Способ определения частотных погрешностей масштабных преобразователей

На чертеже представлено устройство для реализации способа.Устройство содержит генератор 1 опорной частоты, перестраиваемый генератор 2 контролируемой частоты, переменные атте нюаторы 3 и 4, образцовый делитель 5 напряжения, образцовый фазовращатель 6, . автоматические переключатели 7 и 8, исследуемый масштабный преобразователь 9 (МП), балансный модулятор 10, широкопо лосный усилитель 11, амплитудный детектор 12, усилитель 13 частоты коммутации, синхронный детектор 14, генератор 15 частоты коммутации, индикатор 16 амплитудной погрешности, фильтр 17 верхних частот, 15 фазовый детектор 18, второй усилитель 19 частоты коммутации, второй синхронный детектор 20, индикатор 21 угловой погреш-, ности, фильтр верхних частот 22, второй балансный модулятор 23. Сущность способа заключается в следу 20 ющем,Сигналы фиксированной опорной частоты 0 = Опсов (в 1+р 1)и перестраиваемой контролируемой частоты 02 =- =Ощ 2 соз (в 2 1+ гр 2)поочередно с низкой частотой коммутации й пропускают черездва параллельных канала, в первый из которых включен исследуемый масштабныйпреобразователь 9 (МП). фиксированнуючастоту в 1 выбирают равной верхней границе йЪ рабочего диапазона частот МП(в 1 = йъ), Перестраиваемую частоту в 2вначале выбирают равной нижней границедиапазона в= (в 2 = вн) Лри этом частоту коммутации Я выбирают в 10-20 раз35меньше нижней границы рабочего диапазона частот МП (Йвн),В первом канале путем периодическойкоммутации сигналов 01 и 02 формируютпримыкающие друг к другу во времени радиоимпульсы первой в и контролируемойЮ частот, которые поочередно проходятчерез исследуемый МП. Амплитуду рэдидимпульсов.с частотой заполнения и 1 устанавливают первым аттенюатором додопустимого уровня входного сигнала МПОз = к 1 о 1 м (в+ ср + ьр), о- ,Т(1)где К 1 - коэффициент передачи первого аттенюатора на опорной частоте в 1,Ьф 1 - фазовый сдвиг, вносимый атте. нюэтором на чэстоте в;Т =-р - йерйосд следования радиоим2 д, ,.:. - . - . пульсов.Амплитуду рэдиоимпульсов с частотойзаполнения в 2 устанавливают вторым эттенюатором до такого же уровня (т.е. К 10 ы(2)где К 2 - коэффициент передачи второго аттенюатора, зависящий от значения контролируемой частоты в 2;Л 2 - фазовый сдвиг; вносимый аттенюатором на частоте а 2.Во втором параллельном канале формируют также примыкающие друг к другу радиоимпульсы, но с противоположнымчередованием опорной и контролируемойчастот. Амплитуду радиоимпульсов с частотой заполнения В 2 устанавливают равнойамплитуде радиоимпульсов 04Т05 = К 2 Цп 2 соз (Щ 1 + 62 + ЛЩ), 0 с 1 ( - .(3)Амплитуду и фазу радиоимпульсов сфиксированной частотой заполнения в 1дополнительно изменяют с помощью образцового усилителя напряжения и образцового Фэзовращателя0 в = К Ко 0 п сов (в 1+ р + Л р) + Лу),- 1 Т,2(0где КО - коэффициент передачи образцовогоделителя напряжения на опорной частотев 1Ь р - фазовый сдвиг., вносимый образцовым фазовращателем на опорной частоте ГФ,Примыкающие друг к другу радиоимпульсы 0 з и 04 проходят через исследуемыйМП с комплексным коэффициентом передачиЬ и)К(в) = К 1+ у(в)1 е (5)где К =К(вн)- модуль комплексногокоэффициента передачи МП на нижней частоте рабочего диапазона аЪ, который полагается равным его активной составляющей;КЪ - К Ину(в) -ф относительЧ внная частотная погрешность МП на контролируемой частоте в рабочего диапазоначастот (внв в.);Лр(в) - угловая (фазовая) погрешность МП на контролируемой частоте в.Амплитуда и фаза радиоимпульса опорной частоты на выходе МП определяетсямодулем и аргументом его комплексного коэФфициента передачи на частоте в 1 = йЪ45 1756842 . 6 где у(в) и Аф(вв)- частотные погрешно- В результате.амплитудного детектирости МП на верхней частоте рабочего диапй-:вания радйоимпульсов обйраэуются видео- зона во: . импульсы-, слтедующиеа С" частотойАмплитуда радиоимпульсов контроли- . коммутации Й, При квадратичной характеруемой частоты определяется составляю ристикедетектсорагамйлитудйвидеоимпульщими комплексного коэффйцгиентта . сов принимаатзнсачения передачи МП на этой частотеЦ,=Ццг 1 Ц,:К+гог 1)кго л=в,Э(.