Устройство для измерения и контроля нелинейности амплитудной характеристики квазилинейных систем

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ АМПЛИТУДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ КВАЗИЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ по авт. св. 974298, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения достЬверности результатов измерения и контроля, оно разделено на передающий и приемный блоки , в передающем блоке генератор измерительного сигнала выполнен в виде генератора псевдослучайного сигнёша с линейной частотной модуляцией и введены первый блок синхронизации, усилитель и аттенюатор, при этом выход генератора измерительного сиг нала объединен с входом блока синхронизации и с входом усилителя, соединенного последовательно с аттенюатором , выход которого подключен к клемме для подключения исследуемой квазилинейной системы, а выход блока синхронизации подключен к управляющему входу генератора измерительного сигнала, в приемный блок введены вспомогательный генератор измерительного сигнала, выполненный в виде генератора всевдослучайного сигнала с линейной частотной модуляцией, и второй блок синхронизации, при этом выход вспомогательного генератора измерительного сигнала объединен с входом блока синхронизации, с входом первого квгщратичного детектора и с одним из входов элемента сравнения, выход блока синхронизации подключен § к управляющему входу вспомогательного генератора измерительного сигнала . 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юще ес я тем, что .первый и второй блоки синхронизации выполне§ ны в виде генератора опорных частот, элемента сравнения фаз и элемента :ж обратной связи, при этом выход генератора опорных частот подключен к одному из входов элемента сравнения фаз, другой вход которого соединен с входом блока синхронизации, выР1 ход элемента сравне,ния фаз через элемент обратной связи подключен к -vl выходу блока синхронизации. О)

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК уд) G 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУД АРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (eu 97429 8 (21) 3537457/18-21 (22) 16. 12.82 (46) 30.06.84. Бюл. Р 24 (72) И.A. Бриедис (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инсти тут (53) 621.317.353. 1(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 974298, кл. G 01 R 23/20, 1981 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ °

И КОНТРОЛЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ АМПЛИТУДНОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ КВАЗИЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ по авт. св. 9 997744229988, о т л и ч а ющ е е,с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и повышения достоверности результатов измерения и контроля, оно разделено на передающий и приемный блоки, в передающем блоке генератор измерительного сигнала выполнен в виде генератора псевдослучайного сигнала с линейной частотной модуляцией и введены первый блок синхронизации, усилитель и аттенюатор, при этом выход генератора измерительного сиг.нала объединен с входом блока синхронизации и с входом усилителя, сое диненного последовательно с аттенюатором, выход которого подключен к

„„Я0„„1100576 А клемме для подключения исследуемой квазилинейной системы, а выход блока синхронизации подключен к управляющему входу генератора измерительного сигнала, в приемный блок введены вспомогательный генератор измерительного сигнала, выполненный в виде генератора всевдослучайного сигнала с линейной частотной модуляцией, и второй блок синхронизации, при этом выход вспомогательного генератора измерительного сигнала объединен с входом блока синхронизации, с входом первого квадратичного детектора и с одним из входов элемента сравнения, выход блока синхронизации подключен к управляющему входу вспомогательного генератора измерительного сигнала.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что.первый и второй блоки синхронизации выполнены в виде генератора опорных частот, Я элемента сравнения фаз и элемента обратной связи, при этом выход генератора опорных .частот подключен к одному из входов элемента сравнения фаз, другой вход которого соединен с входом блока синхронизации, выход элемента сравнения фаз через элемент обратной связи подключен к выходу блока синхронизации .

1100576

Изобретение относится к технике измерений, может быть использовано в автоматизированных системах изме- . рений и контроля трактов и их сос тавных частей в системах передачи с частотным разделением каналов.

Известно устройство для измерения и контроля нелинейности амплитудной характеристики квазилинейных систем, содержащее генератор измерительного сигнала, элемент сравнения, первый и второй квадратичные детекторы, первый и второй усилители с регулируемым коэффициентом передачи, линию задержки, регулируемую линию задержки, первый аналого-циф- 15 ровой преобразователь, выполненный в виде двух ключей, интегратора, блока начальной установки интегратора, двух элементов сравнения, трех триггеров, генератора тактовых им- щ пульсов и элемента И, второй аналогоцифровой преобразователь, выполненный в виде трех ключей, аналогово- го элемента памяти, интегратора, блока начальной установки интегратора, двух элементов сравнения, трех триггеров, генератора тактовых импульсов и элемента И, источник опорного напряжения, блок управления, первый и второй триггеры, первый и второй эле- о менты И, блок пересчета, реверсивный счетчик, блок индикации и первую и вторую клеммы устройства 1 .

