Способ определения частотных характеристик генераторов качающейся частоты

СООЗ СОВЕТСКИХФ.ЩМВЮЕЕСИМРЕСПУБЛИН 12 7045 4 С 01 К 29/00 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;ТОРСИОМУ СВИДЕТ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТНЫХХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРОВ КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение может быть использовано для исследования частотныххарактеристик генераторов качающейсячастоты. Цель изобретения - снижениематериальных затрат и расширениечастотного диапазона. Сигнал с выхода генератора качающейся частоты2 подается непосредственно на осциллограф 3, на экране которого производится измерение разницы длин изображений периодов двух синусоидаль ных сигналов, соответствующих максимальному и минимальному значению , качающейся частоты. Измерения производятся при различных значениях частоты модулирующего сигнала и его постоянной амплитуде, Амплитудно- частотная характеристика генератора определяется с помощью вычислений отношений этих разниц к той же, но измеренной при частоте модулирующего сигнала, стремящегося к нулю. Для определения фазово-частотной характеристики на экране осциллографа замеряется длина малой оси эллипса, образуемого точками пересечения линий сигналов генераторов модулирующей 1 и качающейся 2 частот с последующим определением фазовых сдвигов. С целью упрощения измерений перед экраном предлагается устанавливать "маску" с нанесенными на нее соответствующими фигурами, Практические возможности способа ограничиваются лишь характеристиками применяемого осциллографа, 1 з.п. ф-лы, 5 ил1Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования частотных характеристик генераторов качающейся частоты.Несущая частота генератора качающейся частоты Г модулируется по час тоте сигналом, поступающим от гене,ратора модулирующей частоты Г Если этот сигнал имеет синусоидальную форму, то мгновенные значения отклонения качающейся частоты й от .среднего значения частоты Е (несущей частоты) равно Й о дзп( м + фгкч) где дЕ - девиация частоты (д,=2%Е - частота модулирующего сигнала;р - фаза отклонения качающейсягкЧ-частоты. Это отклонение вызывается приложением модулирующего напряжения к входу генератора качающейся частоты 0= Увха(ис + р),где О - амплитуда модулирующегосигнала,Ч - фаза модулирующего сигнала,Зависимость от частоты модуляцииК разности фаз является фазочастотной характеристикой (ФЧХ) генератора качающейся частоты, т.е, под фазовым сдвигомдФ понимается разность между фазой отклонения качающейся частоты от ее несущей и фазой модулирующего сигнала.Целью изобретения является снижение материальных затрат за счет отказа от применения специальных приборов и расширение частотного диапазона.На фиг. 1 представлена блок"схема аппаратуры, используемой при определении амплитудно-частотных характеристик генератора качающейся частоты, на фиг. 2 - схема расположения линий на экране осциллографа при определении амплитудно-частотной характеристики, на Фиг. 3 - блок-схема аппаратуры, используемой при определении фазочастотных характеристик генератора качающейся частоты, на фиг. 4 -схема расположения линий на экранеосциллографа при определении фазочастотной характеристики на фиг, 5 частотные характеристики генераторакачающейся частоты прибора Х 1-46.Схема включает генератор 1 модулирующей частоты, исследуемый генератор 2 качающейся частоты, осциллог раф 3.Способ определения частотных характеристик состоит в следующем.Синусоидальный сигнал, амплитуда которого поддерживается постоянной во.воем диапазоне частот, с выхода генератора 1 модулирующейчастоты подают на вход генератора2 качающейся частоты.С выхода генератора качающейсячастоты модулированный по частотесигнал подают на вход усилителя вертикальной развертки (первого каналаосциллограФа). Частоту горизонтальной развертки подбирают вблизи частоты Г таким образом, чтобы на экране осциллографа умещалось иэображение полного периода сигнала счастотой Г - дй.