Устройство для измерения коэффициента гармоник генераторов стереофонических частотно-модулированных сигналов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК ГЕНЕРАТОРОВ СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные блок модулирующих напряжений и калиброванный фа .зовращатель, -последовательно соединенные стереомодулятор , переключатель, первый генератор частотно-модулированных колебаний, блок измерения девиации частоты, стереодекодер и сумматор , двухканальный стереомодулятор, выходы которого соединены с вторым и третьим входами переключателя, и второй генератор частотно-модулиро ванных колебаний, включенный между вторым выходом переключателя и вторым входом блока измерения девиации час13 y«J SJ|gJli({fek.4 тоты, отличающееся тем, что, с целью автоматизации .измерений, в него введены калибратор - гармоник, включенный между вторым выводом блока модулирующих напряжений и вторьм входом сумматора, последовательно соединенные цифровой блок измерения нелинейных искажений и: вычислительный блок, подключенные к выходу сумматора , и блок управления, соединенньш с калибратором гармоник, двухканальным стереомодулятором, переключателем и вычислительным блоком, причем третий выход блока модулирующих напряжений соединен с входом стереомодулятора и первым входом двухканального стереомодулятора, а ВБКОД (Л калиброванного фазовращателя соединен с вторым входом двухканального,стереомодулятора . 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что калибратор гармоник содержит последовательно соединенные исказитель, полосовой фильтр, фазовршцатель, первый фазо сд инвертор и переключатель, второй вход которого соединен с выходом фа00 зорасщёпителя, третий вход - с выходом полосового фильтра, а четвертый вход через второй фазоинвертор также соединен с выходом полосового фильтра.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 151) G 0 1 К 2 3 / 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ИЬММ Skag

Н ABTOPCHOtAf СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 3583401/18-21 (22) 25.04.83 (46) 07..07.84. Бюл. N - 25 (72) Ю.В. Воронков (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. А.А. Жданова (53) 621.317.353(088.8) (56) 1. Кононович Л.N. Стереофоническое радиовещание. М., "Связь", 1974, с. 130, 2. Авторское свидетельство СССР па заявке N- 3408546/18-21, кл. G 01 R 23/20, 1982 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК ГЕНЕРАТОРОВ

СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ ЧАСТОТНО-NOgYJIMPO-

ВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные блок модулирующих напряжений и калиброванный фа.зовращатель, последовательно соединенные стереомодулятор, переключатель, первый генератор частотно-модулированных колебаний, блок измерения девиации частоты, стереодекодер и сумматор, двухканальный стереомодулятор, вьмоды которого соединены с вторым и третьим входами переключателя, и второй генератор частотно-модулированных колебаний, включенный между вторым вьмодом переключателя и вторым входом блока измерения девиации частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматизации .измерений, в него введены калибратор- гармоник, включенный между вторым вьмодом бло- ° ка модулирующих напряжений и вторым входом сумматора, последовательно .соединенные цифровой блок измерения нелинейных искажений и вычислительный блок, подключенные к вьмоду сумматора, и блок управления, соединенный с калибратором гармоник, двухканальным стереомодулятором, переключателем и вычислительным блоком, причем третий выход блока модулирующих напряжений соединен с входом стереомодулятора и первым входом двухка- Я нального стереомодулятора, а выход калиброванного фааовращателя. соединен й/р

° с вторым входом двухканального сте- С реомодулятора.

2. Устройство по и. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что калибратор гармоник содержит последовательно соединенные исказитель, полосовой фильтр, фазовращатель, первый фазоинвертор и переключатель, второй вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, третий вход — с выходом полосового фильтра, а четвертый вход через второй фазоинвертор также соединен с выходом полосового фильтра.

4 1101

Изобретение относится к области измерительной техники и техники стереофонического радиовещания.

Известно устройство для измерения коэффициента гармоник генераторов стереофонических частотно-модулированных сигналов, содержащее последовательно соединенные источник модулирующего напряжения, стеромодулятор, генератор частотно-модулированных 1О колебаний, измеритель девиации частоты,,стереодекодер и анализатор. гармоник t1) . ,Однако оно имеет низкую разрешающую способность, ограничивающуюся собственными нелинейными искажениями приемной части устройства (измерителя девиации частоты и стереодекодера).

Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для контроля коэффициента гармоник генераторов стереофонических частотно-модулированных сигналов, содержащее блок модулирую- 2 . щего напряжения, выход которого через первый сумматор подключен к первому входу двухканального сумматора, второй вход которого соединен с выхо.— дом блока модулирующих напряжений

30 через последовательно соединенные первый формирователь компенсирующего напряжения и калиброванный фазовращатель, а второй вход первого сумматора соединен через второй формирователь компенсирующего напряжения с выходом блока модулирующего напряжения, причем выход первого сумматора подключен ко входу стереомодулятора, а выходы обоих стереомодуляторов подключены к соответствующим клеммам переключателя, при этом входы первого и второго генераторов частотно-модулированных колебаний подключены к соответствующим клеммам переключателя, а выходы первого и вто

45 рого генераторов подключены к первому и второму входу соответственно блока измерения девиации частоты,. выход которого через последовательно соединенные стереодекодер и второй сум- о матор подключены ко входу. анализатора, спектра, причем второй вход второго сумматора через третий формирователь компенсирующего напряжения подключен к выходу стереодекодера j2) .55

Недостатком известного устройства является отсутствие автоматизации ,измерений.

753 2

Цель изобретения — автоматизация

I ,измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения коэффициента гармоник генераторов стереофонических частотно-модулированных сигналов, содержащее последовательно соединенные блок модулирующих напряжений и калиброванный фазовращатель, последовательно соединенные стереомо-. дулятор,. переключатель, первый генератор частотно-модулированных колебаний, блок измерения девиации частоты, стереодекодер и сумматор, двухканальный стереомодулятор, выходы которого соединены с вторым и третьим входами переключателя, и второй генератор частотно-модулированных колебаний, включенный между вторым выходом переключателя и вторым входом блока измерения девиации частоты, введены. калибратор гармоник, включенный между .вторым выходом блока моду" лирующих напряжений и вторым входом сумматора, последовательно соединенные цифровой блок.измерения нелинейных искажений и вычислительный блок, подключенные к выходу сумматора, и блок управления, соединенный с калибратором гармоник, двухканальным стереомодулятором,переключателем и вычислительным блоком, причем третий выход блока модулирующих напряжений соединен с входом стереомодулятора и первым входом двухканального стереомодулятора, а выход калиброванного фазовращателя соединен с вторым входом двухканального стереомодулятора.

Калибратор гармоник содержит последовательно соединенные исказитель, полосовой фильтр, фазорасщепитель, первый фазоинвертор и переключатель, второй вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, третий вход— с выходом полосового фильтра, а четвертый вход через второй фазоинвертор также соединен с выходом полосового фильтра.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, на фиг. 2 — струк-, турная схема калибратора гармоник.

Устройство содержит блок. 1 модулирующих напряжений, калиброванный фазовращатель 2, стереомодулятор 3, двухканальный стереомодулятор 4,переключатель 5, генераторы 6 и 7 частотно-модулированных колебаний, блок 8 измерения девиации частоты, стерео11017 з декодер 9, сумматор 10, цифровой блок 11 измерения нелинейных искажений, вычислительный блок 12, калибратор 13 гармоник, блок 14 управления.

Первый выход блока 1 модулирующих напряжений соединен последовательно с калиброванным фазовращателем 2 и вторым входом двухканального стереомодулятора 4, второй — соединен последовательно с калибратором 13 1р гармоник и вторым входом сумматора

10, третий — соединен одновременно с первым входом двухканального стереомодулятора 4, выходы которого соединены со вторым и третьим входами . переключателя 5, и с последовательно соединенными стереомодулятором 3, первым входом переключателя 5, бло- ком 8 измерения девиации частоты, стереодекодером 9. первым входом 20 сумматора 10, цифровым блоком 11 измерения нелинейных искажений и вычислительным блоком 12, причем второй генератор 7 частотно-модулированных колебаний включен между вторым выходом переключателя 5 и вторым вхо- дом блока 8 измерения девиации частоты. Блок 14 управления соединен с калибратором 13 гармоник, двухканальным стереомодулятором,4, переключателем 5 и вычислительным блоком 12 °

Калибратор гармоник содержит исказитель 15, полосовой фильтр 16, фазорасщепитель 17, фазоинверторы 18 и 19, переключатель 20.