Однако данное устройство позволяет проводить измерения и контроль нелинейности амплитудной характеристики лишь сосредоточенных квазилинейных систем и систем, вход и выход которых можно непосредственно подключить к соответствующим клеммам устройства. В частности, данное уст- 40 ройство позволяет проводить измерение и контроль трактов и систем передачи с частотным разделением каналов способом "по шлейфу", но не пригодно для осуществления способа 45 измерений и контроля "по трассе".

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства в виде получения воэможности измерения и контроля нелинейности gg амплитудной характеристики квазилинейных систем с разнесенными в пространстве входом и выходом и ïîâûшения достоверности измерений и контроля путем учета нелинейно-инерцион-55 ных свойств исследуемой квазилинейной системы.

Поставленная цель достигается тем, что устройство разделено на передающий и приемный блоки, в передающем блоке генератор измерительного сигнала выполнен в виде генератора псевдослучайного сигнала с линейной частотной модуляцией и введены первый блок синхронизации, усилитель и аттенюатор, при этом выход генератора измерительного сигнала объединен с входом блока синхронизации и с входом усилителя, сое— диненного последовательно с аттенюатором, выход которого подключен к входу исследуемой квазилинейной системы, а выход блока синхронизации подключен к управляющему входу генератора измерительного сигнала, в приемный блок введены вспомогательный генератор измерительного сигнала, выполненный в виде генератора всевдослучайного сигнала с линейной частотной модуляцией, и второй блок синхронизации, при этом выход вспомогательного генератора объединен с входом блока синхронизации,. с входом первого квадратичного детектора и с одним из входов элемента сравнения, выход блока синхронизации подключен к управляющему входу вспомогательного генератора.

Первый и второй блоки синхронизации выполнены в виде генератора опорных частот, элемента сравнения фаз и элемента обратной связи„ при этом выход генератора опорных частот подключен к одному из входов элемента сравнения фаз, другой вход которого соединен с входом блока синхронизации, выход элемента сравнения фаз соединен с входом элемента обратной связи, а выход элемента обратной связи подключен к выходу блока синхронизации.

На чертеже представлена блок-схема устройства. устройство содержит в передающем блоке 1 генератор 2 измерительного сигнала, усилитель 3, аттенюатор 4 и первый блок 5 синхронизации, включающий в себя генератор 6 опорных частот, элемент 7 сравнения фаз и элемент 8 обратной связи, в приемном блоке 9. - вспомогательный генератор 10 измерительного сигнала, второй блок 11 синхронизации, включающий в себя генератор 6 опорных частот, элемент 7 сравнения фаз и элемент

8 обратной связи, линию 12 задержки, регулируемую линию 13 задержки, элемент 14 сравнения, первый и второй квадратичные детекторы 15 и 16 первый и второй усилители 17 и 18 с регулируемым коэффициентом передачи, первый и второй элементы И 19 и

20, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 21 и 22, первый и второй триггеры 23 и 24, блок 25 управления, блок 26 пересчета, блок

27 опорного напряжения, реверсивный счетчик 28, блок 29 индикации, первую и вторую клеммы 30 и 31 устройства, между которыми включена исследуемая квазилинейная система 32.

В передающем блоке 1 выход генератора 2 измерительного сигнала через последовательно соединенные уси1100576

Устройство работает следующим образом.

В передающем блоке 1 измерительный сигнал от генератора 2 через усилитель 3 и аттенюатор 4, предназначенные для установки заданного уровня сигнала, поступает на вход исследуемой квазилинейной системы 32. В приемном блоке 9 с выхода квазилинейной системы 32 сигнал подается непосредственно на второй вход первого аналого-цифрового преобразователя 21 и через последовательно включенные линию 12 задержки, второй квадратичный детектор 16 и второй усилитель 18 с регулируемым коэффициентом передачи — на второй вход второго аналогоцифрового преобразователя 22.