а(ил 1 ал(,а,(.,Цг 1 СОЯ 2 ф, + Я -с .. () 4. ц рсгде "г(в 2)и Лф(й) - частотныепогрешно-" . Юйои. Ц =5 511 1+а я К сК Ксти МЛ на контролируемой частоте в 2.: -далее педеиножаат радиоимпулЬсы 15 гаЬЧМю"гслгодлиЯпг, -"т опорной частоты первого канала с радиоим- .:пульсами контролируемой частоты второго где 2 и з- крутизна преобразования ампканала,:литудного детекторасоответственно на суммгааРной в 1 +В 2 ЙрагзнОСтйой В 1 - в 210"-+(Я,1 ,М,(1, ,к ,20 часттотах;Кз и К - коэффсйцйенгтыуссигления широ" С 05 Я,фЯ +,+,2+,+,оподосного УИЛИВЛй СООТветстврцно ндчастотах д 1 +и 1: Ж.". . соа(ц-СсггЮ,-рг+Мр,-йСрггц(цар Я .":" Выделяют"изйоследователъности аиде-:5 оимпульсов 011 и О 12 прямоугольное напря1- ,.жЕнйет частотыт к"оммутацдииу- -.- г,т .даепи: -,-;-е го-о а радиоймпултьсы контролируемой частоты -: = в. вй Ып М- - с радиоимпульсами опорной частоты " Од%о+(цэтТ:, (9)видеолимпУльсовсчастотгой коммутации Й.Измейяат образцовым делителем наО пряжения амплитуду радиоимпульсов опоро г е 31 - крутизна множительного првобра- ной частоты во втором канале дователя; затвйсящая от частоты перемноже-.исчезновения напряжения 01 з частоты комЯ Сигналов В 1 и в; :;: ., мУтации. ПРиопРесдселеенномзнлачении коэфЛр, Лрз -дополнительный фазовый фициента передачй Ко делителязникающий в процессе перемно напряжения выполняется равенствогналов и зависящий от соотноаше-", .1 +л(в 1) = 1 +7(в 2)Ко, ":. (13)плитуд (коэффициентов пер дачи Учитывая, что вначале устанавливаютстотах в 1 и в 2) . : - :-.в 2 =во, можно считать частотную погрешность модуля коэффициента передачи МПВ результате перемножения радиоим- на нижней границечастотного,диапазона, пульсов формируется новая последователь-близкой к нулю (у(а) =у(вн) = 0) . Тогда ность радиоим пульсов О 9 и 010 с относительное значение частотной погрешзаполнением двумя колебаниями, равными ности модуля МП на верхней границе чассумме и 1 +а и разности в 1 - а опор- . тотного диапазона в 1 =. вной в(" и контролируемой щ частот, - . у(вв) = Ко" (14).: Двухчастотные радиоимпульсы О 9 и 01 о по- . Для ойрегдтеления угловой погрешности очередйо усиливают широткополосным усй- МП из усиленйцх радйоимпульсов 09 и О 1 о лителем до уровня, достаточного")(лЪ" выделяют колебания только суммарной часдетектирования., -- . тоты:дЮю1О="8"6= р ф+Ч, (. Ц) ИЗКОЙ д ЗО НИ Сдвиг, вО жбниЯ Си НЙЯ иХ Эм МП на ча еОдновременно на промежуточной час- Из усиленного усилителем 11 напряжетоте М определяют согласно выражению ния фильтром 17 верхних частот выделяется (13) относительную частотную погрешность сигнал одной суммарнойчастоты, который модуля поступает на первый вход фазового детектойЪ + 1 - Ко 25) 5 ра 18. Непрерывное вспомогательное нау Рl КО 1 . (25 пряжение формируется в третьем канале с где(йЪ) - относительная погрешность на помощью дополнительного балансного смеверхней границе частотногодиапазона;: сителя 23, на входы которого непосредстКо 1 - коэффициент передачи образцово- венно поступают сйгналы генераторов 1 и 2, го делителя напряжения на промежуточной 10 и фильтра 22 верхних частот, выходной сигчастоте сй. нал которого поступает на второй вход фаАналогичным образом определяют час- зового детектоРа 18, В Результате фазового тотные погрешности МП при других значе- детектирования радиоимпульсов суммарниях его коэффициента передачи. При этом: - ной частоты.с использованием вспомогауменьшениекоэффициентапередачииссле тельного сигнала выделяется напряжение дуемого МП, приводящее к значительному частоты коммутации, которое; Усиливается уменьшению амплитуды детектирующих вторым низкочастотным усилителем 19 и сигналов, компенсируется широкополос- ыпряляется вторымсинхроннымдетектоным усилением этих сигналов. Возникаю-. Ром 20 Уравляемым также напряжением щие при этом амплитудно-частотные и 20 генератора 15. Выпрямленное напряжение фазочастотные искажения во входных це- поступает на второй выходной индикатор пях амплйтудного и фазового детекторов,не влияют на точность определения составля- Вначале частоту генератора 2 устанавющих частотной погрешности МП, Отсчет ливают Равной нижнейгранице рабочего этих погрешностей при различных эначени диапазона частот МП 9 и коэффициент делеях койтролируемой частоты производитсяния делителя 5 напряжения изменяют до по образцовым делителюнапряжения и фа- получения. нулевого показания индикатора зовращателю, работающих на опорной фик. Затем изменяют положение фазовращасированной частоте, теля 6 