В нем послед6вательно соединены исказитель 15, полосовой фильтр 16, фазорасщепитель 17, первый фазоинвертор 18 и переключатель 20, второй вход которого соединен с выходом фазорасщепителя, третий вход — с выходом полосового фильтра 16, а четвертый вход через второй фазоинвертор 19 также соединен с выходом полосового фильтра 16.

Устройство работает следующим образом. .Сначала при нижнем положении переключателя 5 с помощью блока 1 модулирующих напряжений, двухканально- 50 го стереомодулятора 4, двух генераторов 6 и 7 частотно-модулированных колебаний в смесителе блока 8 измерения девиации частоты формируют испытательный стереосигнал, модулирую- 5S щее колебание которого равно. сумме модулирующих колебаний на входах двухканального стереомодулятора 4.

53 4

Для этого блок 8 измерения девиации частоты настраивают на суммарную частоту Колебанрй с выходов генераторов

6 и 7 частотно-модулированных колебаний. При настройке на суммарную частоту в законе частотной модуляции колебания в блоке 8 измерения девиа1" ции частоты происхоДит сложение модулирующих стереосигналов, имеющихся в законах частотной модуляции входных колебаний. Поднесущие колебания в этих стереосигналах совпадают по фазе и по амплитуде (это достигается при регулировке двухканального стереомодулятора 4), в этом случае происходит сложение и модулирующих колебаний этих стереосигналов и удвоение амплитуды поднесущего колебания.

При прохождении испытательного сигнала через блок 8 измерения девиации частоты и стереодекодер 9 происходит выделение модулирующего колебания из испытательного стереосигнала. Для измерения коэффициента гармоник модулирующее колебание на выходе источника модулирующих напряжений должно быть синусоидальным.

Собственные нелинейные искажения генераторной части измерителя, содержащей блоки, участвующие в формировании испытательного сигнала, и приемной части, включающей в себя блок 8 измерения девиации частоты и стереодекодер 9, приводит к появлению в модулирующем колебании на выходе .стереодекодера 9 высших гармоник модулирующей частоты.

Обозначим М вЂ” амплитуду первой гармоники модулирующего колебания, Ч вЂ” амплитуду второй гармоники, V> — амплитуду третьей гармоники, М - амплитуду четвертой гармоники и т.д. Блок 11 измерения нелинейных искажений измеряет коэффициент гармоник выходного модулирующего колебания

Однако этот коэффициент характеризует суммарный коэффициент гармоник модулирующего колебания, по которому нельзя определить нелинейные искажения, возникающие отдельно в генераторной и приемной части устройства.

Чтобы разделить эти искажения прежде всего необходимо определить амплиту1101753

Ч =а iх -2@x cos q

2(1

Р где (у — угол между калиброванной гар- моникой и измеряемой.

Цифровой блок 11 измерения нелинейных искажений в этом случае измеряет суммарный коэффициент гармоник

40 кг„Ul (К V„ i =Ч2 +Ч Ч +".

2И) 4с

Из выражений (1) и (2) составим уравнение

z 2 а х -20х coe(g (V«Ч) -Чз-М с

По команде с блока управления в переключателе 20 калибратора 13 гар-. моник происходит переключение входов, и его выходное колебание гармоники ды и начальные фазы высших гармоник модулирующего колебания на выходе устройства. Для этого в предлагаемом устройстве введен калибратор 13 гармоник, в котором из модулирующего S колебания с выхода блока 1 модулирующих напряжений с помощью исказителя

15 и полосового фильтра !6 формируют измеряемую гармонику модулирующего колебания с амплитудой . Начальная фаза этой гармоники на входах переключателя 20 задается равной

0, 90, 180 270 с помощью фазорасщепителя 17 и двух фазоинверторов

18 и 19. Амплитуда колебаний на всех входах переключателя одинакова и равна с1.

Обозначим х — амплитуду измеряемой гармоники. В сумматоре 10 происходит поочередное сложение калиброванных 20 гармоник с измеряемой гармоникой.

