Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно модулированных генераторов

)5 0 01 й 23/О ПИСАН ИЗОБ ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1499259, кл. 6 01 й 23/00, 1982.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ ИЛИНЕЙНОСТИ МОДУЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАНН ЫХ ГЕ Н Е РАТО РОВ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано дляизмерения скорости изменения частоты илинейности модуляционных характеристик Изобретение относится к радиоизмеретельной технике.Целью изобретения является расщирениедиапазона измерений устройства.На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока памяти частоты; на фиг,3 - эпюры, поясняющие работу устройства,Предлагаемое устройство (фиг, 1) содержит линию 1 задержки, в управляемых фазовращателей 2, в счетчиков 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот 5, вфазовращателей 6 на 2 ж/в, в управляемых фазовращателей 7, управляемый генератор 8, интегратор 9, суммирующий усилитель 10, частотный детектор 11, электронно-счетный частотомер 12, блок 13 памяти частоты, строб-каскад 14, амплитудный детектор 15, фазовый детектор 16, формирователь 17 импульсов, видеоусилитель 18, вычитающий.Ы 2 1807422 А 1 2частотно-модулированных генераторов. Устройство содержит линии 1, 20 задержки, в управляемых фазовращателей 2, в счетчиков 3 импульсов, смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот, вфазовращателей 6 на 2 л /в, в управляемых фазовращателей 7, управляемый генератор 8 импульсов, интегратор 9, суммирующий усилитель 10, частотный детектор 11, электронно-счетный частотомер 12, блок 13 памяти частоты, строб-каскад 14, амплитудный детектор 15, фазовые детекторы 16, 22, формирователь 17 импульсов, видеоусилитель 18, вычитающий блок 19, фазовращатель 23 на л/2, осциллограф 24. 7 ил. блок 19, линию 20 задержки, интегратор 21, фазовый детектор 22, фазовращатель 23 на дУ 2, осциллограф 24.Блок 13 памяти частоты (фиг.2) содержит сумматор 25, линию 26 задержки, и синхронизируемый генератор 27,При этом устройство (фиг.1) содержит соединенные последовательно смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот,первую линию 20 задержки, первый фазовый детектор 16 и, вычитающий блок 19, последовательно соединенные строб-каскад 14, подключенный к выходу усилителя 5 промежуточных частот, и блок 13 памяти частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора 16 и через фазовращатель 23 на л/2 к второму фазовому детектору 22. Второй вход последнего подключен к выходу первой линии 20 задержки, а выход- к вычитающему блоку 19. последовательно с которым соединены видеоусилитель 18, первый интегратор 21 и осциллограф 24. Второй вход осциллографа, такжекак и второй вход строб-каскада 14, подключен к последовательно соединенным амплитудному детектору 15 и формирователю 17импульсов. Устройство имеет также последовательно соединенные частотный детектор 11, подключенный к выходу усилителя 5промежуточных частот, суммирующий усилитель 10, второй вход которого подключенк выходу первого фазового детектора 16,второй интегратор 9, управляемый генератор 8 и подключенные к его выходу элект-.ронно-счетный частотомер 12, первый иэ гп 15одинаковых счетчиков 3 и первый из в одинаковых фазовращателей 6 на 2 ж/а,остальные афазовращатели соединеныпоследовательно с первым. Кроме того, квыходу каждого иэ них подключено по одному из водинаковых счетчиков 3, прямыевыходы каждого из гп счетчиков 3 подключены к соединенным последовательно одинаковым управляемым фаэоврзщателям 2, аинверсные - аналогично к цепочке управляемых фаэоаращателей 7. Второй входпервого из гп фазовращателей 7 являетсявходом устройства, а второй вход первогоиз гл фазовращателей 2 подключен к входуустройства через линию 1 задержки. Выходы последних из в фазовращателвй 2 и вфазовращателей 7 подключены к входу сме-,сителя 4.В блоке памяти частоты 13 (фиг,2) соединены последовательно синхронизируемый генератор 27, третья линия 26 задержкии сумматор 25, при этом выход сумматорасоединен с входом синхронизируемого генератора, вход сумматора является входомблока памяти частоты, а выход синхронизируемого генератора является выходом этогоблока,В качестве фазовращателей 2 и 7 могутфыть использованы дискретные многоразрядные диапаэонные фаэовращатели с переключаемыми каналами разной длины.Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и нелинейностимодуляционных характеристик чзстотномодулированных генераторов работает следующим образом.Управляемый генератор 8 вырабатывает тактовые импульсы с частотой сле-дования Ь = 0,5 Езда и, где Есдв - смещениечастоты сигнала на одном фаэовращателе; 55и - количество ступеней аппроксимации пилообразной фазовой модуляции на одномфазовращателе, При использовании изве-стных в настоящее время дискретных фазовых модуляторов с числом разрядов управляющего цифрового кода й = 6 количество ступеней аппроксимации может составить и = 2 = 64. Первый иэ и-раэрядныхйдвоичных счетчиков 3, работающий со сбросом при переполнении, осуществляет подсчет тактовых импульсов управляемого генератора 8. Выходные прямой и инверсный коды первого двоичного счетчика 3 подаются в качестве управляющих соответственно на первые дискретные фазовращатели 2 и 7, На высокочастотные входы дискретных фазовращателей 2 и 7 подается соответственно задержанный на линии 1 задержки и неэадержзнный исследуемый ЛЧМ-сигнал, В результате ступенчатой пилообразной фазовой модуляции ЛЧМ-сигнала на дискретных фазовращателях 2 и 7 происходит смещение задержанного и не-, задержанного исследуемых сигналов по ча- . стоте соответственно вверх и вниз на величину Есдв/2. Однако, как показано выше, величина Едв существенно ограничена быстродействием цифровых схем и реально являет.ся недостаточной при больших значениях отклонения частоты исследуемых ЛЧМ-сигналов от линейнОго закона модуляции. Применение двух дискреных фазовращателей 2 и 7 позволяет уменьшить влияние их инерционности нз точность, измерений зз счет уменьшения в двз раза частоты повторения управляющего коде. Работа последующих звеньев, состоящих из счетчика тактовых импульсов и двух дискретных фазовращателей, отличается лишь тем, что на вход счетчике 3 поступают тактовые импульсы, задержанные с помощью фазовращателя 6 нз 2 Фе, При этом каждое последующее звено обеспечивает фазовый сдвиг на одну ступень с задержкой по времени, которая обеспечивается фазовращателем 6 на 2 Фгп. Таким образом, применение а звеньев позволит сократить длительность каждой ступени в е раз. В результате на выходе последних фазовращателей величина Есдв/2 возрастет в а раз (фиг,3; 4), Предельное значение числа звеньев щ определяется быстродействием применяемых дискретных фазовращателей и для реально существующих схем сестееехет щ в в е-200, гдегЕЕсдвЕпр - предельная частота переключения для дискретного фазовращателя порядка 1 ГГц. Однако при такой частоте переключения длительность линейной частоты ступеней аппроксимации закона фазовой модуляции практически равна нулю, т.е, после завершения переходных процессов припервом переключении сразу же начинаются переходные процессы при втором и так далее, Поэтому целесообразно величину частоты переключений выбирать в 2 - 3 раза меньшей Рр, При этом значение в составит 70 - 100. Разнесенные по частоте на величину Рд задержанный и незадержанный ЛЧМ-сигналы перемножаются на,смесителе 4; На выходе смесителя 4 образуются комбинационные частотные составляющие, из состава которых усилителем 5 промежуточных частот выделяется разностная частотная составляющая и через линию 20 задержки подается на входы фазового детектора 16 и фазового детектора 22, Опорное колебание для фазового детектора 16 вырабатывается синхронизируемым генератором 27 блока 13 памяти частоты, запоминающим частоту и начальную фазу сигнала, поступающего на вход с выхода усилителя 5 промежуточных частот через строб.