Способ определения линейности высокочастотного амплитудного детектора

З СОВЕТСКИХЦИАЛИСТИЧЕСКИСПУБЛИК ш 145691 8 2 5 ц 4 с 01 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ прибора априм хар ы амзм ерительныхителях ди лектрическихтелях глубит.д. Цельювышение точ ктерисплитудной етенияКмери- польчной кто- ас тотих изГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НВЫСОКОЧАСТОТНОГО АМПЛИТУДНТОРА(57) Изобретение относится к ительной технике и может быть изовано для определений передатхарактеристики амплитудных детров, применяемых как в высокочных вольтметрах, так и в друг ния линеиности высокочастотного амплитудного детектора. Способ осно-. ван на подаче на вход амплитудного детектора высокочастотного напряжения с выхода генератора и измерении выпрямленного напряжения на выходе детектора. Устройство, реализующее способ, содержит высокочастотный генератор 1, .С-контур, образованный параллельно соединенными катушкой :3 индуктивности, конденсатором 4 пере- Я менной емкости, модулирующими вари- капами 5. На чертеже также показаны модулятор 6, проверяемый детектор 7, детектор огибающей 8, усилитель 9 низкой частоты, прецизионный детектор 10, ключ 11 и резистор 12. 1 ил.,Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения передаточной характеристики амплитудных детекто-, ров, имеющих применение как в высокочастотных вольтметрах, так и в других измерительных приборах, например измерителях диэлектрических характеристик, измерителях глубины амплитудной модуляции и т.д.Цель изобретения " повышение точности способа.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу контроля 15 линейности характеристики высокочас- тотного амплитудного детектора, основанному на подаче на вход амплитудного детектора высокочастотного напряжения с выхода генератора и из мерении выпрямленного напряжения на выходе детектора, высокочастотное напряжение с выхода генератора на амплитудный детектор подают через делитель, образованный последователь"25 но включенными сопротивлением связи и параллельным параметрически модулированным ЬС-контуром с резонансной частотой, отличающейся от частоты генератора, и измеряют значения выпрямленного напряжения до и после шунтирования контура активной проводимостью, при этом дополнительно измеряют амплитуды низкочастотной огибающей (частоты параметрической 35 модуляции) высокочастотного напряжения на ЬС-контуре, а погрешность, обусловленную нелинейностью начального участка характеристики детектора, вычисляют по формуле 40 й 1 1 11 м Д измеренные значения постоянных напряжений на выходе детектора соответственно до и после шунтирования ЬС-контура резистором(активной проводимостью); измеренные амплитуды низкочастотной огибающей высокочастотного напряжения на 1,С-контуре до и после шунтирования,На чертеже представлена схема установки, реализующей способ.Установка содержит высокочастотный генератор 1, в общем случае комплексное сопротивление 2 связи (Е), ЬС-контур, образованный параллельно соединенными катушкой 3 индуктивности, конденсатором 4 переменной емкости, модулирующими варикапами 5, связанными с модулятором 6, проверяемый высокочастотный амплитудный детектор" 7, детектор 8 огибающей, усилитель 9 низкой частоты, прецизионный низкочастотный детектор 1 О, ключ 11 и. резистор (активную проводимость) 12.Для иллюстрации способа получим основные соотношения.Аналитически амплитуда напряжения П на контуре определяется модулемкоэффициента передачи А, являющегося функцией параметров измерительной схемы, т.е. П Е кА ---) (г)К г+ Егде Е - сопротивление 2 связи, вобщем, случае комплексное,Е =+ х,оеК - активная составляющая соп.ротивления 2 связи (внутреннее сопротивление генератора);х - реактивная составляющаясопротивления связиЕ - полное сопротивление ЬСконтура,Е - амплитуда ЭДС генератора.С учетом принятых обозначений можно получить следующее выражение длякоэффициента передачи А 2) + ц - + - , - ; - , (г)ц 1, а 1,1 -ЬС;индуктивность катушки 3;полная емкость контура, равная сумме емкостей конденсатора 4 и мадулирующих вари"капов 5;проводимость, эквивалентнаяпотерям в элементах параллельного ЬС"контура (в основном в катушке индуктивности)проводимость резистора 12.(8) Первая производная модуля коэффициент)а передачи по емкости - крутизна резонансной характеристики, определяется выражением ЙА с 1 А (17х , ( йас а1 С ЫЬ иЬ+х) АЯЬ. Из (3) следует, что максимум напряжения на контуре имеет место при хцЬ= 1 - у ЬС, = -Откуда получим выражение для резонансной емкости С - + 1 х цЬ а(К + хф)А значение емкости, соответствующие симметрической расстройке контура относительно резонанса, можно записать как После подстановки (4) в (5), арезультирующего выражения иэ (2) в(3) получаем где- добротность нагруженного параллельного ЬС-контура Ь(.+ 8 + я, ) (7) К характеризует степень связи ЬС-контура с генератором, и ЙА 2ЙС =+ЫдС(К + х ) А Из выражений (6) и (8) видно, что резонансная характеристика симметрич. на и что как коэффициент передачи А, так и его производная (крутизна разонансной характеристики) являются нелинейными функциями не только емкости контура, но и шунтирующей его проводимости.