Устройство для измерения многомерных передаточных функций высокочастотных узкополосных нелинейных систем

(19 Н 27/2 га. аагаааааа г ., аа 594 Г ОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ есСССР974СР1981 РК ав а урная фики,(21) 4409053/24-21(71) Новосибирский электротехкий институт(56) Авторское свидетельствоУ 586403, кл. 0 01 Н 29/02,Авторское свидетельство ССгга 1012157, кл. О 01 Н 27/28,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МНОГОМЕРНЫХ ПЕРЕДАТОЧНЫХ ФУНКЦИЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ УЗКОПОЛОСНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХСИСТЕМ(57) Изобретение относится к электро измерениям и может быть использовано для измерения многомерных передаточных функций нелинейных систем, в час ности многополюсников и цепей высокой и сверхвысокой частоты. Цель Изобретение относится к измерительной технике и может использовать ся для измерения многомерных передаточных функций нелинейных систем, в частности многополюсников и цепей высокой и сверхвысокой частоты.Цель изобретения - повышение точности измерения многомерных передаточных функций высокочастотных узкополосных нелинейных систем - достигается за счет безынерционного преобразования смещенного в область изобретения - повышение точности измерения многомерных передаточныхфункций узкополосных высокочастотных нелинейных систем - достигаетсяза счет безынерционного преобразования смещенного в область. жидких частот входного сигнала нелинейной системы при когерентном смещении в областьнизких частот выходного сигнала тойже системы. В устройстве преобразование сигналов осуществляется первым 3и вторым 4 смесителями с общим гетеродином 5, Входной сигнал формируется 1 аг генераторами 1 гармоническихколебаний и сумматором 2. Сигналыс выходов безынерционного нелинейного элемента 6, перестраиваемого полосового фильтра 7, а второго смесителя 4 через первый 11 и второй12 переключатели поступают на входы множителя 8, к выходу которого через интегрстор 9 подключен вольтметр 10. 2 ил. низких частот входного сигнала нелинейной системы при когерентнам смещении в область низких частот выходного сигнала той же системы.На фиг,1 представлена структ схема устройства; на фиг.2 - гра поясняющие его работу.Устройство содержит гаг генераторов 1 гармонических колебаний, сумма тор 2, выход которого является первым входом устройства и подключен к входу первого смесителя 3, .Вход вто 1532887рого смесителя 4 является вторым входом устройства. Опорные входы обоих смесителей подключены к гетеродину 5. К выходу первого смесителя 3 подключены последовательно соединенные безынерционный нелинейный элемент б и перестраиваемый полосовый фильтр 7. Кроме этого, устройство содержит последовательно соединенные умножитель 8, интегратор 9, вольт,метр 10 и два переключателя 11 и 12. Опорный вхдд умножителя 8 подключен к синфаэному или квадратурному выходу .фильтра 7 в зависимости от положе ния переключателя 11, а сигнальный вход умножителя 8 в зависимости от положения переключателя 12 соединен с вторым входом устройства или с выходом блока. Исследуемая нелинейная 20 система 13 подключается между входами устройства.Генератор 1 гармонических колебаний и гетеродин 5 - стандартные генераторы высокой частоты, например 25 Г 4-107.Сумматор 2 может быть выполнен на трансформаторах типа длинной линии.Смесители 3 и 4 могут быть построены, например, на двухзатворном поле 30 вом транзисторе 2 П 306 А с режимными сопротивлениями, включенными в цепях первого и второго затвора, разделительными емкостями и ЬС-фильтром, включенньщ в цепь стока транзистора.Безынерционный нелинейный элемент 6 может быть выполнен по схеме резистивного усилителя, работающего с отсечкой коллекторного тока, на транзисторе ГТ 313 А.40Поласовой перестраиваемый фильтрб реализован по схеме с двойным претобразованием частоты, содержацей интегральные усилители - преобравователи высокой частоты 175 УВ 4, стандартный генератор высокой частоты Г 4107, ЬС-Фильтр, трехдецибельныйнаправленный ответвитель и балластные сопротивления,Умножитель 8 и интегратор 9 представляют собой известные схемы, реа-.лизуемые как на аналоговых, так ициФровых, микросхемах.