В аналого-цифровом преобразователе

21 осуществляется преобразование мгновенных значений напряжения на выходе исследуемой квазилинейной системы 32 в числовой эквивалент. Этот числовой эквивалент в виде периодической последовательности импульсов высокой частоты подается на суммирующий вход реверсивного счетчика 28.

В аналого-цифровом преобразователе 22 осуществляется преобразование напряжения, сформированного вторым квадратичным детектором 16, вторым усилителем 18 с регулируемым коэффи-. циентом передачи и линией 12 задержки из сигнала на выходе квазилиней1 ной системы 32. Это напряжение устанавливается равным напряжению на выходе идеальной линейной системы.

После преобразования в преобразователе 22 числовой эквивалент этого напряжения используется в качестве установки, с которой сравнивается числовой эквивалент мгновенного значения напряжения на выходе квазилинейной системы 32, преобразованного блоком 21. Выходной сигнал преобразователя 22 в виде периодической последовательности импульсов высокой частоты подается на вычитающий вход реверсивного счетчика 28.

Для запуска блоков 21 и 22 используется сигнал вспомогательного генератора 10, представляющий собой копию измерительного сигнала с линейной частотной модуляцией, вырабатываемого генератором 2 в передаю щем блоке 1 устройства.

Когерентность сигналов с линейной частотной модуляцией, вырабатываемых генераторами 2 и 10, обеспечивается блоками 5 и 11 синхронизации, выполненными по типовой схеме.

В известном методе обеспечения когерентности работы генераторов линейно-частотно модулированных .сигналов, в смысле поддержания между ними постоянного фазового

65 литель 3 и аттенюатор 4 подключен к выходу передающего блока. Управляющий вход генератора 2 измерительного сигнала подключен к выходу блока .5 синхронизации, который состоит из последовательно соединенных гене- 5 ратора 6 опорных частот, элемента 7 сравнения Фаз и элемента 8 обратной связи, выход которого является выходом блока 5 синхронизации, при этом второй вход элемента 7 сравнения фаз 10 подключен к выходу генератора 2 измерительного генератора. В приемном блоке 9 к управляющему входу вспомогательного генератора 10 измерительного сигнала подключен блок 11 синхронизации, опорный вход которого подключен к выходу генератора 10.

Кроме того, выход генератора 10 подключен к первому входу элемента 14 сравнения непосредственно и к второ- 2 му входу через последовательно соединенные квадратичный детектор 15 л первый усилитель 17. Выход элемента 14 сравнения через последовательно соединенные элемент 19 И и

Регулируемую линию 13 задержки подключен к входам запуска аналоговоцифровых преобразователей 21 и 22, причем информационный вход первого аналого-цифрового преобразователя 21 подключен к выходу объекта измерения непосредственно, а вход второго аналого-цИфрового преобразователя

22 — через последовательно соединенные линию 12 задержки, второй квадратичный детектор .16 и второй уси- 35 литель 18. К опорным входам аналогоцифровых преобразователей 21 и 22 подключен блок 27 опорного напряжения, а их синхронизирующие входы подключены к выходу блока 25 управле- 4Q ния, второй выход которого через первый триггер 23 подключен к второму входу элемента 19 И, а через второй триггер 24 — к третьему входу элемента 19 И, при. этом второй вход первого триггера 23 подключен к третьему выходу блока 25 управления, а второй вход второго триггера 24 через блок 26 пересчета подключен к выходу регулируемой линии 13 задержки. Первый выход первого аналогоцифрового преобразователя подключен к первому входу блока 25 управления, второй вход которого через элемент

20 И подключен соответственно к вторым выходам аналого-цифровых преобразователей 21 и 22, причем третий выход первого аналого-цифрового преобразователя 21 подключен к первому входу реверсивного счетчика 28, к второму входу которого подключен вто-60 рой выход второго аналого-цифрового преобразователя 22. При этом выход реверсивного счетчика 28 подключен к входу блока 29 индикации.

1100576 сдвига в течение времени измерений и контроля, полная фаза линейного частотно-модулированного сигнала меняется по закону

2Т где ш(Ц=ЯН(Ф)- мгновенное значение частоты;

< о — средняя частота; с2У вЂ” полная девиация часто- 10

* Д ты;

Т вЂ .длительность линейноС частотно-модулированного импульса.

