумматора и через второй переключатель с первым входом первого с,смесителя, первый вход второго смесителя через узкополосный фильтр подключен к выходу первого смесителя,второй вход которого соединен с выходом гетеродина и с вторым входом второго смесителя, выход которого черезпоследовательно соединенные полосовойфильтр, высокочастотный аттенюатор ивысокочастотный фазовращатель подклю-чен к второму входу сумматора, выходнизкочастотного аттенюатора черезтретий переключатель соединен с управляющим входом частотно-модулируемого генератора, выход которого через третий смеситель соединен с входом анализатора спектра, а выход сумматора соединен с вторым входом третьего смесителя.4 Ьфиа Составитель Л. Мурановбкова Техред М.Ходанич Корректор С; Черни едактор ираж 7 Заказ 3099/4 дписно изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгор л, Проектная В 11 ИИПИ Государственного по делам изобретений11.3035, Москва, Ж, Раушс омитета СССР открытий ая наб., д, 4