Устройство для измерения амплитудных и фазовых искажений сигнала в нелинейных четырехполюсниках

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДНЫХ И ФАЗОВЫХ ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛА В НЕЛИНЕЙНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАХ, содегйкащее генератор шума и последовательно соединенные сумматор и клем мы для подключения исследуемого четы рехполюсника, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности , в него введены генератор сигнала , гетеродин, первый и второй перемножители, первый, второй и третий полосовые фильтры, фазовый детек тор, детектор огибакицей, первый и второй измерители напряжения при этом генератор сигнала соединен с одним входом сумматора и одним входом первого перемножителя, ко второму входу которого подключен выход гетеродина, выход первого перемножитепя через второй полосовой фильтр соединен с одним входом второго перемножителя , ко второму входу которого через первый полосовой фильтр подключен к одной клемме для подключения выход исследуемого чeтыpexпoJ;юc ника, второй перемножитель выходом соединен со входом третьего полосового фильтра, выходом соединенного со входом детектора огибающей и одним входом фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу, гетеродина, к выхода детектора огибающей и фазового детектора подключены первый и второй измерители напряжения соответственно, выход генератора шума подкпючен ко второму входу сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

ИЕ (11) зЮ G 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К A8T0PCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3599870/24-21 (22) 02.06.83 (46) 30. 1 2. 84. Бюл. Р .48 (72) А.А. Бурцев, А.О. Вариводский, В.Г.Кизевич и В.А.Чердынцев (71) Минский радиотехнический институт (53) 621.317.353. 1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 390464, кл . С 01 R 29/00,,1973.

2. Авторское свидетельство СССР

В 361449, кл. G 01 R 29/00, 1973 (прототип) . (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

АМПЛИТУДНЫХ И ФАЗОВЫХ ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛА В НЕЛИНЕЙНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАХ, содержащее генератор шума и последовательно соединенные сумматор и клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор сигнала, гетеродин, первый и второй перемножители, первый, второй и тре, тий полосовые фильтры, фазовый детектор, детеКтор огибающей, первый и второй измерители напряжения, при этом генератор сигнала соединен с одним входом сумматора и одним входом первого перемножителя, ко второму входу которого подключен выход гетеродина, выход первого перемножителя через второй полосовой фильтр соединен с одним входом второго перемножителя, ко второму входу которого через первый полосовой фильтр под— ключен к одной клемме для подключения выход исследуемого четырехполюс- ника, второй перемножитель выходом соединен со входом третьего полосового фильтра, выходом соединенного со входом детектора огибающей и одним входом фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу, гетеродина, к выходам детектора огибающей и фазового детектора подклю- . чены первый и второй измерители напряжения соответственно, выход генератора шума подключен ко второ- му входу сумматора.

1 1132

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения амплитудных и фазовых искажений сигнала, возникающих в нелинейных четырехполюсниках под действием помех.

Известно устройство для измерения фазовых искажений, содержащее первый смеситель, гетеродин, основной узкополосный фильтр, формирова- 10 тель, фазовый детектор, дополнительный фильтр, идентичный основному, второй смеситель, широкополосный фильтр и регистрирующий блок (1) °

Данное устройство позволяет изме- 15 рять флуктуации фазы сигнала, однако оно принципиально непригодно для одновременного измерения амплитудных и фазовых искажений сигнала, возникающих под действием помех. 20

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения искажений, возникающих в нелинейных четырехполюсниках, содержащее генератор шума, к выходу которого под- 25 соединены фильтры, выходы которых подключены ко входу сумматора, выходом соединенного со входом исследуемого четырехполюсника, выход которого соединен с одним входом двумерного статистического анализатооа, второй вход которого соединен с выходом второго фильтра (21 .

Недостаток такого устройства заключается в невозможности прямого измерения фазовых и амплитудных флуктуаций сигнала, возникающих в нелинейных четырехполюсниках под действием помехи.