Кроме того, из выражения (4) следует важное свойство измерительной схемы - емкость, соответствующая резонансу (максимум напряжения на кон-туре), не зависит от шунтирующей проводимости яеМодулятор 6 периодически изменяет емкость варикапов 5 на величину С,. Вследствие неравенства коэффициентов передачи при двух значениях емкости модулирующих варикапов 5 высокочастотное напряжение на ЬС-контуре модулируется по амплитуде. Если изменение емкости модулирующих варикапов удовлетворяет условию то амплитуда модуляции высокочастотного напряжения на контуре пропорцио"нальна первой производной модулякоэффициента передачи(9) 30Из уравнений (9), (8) и (1) получаем выражение, связывающее отклонение ЬС емкости контура от резонансного значения с амплитудами высокочас тотных напряжений на ЬС-контуре Ж)и выходе генератора 1 (Е) и глубиной модуляции высокочастотного напряжения на ЬС-контуре240 АС = С - С = Р (1 О)Е УмР Ц где Р - коэффициент пропорциональ- ности С измерительного контура амплитудно-модулированное напряжение поступает на входы исследуемого высокочастотного амплитудного детектора 7 и детектора 8 огибающей.На выходе амплитудного детектора 7 пРисутствует постоянное напряжение, уровень которого из-за нелинейности начального участка характерис. тики детектора отличается на величину а У от амплитуды высокочастотного(12) 25 где ц,ЬС/ДС вычисля на основании ре ся по льтагде значениеформуле (14)тов измеренииУчитывая,четную. формуИз выражениял онтур нтированно дляДС цм цЪ 13) что Дцу (17),рас- остить игде Если амплитудыный, т.е. ь,ц = 0няться равенство ДС = ДС ц, - цц, ц дц 1ц 3(14) щ 00 ыпрямленных напВыразив эначенияжений ц. и ц через истинны 5 14569 напряжения на ЬС-контуре (на входе амплитудного детектора 7).Детектор 8 огибающей выделяет огибающую модулированного высокочастот 5 ного напряжения на ЬС-контуре, которая затем усиливается усилителем 9 низкой частоты и детектируется прецизионным линейным низкочастотным детектором 10.10Выпрямленные детекторами 7 и 10 напряжения измеряются образцовым вольтметром постоянного тока,Для определения нелинейности выпрямленное напряжение ва выходе проверяемого детектора 7 и амплитуду низкочастотной огибающей высокочастотного напряжения на ЬС-контуре измеряют дважды (до и после шунтирования ЬС-контура резистором 12).В соответствии с формулой (10) вычисляют параметры:для незашунтированного ЬС-контура измеренная амплитуда огибающей;выпрямленное (постоянное)напряжение на выходе про- З 0веряемого детекторапостоянная;- измеренная амплитуда огбающей;- выпрямленное напряжениена выходе детектора 7ый детектор 7 линето должно выпол 3Если же дц Ф 0 (характеристик амплитудного детектора нелинейна) ДС Ф ЫС .Разделив уравнения освободимся от постоя 18 6значения амплитуд на 1,С-контуре соответственно ц и ц,и погрешностьДЦ амплитудного детектора 7, можно уравнение (14) переписать в виде ЯДС Цм Ц (1 -ДПц )ДС ЦЦ 1 - дЦ Ц Так как при шунтировании ЬС-контура значение емкости контура С, удовлетворяющее условию резонанса, не изменяется согласно (4), то и отклонение ДС фактической емкости С в контуре от резонансного значения Сг остается постоянным, поэтому на основании уравнения (10) имеем Откуда получаем расчетную формулу ДЦ ДС)ОО где ци ц - измеренные значенипостоянных напряже ний на выходе детектора 7 соответПме Ду )Пм П:ао где Б и П Формула изобретения 20 Составитель В.ДрачевТехред И.Дидык Корректор Г.Решетник Редактор В.Данко Заказ 7549/45 Тираж 711 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 9 14569изменения напряжения на контуре (дои после шунтирования) Действительно,при и = 1 и- + оо имеем 51)со г Онюв -фЗ , так как ф -О,П Ф ОноОчевидно, чтобы при отключении . шунтирующего резистора происходило заметное изменение напряжения на 1 О ЕС-контуре, необходимо выполнение условия п2 или пс 42, а нагруженная добротность ЕС-контура должна . существенно возрастать, например в 2-3 раза, чего можно легко добить ся, используя емкостную связь контура с генератором. Способ определения линейности высокочастотного амплитудного детектора, основанный на подаче на вход амплитудного детектора высокочастотного напряжения и измерении выпрямленного напряжения на выходе детектора при различных значениях амплитуды входного сигнала, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности, на, вход детектора пода, ют промодулированное по амплитуде высокочастотное напряжение и измеряют значение выпрямленного напряжения при двух значениях глубины модуляции, при этом дополнительно измеряют амплитуды низкочастотной огибающей и высокочастотного напряжения, а о линейности характеристики амплитудного детектора судат по величине погрешности, которую вычисляют по фор- муле- измеренные значения постоянных напряжений на выходе детектора соответственно при различных значениях глубины модуляции входного сигнала;- измеренные амплитуды низкочастот" ной огибающей вы-сокочастотного напряжения при различных значениях глубины модуляции.