Устройство для измерения скорости изменения и девиации частоты сигнала с линейной частотной модуляцией

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ И ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ СИГНАЛА С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ , содержащее последовательно соединенные блок задержки, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовьй детектор, второй .вход которого подключен к выходу генератора, и осцилограф , вход блока задержки подключен к первой входной шине устройства, отличающееся тем, что с целью повьшения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый гетеродин, первый дополнительный смеситель и первый фильтр, последовательно соединенные второй гетеродин, второй дополнительный смеситель , второй фильтр, первый электронный ключ и периодометр, последовательно соединенные второй элект:ронный ключ и интегрирующая цепь, последовательно соединенные дополнительный блок задержки и третий электронный ключ, последовательно соединенные блок регулируемой задержки и блок формирования интервала C4eta, а также частотомер, вход которого подключен к выходу генератора, вход последнего соединен с выходом интегрирующей цепи, вход которой соединен с первым входом осциллографа, второй вход которого подключен к выходу блока формирования интервала счета и к второму входу первого электронного ключа, при этом второй вход первого дополнительного смесителя соединен с входом блока задержки, выход первого фильтра g соединен с вторым входом смесителя, второй вход второго дополнительного л смесителя подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, первьй вход второго электронного влюча соединен с выходом третьего электронного ключа , выход фазового детектора подключен к второму входу второго электронного ключа, вход блока регулируемой задержки соединен с. синхронизирующим входом осциллографа.и с выходом tn дополнительного блока задержки, вход которого соединен с второй входной о со шиной устройства, а второй вход третьего электронного ключа соединел с третьей входной.шиной устрбйства .

СОКИ СОВЕТСКИХ

CON

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1095090 A ш С 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3529092/18-2 1 (22) 28. 12. 82 (46) 30.05.84. Бюл. № 20 (72) А.А.Андреев и Н.А.Любимова (53) 621.317(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 652500, кл. G 01 R 23/00, 1978.

2. Electronics Letters, т. 2, 1966, ¹ 2, с. 50-57 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ И ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ

СИГНАЛА С ЛИНЕЙНОЙ ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащее последовательно соединенные блок задержки, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, второй .вход которого подключен к выходу генератора, и осцилограф, вход блока задержки подключен к первой входной шине устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные первый гетеродин, первый дополнительный смеситель и первый фильтр, последовательно соединенные второй гетеродин, второй дополнительный смеситель, второй фильтр, первый элект-. ронный ключ и периодометр, последовательно соединенные второй элект. ронный ключ и интегрирующая цепь, пос ледовательно соединенные дополнительный блок задержки и третий электронный ключ, последовательно соединенные блок регулируемой задержки и блок формирования интервала счеТа, а также частотомер, вход которого подключен к выходу генератора, вход последнего соединен с выходом интегрирующей цепи, вход которой соединен с первым входом осциллографа, второй вход которого подключен к выходу блока формирования интервала счета и к второму входу первого электронного ключа, при этом второй вход первого дополнительного смесителя соединен с входом блока задержки, выход первого фильтра соединен с вторым входом смесителя, второй вход второго дополнительного смесителя подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, первый вход второго электронного влюча соединен с выходом третьего электронного ключа, выход фазового детектора подключен к второму входу второго электронного ключа, вход блока регулируемой задержки соединен с синхронизирующим входом осциллографа.и с выходом дополнительного блока задержки, вход которого соединен с второй входной шиной устройства, а второй вход третьего электройного ключа соединен с третьей входной. шиной уст рбйс тв а.

1095090

4

Изобретение относится: к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения параметров .сигнала (скорости изменения частоты, отклонения закона изменения частоты от линейного, девиации частоты) с линейной (или близкой к линейной) частотной модуляцией (ЛЧИ" сигнал).

Известны устройства для измерения девиации и скорости изменения частоты

ЛЧМ-сигнала, содержащие линию задержки и смеситель причем ЛЧИ-сигнал поступает на смеситель как непосредственно, так и через динию задержки Г1 3.

Недостаток этого устройства - низ» кая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для измерения параметров

ЛЧ1 -сигнала, содержащее последова» тельно соединенные блок задержки, смеситель, умножитель промежуточной частоты (УПЧ), фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу генератора и осциллограф, вход блока задержки подключен к первой входной шине устройства Г2 ).