до получения нулевого показания инУстройство работает следующим обра дикатора 21. Относительную частотную зомпогрешность модуля МП 9 на верхней частоАвтоматические переключатели 7 и 8, те рабочего диапазона определяют по форуправляемые гейератором 15 частоты ком- мУле (14) с учетом установленного . мутации, формируют примыкающие друг к коэффициента деления делителя 5, а углодругурадиоимпульсы изсигналов генерато вую частотную погрешность МП 9 на этой ров 1 и 2 с противоположным чередованием частоте определяк 5 т по формуле (23) с учечастоты заполнения импульсов. Аттенюато- том вводимого фазового сдвига. фазовращары 3 и 4 устанавливают необходимый уро-": телем 6, Повышают частоту генератора 2 и вень амплитуд радиоимпулбсов ина Ряде промежуточныхчастотрабочегоди- . выравнивают их амплитуды. Радиоимпуль апазона частот МП 9 изменениями коэффисы в первом канале переходят через иссле- .циента деления делителя 5 напряжения и дуемый МП 9 и поступают на первый вход вводимого фаэовращателем б фазового балансного модулятбра (перемножителя) сдвига восстанавливают нулевые показания 10. Дополнительное изменение амплитуды ийдикаторов 16 и 21. Составляющиечастоти фазы радиоимпульсов опорной фиксйро ной погрешности МП.9 определяют по фор- . ванной частотй во втором канале произво- мулам (24) и (25) с учетом получаемых дят образцовым делителем 5 напряжения и значений коэффициента деления и фазовообразцовым фазовращателем 6, из которого го сдвига образцовых делителя напряжения радиоимпульсы поступают на второй вход" и фаэовращателя, работающих на фиксиробалансного модулятора 10, Радиоимпульсы 50 ванной частоте генератора 1. суммарной и разностной частот усиливают-Использование предлагаемого способа ся широкополосным усилителем 11 и детек- позволяет более полно оценивать частоттируются амплитудным детектором 12 ные свойства МП почастотным изменениям Напряжение частоты коммутации усидчива-модуля и аргументаего комплексного коэф: ется низкочастотным усйлителем 13, вы 55 фициента передачи в широком диапаэойе прямляется синхронным детектором 14, . частот(от 1 кГцдо 10-20 МГц) и кйлиброванкоторый управляется напряжением генера-ным ослаблением до 80-100 дб. В диапаэотора 15, и поступает на первый выходной не частот до (0,5-1) МГц а качестве индикатор 16. образцового фазовращателя испольЗуютиндукционные фазовращатели (БИФ,ПСГи др.), на более высоких частотах -емкостные четырехквадрантные фазовращатели. При малых значениях угловых погрешностей (до 5-10) используютЯС-фазовращатели (интегрирующие и дифференцирующие цепочки с регулируемойемкостью),формула изобретенияСпособ определения частотных погрешностей масштабйых преобразователей по 10авт. св. %1370591, отл ича ю щи йся тем,что, с целью расширения функциональныхвозможностей за счет введения операцийпо определению угловой погрешности в ши-роком динамическом и частотном диапазонах, . формируют непрерывныйвсйомогательный сигнал в дополнительномтретьем канале путем перемножения исходных сигналов опорной и контролируемой частот с последующим выделением колебаний 20с частотой; равной сумме частот опорного иконтролируемого сигналов, выделяют изполученных радиоимпульсов с зайолнениемдвумя колебаниями суммарной и разност - ной частот радиоимпульсы с частотой заполнения; равной сумме частот опорного икойгролируемога сигналов, которые детектируют по фазе по отношению к непрерывному вспомогательному сигналу, выделяют из полученных видеоимпульсов напряжейие частоты коммутации, затем, установив значение частоты контролируемого сигнала на нижней границе диапазона, изменяют во втором канале с помощью образцового фазовращателя фазу опорного сигнала до момента исчезновения напряжения частоты коммутации, изменяя частоту контролируемого сигнала в диапазоне до ее верхней границы, по показаниям образцового фазовращателя определяют угловые погрешности на верхней и промежуточной частотах диапазона по формуледФ( ) =М(ъ)-люгде Лф(йМ) - угловая частотная погрешность при 1-м значении частоты ом контролируемого сйгнала;Ьср(оЪ)- угловая погрешность на верхней границе частотного дйапазона оЪ;Ь ри- фазовый сдвиг, вносимый образцовым фазовращателем нв частоте в, при этом должно выполняться условие, что угловая погрешность на нижней границе частотного диапазона близка к нулю.