Горизонтальную развертку устанавливают в режим "ждущая" с минимальнымуровнем срабатывания. Тогда на экране осциллографа будут фиксироватьсясинусоидальные сигналы с различнымипериодами, соответствующими спектру .35 частот от й,. - бЙ до Й + М(Фиг. 2). Так частоте Г, + Ы соответствует синусоида 4 с периодом1- которому на экранеМ 1 И+о40 соответствует размер 1 ; . ЧастотеЕ - М соответствует синусоида 51с периодом Т- и размер.онесущей частоте Й - синусоида 6, период Т - = - и размер ЬоВ результате получим где Ч - скорость движения луча по 55 экрану осциллографа в горизонтальном направлении. модуляции частоты Г Ей соответствует разность1287045 нусоиды М= =е -360 = 0 Збо0 1100ПЧ 71Тогда - К = П яп о или -2 " ц 11К65 .: Й: . 477 делений,2 з 1 пА 2 0,0063Если установить К = 0,01 Ч/деленийто, Бц, = 4,77 Ч.БЧ 7 йВеличину или отклонение линии/луча от вертикали можно сократить в5-10 раз, если снизить частоту развертки таким образом, чтобы на протяжении 10 делений умещалось 5-10 пол15 1 ных периодов. Амплитуда колебанийконца последней 5-й или 10-й синусоиды при прежнем значении девиации качающейся частоты останется неизменной, равной ц./2.20Наконец, можно боковым сторонамквадрата маски придать отклонение от0,1вертикали, равное - й и более, что Амплитудно-частотная и фазочастотная характеристики, определенные с применением предлагаемого способа, представлены на фиг. 5.Точность определения фазовой характеристики зависит от характеристик применяемого осциллографа, величинй относительной девиации частоты, точности и определения положения ли.ний лучей относительно эллипсов маски.При использовании, например, двух- лучевого осциллографа С 1-74, имеющего размеры экрана, равные 10 хб см, оптимальная величина относительно девиации равна 31.Если частота несущей равна, например Г = 1000 Гц, то при коэффициенмте развертки К = 0 1 мс/делений.нзо;.7 Фражение целого периода синусоидального сигнала с такой частотой займет всю длину экрана и равно 10 делениям. Вариация конца синусоиды при девиации, равной О,ОЗК,., составляет 10,3 деления. Если горизонтальной развертке дать десятикратную растяжку, то эта вариация составит +3 деления, а размах 6 делений.Для достаточно близкого совмещения линий луча с вертикальными сторонами квадрата коэффициент отклонения луча Ке, и амплитуда Пч частотно- модулированного сигнала подбираются такими, чтобы отклонениелинии луча от вертикали не превышало ширины луча Ь ц 1 мм при движении его от центра маски до ее верхней границы (т.е.на - = 3 деления).а2Условная длина одного периода синусоиды при десятикратной растяжке равна 100 делениям и соответствует 360 . Отклонение на 1 мм 0, 1 делеУний соответствует углу подъема си 45 5Для того, чтобы предельно упрос- . тить операцию по определению фазовой характеристики прозрачную маску с масштабной сеткой, установленной перед трубкой осциллографа, следует заменить на прозрачную маску, на которой нанесен квадратный контчо со . стороной, равной размеру а , с диагональю квадрата и вписанныкю в квадрат эллипсами, малые оси которых связаны с дискретными (например, через 5 б) значениями величины др формулой4 Р0,707 -а = 81 п ,Р позволяет повысить точность совмещения маски и линий лучей и снизить веБчмличинуЕсли крайние линии лучей совмещены с контуром маски, то погрешность 30 определения фазового сдвига будет восновном определяться погрешностьюфиксации положения точки пересечениялиний лучей относительно эллипсовмаски. Положение каждого из лучей 35 определяется с погрешностью до +1 мм.Поэтому положение точки пересеченияопределяется с погрешностью: +1,41 мм.40Так как размеру в = 30 мм соот 2ветствует фазовый:.