Недостатком известного устройст-, ва является. низкая точность измерения скорости изменения частоты.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается" тем, что в устройство для измерения скорости изменения и девиации частоты сигнала с линейной частотной модуляцией, содержащее последовательно соединенные блок задержки, смеситель, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, второй вход которого подключен к выходу генератора, и осциллограф, вход блока задержки подключен к первой входной шине устройства, введены последовательно соединенные перВый гетеродин, первый дополнительный смеситель и первый фильтр, последовательно соединенные второй гетеродин, второй дополнительный смеситель, второй фильтр, первый электронный ключ и периодомер, последовательно соединенные второй электронный ключ и интегрирующая цепь, последовательно соединенные дополнительный блок задержки и третий

: электронный ключ, последовательно

f0

45 соединенные блок регулируемой задержки и блок формирования интервала счета, а также частотомер, вход последнего соединен с выходом интегрирующей цепи, вход которой соединен с первым входом осциллографа, второй вход которого подключен к выходу блока формирования интервала счета и к второму входу первого электронного ключа, при этом второй вход первого дополнительного смесителя соединен с входом блока задержки, выход первого фильтра соединен с вторым входом смесителя, второй вход второго дополнительного смесителя подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, первый вход второго электронного ключа соединен с выходом третьего электронного ключа, выход фазового детектора подключен к второму входу второго электронного ключа, вход блока регулируемой за- держки соединен с синхронизирующим входом осциллографа и с выходом дополнительного блока задержки, вход которого. соединен с второй входной шиной устройства, а второй вход третьего электронного ключа соединен с третьей входной шиной устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для измерения скорости изменения и девиации частоты сигнала с линейной частотной модуляцией; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства.

Устройство содержит смеситель 1, блок 2 задержки, первую входную шину 3, первый дополнительный смеситель 4, гетеродин 5, первый фильтр 6, усилитель 7 промежуточной частоты (УПЧ), фазовый детектор 8, второй дополнительный смеситель 9, второй гетеродин 10, второй фильтр 11, первый электронный ключ 12, периодомер 13, второй электронный ключ 14, осциллограф 15, инвертирующую цепь 16, генератор 17, частотомер 18, вторую входную шину 19, дополнительный блок 20 задержки, третий электронный ключ 21, блок 22 регулирования задержки, блок 23 формирования интервала счета, третью. входную шину 24. При этом вход смесителя 1 через блок 2 задержки соединен с входной шиной 3, а второй вход через фильтр 6 - с выходом второго смесителя 4, вход которого соединен с шиной 3, а второй ф3 + г-э

3 10950 вход — с выходом ге те родина 5, выход, смесителя 1 через УПЧ 7 — с входом фазового детектора 8 и смесителя 9, к второму входу которого присоединен выход гетеродина 10, выход смесителя

9 через последовательно соединенные второй фильтр 11 и электронный ключ

12 соединен с входом периодомера 13, выход фазового детектора 8 через электронный ключ 14 — с входами 10 осциллографа 15 и интегрирующей цепи 16, выход которой соединен с управляющим входом генератора 17, выход которого соединен с входами частотомера 18 и вторым входом детек-15 ! тора 8, входная шина 19 через блок

20 задержки соединена с входами управления электронным ключом 21, блоком 22 регулируемой задержки и синхронизирующим входом осциллог- щ рафа 15, выход блока 22 регулируемой задержки через блок 23 формирования интервала счета соединен с вторым входом электронного ключа 12 и вторым входом осциллографа 15, третья вход- 25 ная шина 24 соединена с электронным . ключом 21, выход которого соединен с вторым входом электронного ключа 14.

Устройство работает следующим образом. 30

Исследуемый сигнал поступает с входной шины 3 на блок 2 задержки и смеситель 4. Шиной 3 в зависимости от частотного диапазона может быть высокочастотный разъем или волноводное сочленение. Зависимость частоты исследуемого сигнала от времени представлена на диаграмме 25 (фиг. 2).

Начало ЛЧМ-сигнала задается импульсами (диаграмма 26), поступающими на

40 шину 19, а конец — импульсами (диаг- . рамма 27), поступающими на шину 24.

После преобразования в смесителе 4 и выделения верхней боковой составляющей в фильтре 6 частота исследуемого фЯ сигнала смещается на частоту гетеродина 5 и зависимость частоты сигнала от времени выражена диаграммой 28 (сплошная линия) ° Зависимость частоты ,сигнала от времени на выходе блока 2 задержки представлена на диаграмме 28 пунктирной линией.

Для обеспечения частотной селекции преобразованного сигнала должно выполняться условие f .>W где f г > г частота гетеродина 5, % — девиация частоты.

90 4

На выходе смесителя 1 частота сигнала где f — промежуточная частота; пч — скорость изменения частоты

ЛЧМ-сигнала.