Вольтметр 10 стандартный прибор,например ВК 7-9.фУстройство работает следующимобразом.От каждого иэ Ы генераторов 1 гармонических колебаний на входы сумматора 2 подается напряжение с амплитудой 1 Б, частотой У, и начальной Фазой Р;,Сумматором 2 Формируется испыта -тельный сигнал 11 , подаваемый на вход нелинейной системы 13 (Аиг,2 а)И 08=",-". ТЗ;соз(ЪК Ь + Ч; ),1 в 1 Комплексная реакция (1) (фиг,2 б) полиномиальной нелинейной системы представлена в виде суммы колебаний комбинационных частот где - суммирование по всем ком=бинационным .частотам: которые задаются набором 1 иэ 2 ЯК неотрицательных целых чисел 11 = =(х,д 1х-И), удовлетворяющих условию,+ х х,+1 1= п, 1 иК, К - порядок измеряемой нелинейной системы; Я (111) - фаэовое слагаемое, определяемое только начальными фазами колебаний испытательного сигнала и независящее от нелинейной, системы, У-(Т) - комплексная амплитуда, оп" ределяемая сечениями многомерной передаточной функцииК,ю -11(1 ) ащ(литудный множитель: 5М -ЙИскомыми величинами являются сечения многомерной передаточной функции Н, порядка и, которые одно значно определяются комплексной амплитудой У(1), Следовательно, для того, чтобы найти многомерную передаточную функцию Н, , необходимо измерить комплексную амплитуду У (1) данной комбинационной частоты Ч(11) на выходе нелинейной системы.Напряжение гетеродина 5 Уг = = У соз(Ъ 1+ Ф) подается на опорныег- г г 20 входй смесителей 3 и 4. Напряжение на выходе однотипных смесителей имеет вид (фиг.2,в,г): 1532887 см ( г) см МК Е 11 е (с дг 1 +, ф+Яф 8325 11 см К,30 Поскольку для узкополосных нели нейных систем интерес представляеткомбинационные частоты в полосе пер.вого порядка, т.е.;:41) ФЮМ(1 )+ ЧОтсюда выражение для комплексного колебания на выходе безынерционного нелинейного элемента примет вид 11 см = К ,Й У(1, еа(1 ) где Псмъ,ц 4 выходное напряжениесмесителей 3 и 4 соответственно; К - модуль коэффициента передасмчи смесителей; сю(11М ) - фаза коэффициента передачисмесителей.Частота гетеродина 5 фиксируется при проведении измерений. Фаза коэффициента передачи смесителей 3,. .,4 4 (Ч; И,.) в общем случае сложным образом зависит от частоты гетеродина и сигнала, что усложняет процесс фазовых измерений многомерной передаточной функции. Однако в случае узкополосных сигналов, когда Ч 2 ---1,Ч+ Ж( (,.) при У = сопз 1 может бытьсм ( (представлена рядом Тейлора по Ч; судержанием первых двух членов: Отсюда- (м М, )йсмь= сл Ь( 1 е гдето =Ю - Чг г 1 ";.= %- г "смсд" Испытательный сигнал Уссмещен-. ный в область низких частот Усм, подается на вход элемента б, инерционностью которого можно пренебречь, так как погрешность фазовьпс измерений мала На выходе блока 6 появляется спектропорных колебаний комбинационных частот (фиг,2 д) 1 фгМ Лайфьэбез(1 и)е где УБ (1 ) - действительная константа; Чг(1)=(1(-(Ч( - Ч+Ч+од+-М) ( И г см ф(см, 1532887 1 ОФормула изобретенияУстройство для измерения многомерных передаточных функций высокочастотных 1 узкополосных нелинейных систем, содержащее М генераторов гарионических колебаний, подключенных через сумматор к первому входу устройства, последовательно соединенные безынерционный нелинейный элемент и полосовой перестраиваемый Фильтр, последовательно соединенные умножи тель, интегратор и вольтметр, а также два переключателя, при этом вход умножителя соединен с выходом первого переключателя, второй вход которого подключен к выходу безынерцион-., ного нелинейного элемента, опорный вход умножителя соединен с выходомвторого переключателя, входы которого подключены соответственно к квадратурному и синфазному выходам полосового перестраиваемого Фильтра,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повьппения точности измерений,в него введены два смесителя и гетеродин, подключенный к опорным входам смесителей, при этом вход первого смесителя подключен к выходу сумматора, а его выход - к входу безынерционного нелинейного элемента,вход второго смесителя является вторым входом устройства, а выход второ"го смесителя подключен к первомувходу первого переключателя.1532887 Составитель А.МихалеТехред Л. Олийнык ректор М. Наро едактор О. Спесивых Заказ 8095/51 тираж 714 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 10