Для определенности рассмотрим измерение с помощью предлагаемого устройства второй гармоники модулирующей частоты. В этом случае калибра- 25 тор 13 гармоник формирует вторую гармонику модулирующего колебания с амплитудой а . Гри первом измерении эта гармоника в сумматоре 10 векторно складывается с измеряемой гармо- so никой х с амплитудой а изменяет свою начальную фазу на 180 . В этом случае о

=а +х +2ax co6$

2 2

2(21 и цифровой блок 11 измерения нелинейных искажений покажет новую величину К„ . Аналогично тому, как было составлено уравнение (3), составим новое уравнение: о + х +2 а х cos (р =(k V„) -Ч -Ч -"

Затем снова по команде с блока

14 управления в переключателе 20 калибратора t3 гармоник происходит переключение входов, и его выходное колебание изменяет свою начапьо ную фазу сначала на 90, затем — на

180 . Цифровой блок 11 измерения нелинейных искажений будет показывать новые величины К и Кг . Аналогично описанному составим для этих двух случаев еще два уравнения а ах -2oxsinq=(k„ U„) -Ч -Ч -".

2 2 2

1 2 2 а х i2axeing (Кг Ч,> -"3-ч -".

Из уравнений (3), (5), (6) и (7) можно определить и

2 2

Kr„kr5 к -к

".2 "

Ч (кГ4 кГЪ)

Х=

1о Ь1п Ц ф сР

Обозначим вектором Х = X8

Измерение векторов третьей, четвертой и других гармоник полностью совпадает с измерением вектора второй гармоники, описанным выше, с той лишь разницей, что калибратор гармоник вырабатывает калиброванную величину третьей, четвертой и др. гармоник модулирующего колебания.

Измеренный вектор гармоники на выходе устройства характеризует суммарные нелинейные искажения, возникающие в генераторной и приемной части устройства. Теперь, чтобы разделить нелинейные искажения, возникающие в генераторной части, от нелинейных искажений, возникающих в.приемной части устройства, проводят по

110175 три измерения векторов каждой гармоники.

Сначала по команде с блока 14 управления в духканальном стереомодуляторе 4 отключают модулирующее колебание стереосигнала, поступающее на второй его вход. При этом результирующий испытательный сигнал, формирующийся на входе блока 8 измерения девиации частоты, модулируется толь- 10 ко моцулирующим колебанием, поступающим на первый вход двухканального стереомодулятора. Измеряемый вектор гармоники модулирующего колебания Х1 на выходе устройства вызван нелиней- 15 ными искажениями первого канала генераторной части устройства У1 и нелинейными искажениями приемной час- . ти2: .

«- Ф Ф 3)

У1+Е =Х1 (1P) 20

Затем по команде с блока 14 уп-, .равления в двухканальном стереомодуляторе 4 отключают модулирующее колебание стереосигнала, поступающего г5 на второй его вход. При этом резуль тирующий испытательный сигнал, формирующийся на входе блока 8 измерения девиации частоты, модулируется только модулирующим колебанием, поступающим на второй вход двухканального стереомодулятора 4. Измеряемый при этом вектор гармоники модулирующего колебания Х2 на выходе устройства вызван нелинейными искажениями второго канала генераторной части устройства У2 и нелинейными искажениями приемной части Z 2. Поскольку модулирующее колебание, поступающее на второй вход двухканального стерео-4 модулятора 4, в предлагаемом устройстве отличается от модулирующего колебания поступающего ча его первый

> вход лишь начальной фазой .на задаваемои калиброванным фазо27

3 вращателем 2, то гармоники, возникающие в приемной части устройства, при первом и втором измерениях отличаются также только начальной @азой на угол („= -- и, т.е.7.2 = Ze

3 где 0 — номер измеряемой

Решая систему из трех уравнений (10), (11) и (12),. получаем

1 — "и . Х1-2 х2-Ее Ее = ХЗ

Ж„ п (1+e -Е 1= Х1+ Хг- ХЪ.

Я1 — 1 ъ — "и Y2 7.e = Х2

После этого по команде с блока 14 управления в двухканальном стерео-..