Сигнал с выхода смесителя 1 усиливается в УПЧ 7 и поступает на систему

Ь фазовой автоподстройки частоты (ФАП), образованную фазовым детектором 8, электронным ключом 14, интегрирующей цепью 16 и генератором 17. Строб управления ключом 14 формируется, ключом 21 из сигнала начала модуля- ° ! ции, поступающего с шины 19 через блок 20 для компенсации задержки сигнала от входной шины 3 до входа фазового детектора 8. Импульс управления ключом 14 изображен на диаграмме 29. При размыкании электронного ключа 14 интегрирующая цепь 16 обеспечивает запоминание управляющего напряжения на время паузы в ЛЧМ-сигнале. Вид напряжения на выходе фазового детектора 8 приведен на диаграмме 30. Вид управляющего напряжения на выходе интегрирующей цепи 16 приведен на диаграмме 31.

При наличии синхронизма в системе

ФАП обеспечивается равенство f. y- =

fp, где f ji — частота генератора 17. йч

При надлежащем выборе параметров кольца ФАП это равенство можно распространить на все время наблюдения с необходимой степенью точности.

Частотомер 18 измеряет частоту генератора 17 с необходимыми для исследования точностью и временем осреднения.

Таким образом, среднее значение скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала

f,1г

Р р « Ю

85 где . — время задержки.

Ъ

При известной длительности ЛЧИ-сигнала (ч„ ) девиация частоты

® = Э сР "Ачм 1 где Т чм — длительность ЛЧМ-сигнала.

Определение среднего значения скорости изменения частоты и девиаоср ции частоты % недостаточно для оценки

ЛЧМ-сигнала. На осциллографе 15 наблюдается качественная зависимость скорости изменения частоты ЛЧМ-сигнала от времени. Для измерения мгновенного" значения скорости изменения

5 109509 у сигнал с выхода УПЧ 7 поступает на смеситель 9 и после выделения во втором фильтре 11 его частота

f пч2 f ï4 + f г2 где f г — частота второго гетеродина 5

10.

Знак плюс выбирается прн д1р <— пч

1 и знак минус при а 1 т ., где пч

Йр — необходимая временная разрешающая способность устройства измерения скорости изменения частоты

ЛЧИ-сигнала.

Периодомер 13 измеряет период частоты ЕПч в момент времени й;, определяемый электронным ключом 12 т/+ 1 1 пч ТЪ + <г

" 2 э г

Отсюда скорость изменения частоты на интервале T в момент С и г гг -т,(Ю„-Х„) иI

3 25

Блок 22 регулируемой задержки определяет момент t. â который блок

23 формирования интервала счета подключает вход периодомера к выходу второго фильтра 1 1 для измерения Зр периода Tä.

Индикация на осциллографе 15 напряжения с выхода фазового детектора 8 и в интервале счета у„ с выхода блока 23 позволяет производить 35 измерение г в интересующие моменты времени.

Предлагаемое устройство позволяет с точностью, определяемой погрешностью стандартного электронно-счет- 4р ного частотомера, стабильностью

0 Ь частот гетеродинов и блока эадержкй, определить среднее значение скорости изменения и девиации частоты ЛЧИ-сигнала, по осциллографу. наблюдать качественную зависимость скорости изменения частоты от времени; определить с точностью, определяемой погрешностью стандартного электронно,счетного частотомера в режиме измерения периода сигнала, стабильностью гетеродиной и блока задержки, "мгновенное" (среднее за малый интервал .

Т„) значение скорости изменения частоты ЛЧИ-сигнала в моменты t,, выбираемые оператором, причем временная разрешающая способность при этом измерении может быть обеспечена достаточно малой и не зависит от величины задержки сигнала блока задержки, а ограничивается дискретностью периодомера.

По сравнению с,известным предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения как среднего значения скорости изменения частоты, так и "мгновенного" значения скорости и изменения частоты в моменты времени, выбираемые оператором, а также довести временную разрешающую способность при измерении скорости изменения частоты до предельно малых значений, определяемых выбранным типом периодомера. Кроме того, повышение точности измерения и разрешающей способности по времени не требует увеличения задержки сигнала в блоке задержки, что особенно важно при контроле ЛЧМ- сигналов в СВЧ-диапазоне., где реализация больших задержек сигнала связана с большими техническими трудностями.

1095090

Рис. 1

gggggg Заказ 3587/26 Тираж 711 Подиасыое анднад ПНП "Патент", г.унгород, гд.Паоеатнад, 4