В момент времени, 15

t, lllT — < ITI =- 1 2 3 ...

fT

i с

\. приращение фазы сигнала с линейной .частотной модуляцией относительном (второе слагаемое в выражении для полной Фазы) принимает значения, кратные 2)I, и совпадает с точностью до 2 як, где К вЂ” целое число с фазой опорного гармонического колебания с 5 частотой

g ) „т, В идентичных блоках 5 и 11 син- 30 хронизации с помощью элемента 7 сравнения Фаз производится сравнение фаз.линейно-частотного модулированного сигнала и гармонического колебания, вырабатываемого высокостабильным генератором 6 опорных частот.

При наличии сдвига Фаз сигнал ошибки через элемент 8 обратной связи вводится в генераторы 2 и 10 для коррекции их работы таким образом, 40 чтобы уменьшить этот сдвиг фаз.

Таким образом, поддерживается постоянное значение сдвига фаз (когерентность) сигналов, вырабатываемых генераторами 2 и 10.

Для согласования соответствующих моментов времени в цикле работы устройства, в том числе для компенсации постоянной разности фаэ линейно-частотно-модулированных сигналов, вырабатываемых генераторами 2 и 10 измерительного сигнала совместно с блоками 5 и 11 синхронизации, используется линия 12 задержки и регулируемая линия 13 задержки. Импульс запуска на первые входы аналого-цифровых преобразователей 21 и 22 вырабатывается элементом 14 сравнения. при совпадении на его входе мгновенного значения напряжения линейночастотно-модулированного сигнала от 60 вспомогательного генератора 10 и напряжения уровня анализа, Формируемого иэ этого сигнала последовательной цепочкой: первый квадратичный детектор 15 ° — первый усилитель 17 с регу- 65 лируемым коэффициентом передачи.

Установка в исходное состояние, работа и последующий запуск после окончания цикла работы аналоговоцифровых преобразователей 21 и 22 обеспечиваются блоком 25 управления, триггерами 23 и 24, элементами И

19 и 20 и блоком 27 опорного напряжения. Количество циклов работы аналого-цифрового преобразователя задается блоком 26 пересчета и триггером 24. Более подробно работа упомянутых блоков и-элементов рассмот -. рена в основном изобретении.

Результат в виде числового эквивалента, подсчитанный реверсивным счетчиком 28 за Н циклов работы, представляет собой статистическую оценку отклонения амплитудной характеристики исследуемой квазилинейной системы от прямолинейности на заданном уровне анализа, т.е. статистическую оценку отклонения функции условного среднего значения (услов. ного математического ожидания или регрессии) от прямолинейности.

Этот результат выдается на блок

29 индикации, который может иметь шкалу с указанием номинального значения и допустимых границ отклонения амплитудной характеристики в соответствии с нормой. Результаты измерения и контроля могут быть выданы также на внешние устройства счи тывания для использования в качестве данных в автоматизированной системе контроля.

Преимущества предлагаемОго УстРой1 ства перед известным заключаются в том, что введение вспомогательного генератора измерительного сигнала и блоков синхронизации позволяет проводить автоматизированное измерение и контроль нелинейности амплитудной характеристики квазилинейных систем с разнесенными в пространстве входом и выходом. Такими системами явдяются, например, групповые и линейные тракты систем передачи с частотным разделением каналов и однополосной амплитудной модуляции, составляющих основу магистральной сети

Единой автоматизированной сети связи Советского Союза. При этом сохраняются достоинства прототипавысокая точность измерения, обусловленная цифровым спосббом обработки измерительных сигналов.

Достоинством предлагаемого устройства является также применение широкополосного измерительного сигнала с линейной частотной модуляцией чем обеспечивается достижение повышения достоверности результатов измерений и контроля. Если исследуемая квазилинейная система обладает совокупностью нелинейных и инерционных свойств, то измерительный сигнал

1100576

ВНИИПИ Заказ 4576/35 Тираж 711 ПоДпиоиое

ЮЮ ЮЮЮЮЮ4ВЮ ююа юююгюю евююююю и

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, Ул.Проектная, 4 с линейной частотной модуляцией при сравнительной простоте синхронизации работы передающей и приемной частей

1 устройства лучше отражает также особенности передачи реальных рабочих сигналов и тем самым повышает достоверность амплитудной характеристики как характеристики преобразования исследуемой квазилинейной системы.