-каскад 14 и сумматор 25 во время разрешающего импульса с формирователя 17 импульсов, открывающего строб-каскад 14. Длительность разрешающего импульса вырабатывается такой, чтобы за это время в блоке 13 памяти частоты установился стационарный режим. Поддержание посто нной частоты синхронизируемого генератора 27 в течение длительности ЛЧМ-радиоимпульса осуществляется с помощью петли само- синхронизации, в состав которой входит линия 26 задержки и сумматор 25. Чтобы не потерять информацию об измеряемых параметрах в начале импульса, сигнал с выхода усилителя 5 промежуточных частот подается на второй вход фазового детектора 16 через линию 20 задержки, время задержки которой равно суммарном времени переходных процессов в смесителе 4 и синхро-. низируемом генераторе 27. Сигнал с блока 13 памяти частоты поступает на второй вход фазового детектора 16. Выходное напряжение фазового детектора 16 пропорционально мгновенной разности фаэ колебаний синхронизируемого генератора 27 и сигнала с выхода линии 20 эадеркки. Вследствие инерционности фазового детектора 16 импульсное напряжение на его выходе имеет выбросы в начале и в конце импульсов (фиг.5,а). Эти переходные процессы, приводящие к потере части информации, а также. амплитудного искакения сигнала на выходе фазового детектора 16 компенсируются на вычитающем блоке 19, Для этого параллельно фаэовому детектору 16 включен аналогичный ему фазовый детектор 22, на который опорный сигнал с блока 13 памяти частоты подается через фазовращатель 23 на ж/2, рабочая точка характеристики фазовращателя 23 иэ положения перемеща ется в положение П (фиг.6), При этом фаэовращатель становится нечувствительным к разности фаэ входного и опорного сигналов, 5 и его выходной сигнал характеризует амплитудные искажения входного сигнала и собственные переходные процессы, Этот сигнал(фиг.5,б) вычитается на вычитающем блоке 19 из выходного сигнала фазового детек- .10 тора 16, Разностный сигнал (фиг.5,в);характеризующий частотные искажения анализируемого ЛЧМ-сигнала, через видеоусилитель 18, интегратор 21 поступает для наблюдения и измерения на осцилло граф 24. Синхронизация осциллографа 24 истроб-каскада 14 осуществляется импульсами с формирователя 17 импульсов, запускаемого передним фронтом огибающей анализируемого ЛЧМ-радиоимпульса, вы деленной амплитудным детектором 15. Так как частота синхронизируемого генератора 27 может изменяться в ограниченных пределах и в установившемся режиме25 принимать лишь дискретные значения, аразностная частоты на выходе смесителя 4при широком диапазоне скоростей изменения частоты анализируемых ЛЧМ-сигналовизменяется в широких пределах, то воэни 30 кает разница частот колебаний на различной входах фазового детектора 16. Этоприводит к ошибкам в измерении как скорости изменения частоты, так и линейностимодуляционных характеристик частотно 35 модулированных генераторов,Изменение разностной частоты и фазысигнала на выходе смесителя 4 при анализе ЛЧМ-сигналов с различной скоростьюизменения частоты компенсируется инер-40 ционной схемой частотно-фаэовой автоподстройки частоты управляемого генератора8, образованной частотным детектором 11,суммирующим усилителем 10 и интегратором 9. При этом изменение частоты сигнала45 на выходе усилителя 5 промежуточных частот вызывает изменение частоты следования импульсов управляемого генератора 8Ь, При этом изменяется частота повторения управляющего кода на выходах счетчи 50 ков 3 Ь = Ь/правная частоте смещенияЛЧМ-сигнала на первых дискретных фа-,зовращателях 2 и 7, а также компенсируется изменение разностной частоты навыходе смесителя 4, следовательно, и раэ 55 личие частот сигналов на различных входахфазового детектора 16, возникающее приизменении скорости изменения частотыанализируемого ЛЧМ-сигнала. При .этом: точность компенсации разности частот колебаний на различных входах фазового де10 20 25 30 35 40 45 50 тектора 16 повышается при сложении на суммирующим усилителе 10 сигналов с частотного детектора 11 и фазового детектора 16, чем обеспечивается частотно-фазовая автоподстройка частоты управляемого генератора 8.