сдвиг ЬР = 90,то погрешность определения фазовогосдвига равна й 90 = 4 21,41 ь30 Предлагаемый способ расширяетчастотный диапазон исследования характеристик в область низких частот, нижняя граница которой ограничена 50 лишь параметрами применяемого осциллографа. Верхняя граница так же определяется параметрами осциллографа и для модели С 1-74 она ( 1 МГц,Способ существенно расширяет воэ можности исследования частотных характеристик генераторов качающейся частоты, особенно в области средних и низких значений модулирующей и несущей частоты, не требует применения1287045 0,707 . = здп специальной аппаратуры и материальных затрат, связанных с ее приобретением. Формула изобретения Способ определения частотных характеристик генераторов качающейся частоты, основанный на сопоставлении размеров и формы фигур на экране 10 осциллографа, полученных при подаче на его вход сигнала от генератора качающейся частоты, на вход которого подают синусоидальный сигнал генератора модулирующей частоты, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения материальных затрат и расширения частотного диапазона, определение амплитудно-частотной характеристики производят измерением при 20 различных значениях частоты модулирующего сигнала с постоянной амплитудой разности длин между максимальным и минимальным значениями периода,изображенного на экране осциллографа, у которого горизонтальную раз- верт 1 У устанавливают в режим "ждущая" частоту ее и уровень запуска подбирают таким образом, чтобы на экране умещалось изображение целого 30 периода каждой из семейства синусоидальных кривых, соответствующих различным значениям качающейся частоты,.а коэффициент усиления верти" кального отклонения луча подбирают так, чтобы размах синусоидальных кривых бып близок к вертикальному размеру экрана, а затем вычисляют отношение этих разностей к той же разности, но измеренной при частоте 40 модулирующего сигнала, стремящейся ,к нулю, а для определения фазочастотной характеристики сигнал модулирующей частоты подают на вход второго канала вертикального отклонения 45 двухлучевого осциллографа, устанавливают перед экраном прозрачную маску с нанесенными на ней квадратным контуром с размерами сторон, равными а., близкими к вертикальномУ Раз меру экрана осциллографа, а также с диагональю и эллипсами, вписанными в этот контур, причем размеры малых осей б эллипсов для каждого дискретного значения фазового сдвигался находят из соотношения далее горизонтальную развертку устанавливают в режим "ждущая", а частоту ее и уровень запуска подбираюттак же, как при определении амплитудно-частотной характеристики, чтобы на экране умещалось иэображениецелого периода синусоидального сигнала генератора, после чего у горизонтальной развертки включают растяжку" (например, 10: 1) и смещениемлуча в горизонтальном направленииустанавливают растянутое иэображениеизменяющегося периода синусоидальногосигнала таким образом, чтобы эти колебания занимали середину экрана,затем выходное напряжение генераторакачающейся частоты икоэффициентусиления первого канала вертикального отклонения осциллографа подбираютнастолько большим, чтобы линия лучаотклонялась от вертикали не более,чем на 1 мм у верхней или нижней границы квадрата маски, после чего регулировкой амплитуды модулирующегосигнала девиацию частоты увеличивают до такого значения, при которомлиния луча начинает колебаться впределах, совпадающих с правой и левой сторонами квадрата, а коэффициентусиления второго канала вертикального отклонения подбирают таким образом,чтобы линии луча, соответствующиеминимальному и максимальному мгновенному значению модулирующего сигнала,совпали с верхней н нижней сторонами квадрата, после этого горизонтальную развертку переводят в режим однократного запуска и по положениюточек йересечения линий обоих лучейотносительно эллипсов маски определяют фазовый сдвиг для различныхзначений модулирующей частоты в исследуемом диапазоне частот.1287045 Составитель Ю.МакаревичТехред М.Ходанич Коррек Пилипенко едактор А,Гулько Заказ 7710/4 Тираж 730 . Подписи Государственного комитета СССР елам изобретений и открытий ква, Ж, Раушская наб., д. 4 по 3035, М