3 8 модуляторе подключают сразу оба модулирующих входа, тогда результирующий испытательный сигнал, формирующийся на входе блока 8 измерения девиации частоты, модулируется суммой модулирующих колебаний, поступающих на входы двухканального стереомодулятора 4.

При сложении двух одинаковых по амплитуде синусоидальных модулирующих колебаний, отличающихся друг от друга только начальной фазой на

2Й получается колебание, имеющее ту

3 н же амплитуду и начальную фазу,=: — ==.А\1 е )=Ае

На выходе устройства снова измеряют вектор гармоники модулирующего колебания ХЗ, вызванный нелинейными искажениями, возникающими в обоих каналах генераторной части устройства

У1 + У2, и нелинейными искажениями, возникающими в приемной части ХЗ.

Поскольку модулирующее колебание испытательного стереосигнала на входе приемной части устройства отличается от модулирующего колебания испытательного стереосигнала при первом измерении лишь начальной фазой

Р. и на угол (1 = вЂ, то гармоники, возникающие в приемной части устройства при третьем измерении, отличаются от гармоник, возникающих при первом измерении, лишь на угол 1д и

Я Ф вЂ” Ф т.е.. 7 3 =2e

-ъ j — в — +

У1 + У2 +Ze = ХЗ . (12) Для 11 = 2 уравнение (13) имеет вид и 2и — — ь

Z(1i Е -Е 1=М Х2-ХЪ

1ie Е =2e

«р

- Х1 + Х2 — ХЗ

Отсюда Z = — — —.-=„— —— E

2е «з

1101753

3 уравнение (13) имеет

Для вид

«ФО

Z(1iе" "-е I= «xg-Л, 12ii 1Т

1Е -е = З

О . Х1+ Х2 — ХЗ

Для П = 4 уравнение (13) имеет вид . SФ i1а . „(1 Е 3 - )=.Х4+Х2-Х3 !

ЯЯ 4Р

1 Е -Е 2е

1О

Х1+Х2-ХЗ

Отсюда 1 -- — — —, 2е .

Расчет амплитуд и начальных фаз по приведенным формулам для каждой гармоники модулирующей частоты и расчет результирующих коэффициентов гармоник осуществляется в вычислительном блоке 12. Укаэанные математичес- 2S кие операции могут быть выполнены с помощью простейших программируемых микрокалькуляторов, например, типа Б3-21.

Таким образом, при нижнем положе- Зр нии переключателя 5 в вычислительном блоке 12 рассчитываются вектора всех гармоник модулирующей частоты, возникающие в приемной части устройства, состоящей из блока 8 измерения девиации частоты и стереодетектора

9, по которым можно, во-первых, рассчитать коэффициент гармоник приемной части устройства, во вторых, используя которые, можно в предлага- 40 емом устройстве рассчитать,коэффициент гармоник генератора стереофонических частотно-модулированных колебаний, состоящего из блока 1 модулирующих напряжений, стереомодулятора 3 и генератора 6 частотно-модулированных колебаний. Для этого по команде с блока 14 управления переключатель 5 устанавливают в верхнее по-. ложение, когда к входу приемной части устройства подключается проверяемый генератор стереофонических час- тотно-модулированных сигналов; в котором стереосигнал совпадает со, стере-,. осигналом, формируемым с помощью первого канала двухканального стереомодулятора 4. Вновь измеряют векторы гармоник модулирующей частоты

Л на выходе устройства, по которым в вычислительном блоке 12 рассчитывают гармоники, возникающие в.гене-. раторе стереофонических частотномодулированных сигналов.

У = Х4 — Е,: (14) по которым и рассчитывают измеряемый коэффициент гармоник генератора стереофонических частотно-модулированных сигналов.

Устройство характеризуется высокой разрешающей способностью измерения, так как в результат измерения коэффициента гармоник генератора стереофонических частотно-модулированных сигналов не входят собственные нелинейные искажения приемной части устройства. Таким образом, устройство сохраняет достоинства известного устройства и позволяет автоматизировать процесс измерения.

1101753

Составитель Н; Михалев

Редактор Н. Данкулич Техред А.-Бабинец

Корректор С. Шекмар

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4, Заказ 4758/29 Тираж 711 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5