Частота управляемого генератора 8 пропорциональна скорости изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала, которую можно определить путем измерения электронно-счетным частотомером 12,Как было показано выше, в отличие отпрототипа, где сдвиг частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала производится с помощью двух дискретных фазовращателей ивеличина частоты сдвига существенно ограничивается быстродействием цифровыхсчетчиков, составляя порядка 10-15 МГц, впредлагаемым устройстве сдвиг частотыосуществляется с помощью 2 а дискретныхфазовращателей, что расширяет диапазонизмерений в в раз по сравнению с прототипом. Существенным отличием является также то, что управляющий код на дискретныефазовращатели поступает со счетчиков, которые производят подсчет импульсов, сдвинутыхдруг относительно друга на 2 л;/а, Синфаэнаязапитка фаэовращателей ведетлишь к снижению числа ступеней пилообразной фэзовоймодуляции анализируемого ЛЧМ-сигнала и,как следствие; к возрастанию уровня боковыхсоставляющих в спектре сигнала, что крайненежелательно, так как существенно снижает точность измерений,Таким образом, цель достигается засчет увеличения частоты сдвига измеряемых сигналов с помощью введенного (а)го звена, составленного иэ фазовращателяна 2 л/а, счетчика и двух дискретных фэзовращателей.Поскольку изобретение не создает экономического эффекта, анализа проведен насравнении ширины диапазона измерений сустройством, по которому получено авт,св.СССР йт 1499259, кл. 6 01 В 23/00, 1987,поскольку оно отвечает необходимым требованиям, предъявляемым к подобным устройствам, и обладает самым. широким изизвестных диапазоном измерений,Кэк показано выше, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеетдиапазон измерений в а рэз шире, где ана практике определяется соотношением2 Рпею = - Е- (рлея - частота переключенияРсдвдискретного фаэовращателя; 1 сдо - величина разноса по частоте сигналов друготносительно друга) и составляет порядка 100. ф о р мул а изобретения Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов, содержащее последовательно соединенные смеситель, усилитель промежу 1 очных частот, первую линию задержки, первый фазовый детектор и вычитающий блок, последовательно соединенные подключенный к выходу усилителя промежуточных частот строб-каскад и блок памяти частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора и через первый фазовращатель к второму фазовому детектору, второй вход которого подключен к выходу первой линии ээдеркки, а выход - к вычитающему блоку, последовательно с которым соединены видеоусилитель, первый интегратор и осциллограф, синхронизирующий вход которого и синхронизирующий вход строб-каскада, подключены к последовательно соединенным амплитудному детектору и формирователю импульсов, при этом амплитудный детектор подключен к входу устройства, а также последовательно соединенные подключенный к выходу усилителя промежуточных частот частотный детектор, суммирующий усилитель, второй вход которого подключен к выходу первого фазового детектора, второй интегратор, управляемый генератор и подключенные к его выходу электронносчетный частотомер и первый счетчик, прямой и инверсный выходы первого счетчика подключены к управляющим входам соответственно второго и третьего дискретных фазовращателей, при этом вход второго фазовращателя является входом устройства. а вход третьего подключен к нему через вторую линию задержки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, внего введены впоследовательно соединенных дискретных фазовращателей, первый из которых подключен к выходу второго дискретного фазовращателя, а последний к первому входу смесителя, а также в - 1 последовательно соединенных дискретных фазовращателей, первый из которых подключен к выходу третьего дискретного фазовращателя, а последний - к второму входу смесителя, управляющие входы первой и второй дополнительных цепочек из адискретных фазовращателей подключены соответственно к прямому и инверсному выходам дополнительно введенных в - 1 счетчиков, входы которых подключены к соответст-. вующим по индексу афазовращателям на 2 л/а, первый из которых подключен к входу первого счетчика, а остальные соединены последовательно.1807422 Составитель М. БатуриТехред М,Моргентал едактор Т, Ф ктор Л. Пилипенко то аэ 1378 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открцтиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/б иэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101