Цель изобретения — повышение точ" 40 ности измерения амплитудных и фазо- вых искажений сигнала в нелинейных четыр ехполюс никах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, с одержащее генератор шума и последовательно соединенные сумматор и клеммы для подключения ис следуемого четырехполюс-ника, введены генератор сигнала, гетеродин, первый и второй перемножите- 50 ли, и ер вый, вт ор ой и тр етий п олос овые фильтры, фазовый детектор, детектор огибающей, первый и второй из-. мерители напряжения, при этом генератор сигнала соединен с одним вхо-,55 дом сумматора и одним входом первого перемножителя, ко второму входу которого подключен выход гетероди250 2 на, выход первого перемножителя через второй полосовой фильтр соединен с одним входом второго перемножителя, ко второму входу которого через первый полосовой фильтр подключен к одной клемме для подключения выход исследуемого четырехполюсника, второй пер емножитель выходом соединен со входом третьего полосового фильтра, выходом соединенного со входом детектора огибающей и одним входом фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу гетеродина, к выходам детектора огибающей и фазового детектора подключены первый и второй измерители напряжения соответственно, выход генератора шума подключен ко второму входу сумматора.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 сигнала, генератор 2 шума, сумматор

3, исследуемый нелинейный четырехполюсник 4, первый полосовой фильтр

5, гетеродин. 6, первый перемножитель 7, второй полосовой фильтр 8, второй перемножитель 9, третий полосовой фильтр 10, детектор 11 огибающей, фазовый детектор 12, первый измеритель 13 напряжения и второй измеритель 14 напряжения, при этом генератор 1 сигнала подключен к первому входу первого перемножителя 7 непосредственно, а к первому входу второго перемножителя 9 — через последовательно соединенные сумматор

3, исследуемый нелинейный четырехполюсник 4 и полосовой фильтр 5.

При этом выход первого перемножителя

7 через второй полосовой фильтр 8 подключен ко второму входу второго перемножителя 9, выход которого подключен ко входу третьего полосового фильтра 10, выход которого через детектор 11 огибающей подключен к первому измерителю 13 напряжения, а через фазовый детектор 12 — ко второму измерителю напряжения. При этом ко вторым входам первого пере- . множителя 7 и фазового детектора 12 подключен гетеродин 6, а ко второму входу сумматора 3 подключен генератор 2 шума.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал генератора 1 подается на один вход первого

3 11322 перемножителя 7 и на один вход сумматора 3, на второй вход. которого подается колебание генератора 2 шума.

Суммарный испытательный сигнал подается на вход исследуемого нелинейного четырехпояюсника, к выходу которого подключен первый полосовой фильтр 5, отфильтровывающий искаженный сигнал reнератора 1. На второй вход первого перемножителя 7 по- 1О дается колебание гетеродина 6, к выходу первого перемножителя 7 подключен второй полосовой фильтр 8, отфильтровывающий колебание с частотой (f + f< ), которое подается на

C один вход второго перемножителя 9, на второй вход которого подается колебание с выхода второго полосового фильтра, выходной сигнал второго перемножителя 9 подается на третий полосовой фильтр, где отфильтровывается колебание с частотой 1 несущее информацию об амплитуде и фазе сигнала, прошедшего через исследуемый четырехполюсник, которое 25 подается на один вход фазового детектора 12, на второй вход которого подано колебание.гетеродина б. Выходное напряжение фазового детектора 12 представляет собой флуктуавионное напряжение, действующее значение которого измеряется измерителем напряжения 14, одновременно напряжение с выхода третьего полосового фильтра 10 подается на вход де3S тектора 11 огибающей. Действующее значение флуктуационной составляющей выходного напряжения детектора

11 огибающей измеряется измерителем 13.

Применение гетеродина в предлагаемом измерительном устройстве позволяет переносить спектр испытательного сигнала на частоту гетеродина, при этом частота гетеродина выбира- 45 ется меньшей 1 МГц, что дает возможность более точно в сравнении с прототипом измерять амплитудные и фазовые флуктуации. сигнала, прошедшего через исследуемый четырехполюс- 50 ник, возникшие под действием заданной помехи.

Оценим достйгаемую точность по сравнению с прототипом.

Для удобства анализа полосовой 55 фильтр 10, детектор 11 огибающей, фазовый детектор 12 и первый и второй измерители 13 и 14 напряжений

50 4 будем рассматривать в качестве эквивалентного статистического анализатора, тогда отношение сигнала к шуму по мощности на выходе эквивалентного анализатора будет иметь вид вл э (1)

%выл,» Чвхз д

3 где 0

" "3 — отношение сигнала к шуму по мощности на выходе эквивалентного анализатора, — полоса час т от входного

Ф сигнала эквивалентного анализатора, Ь р- — полоса третьего полосово"3 го фильтра.

Для анализатора-прототипа выражение (1) имеет вид

Вл пр

Я выл „3 вх„

Ii) ll ) где л — отношение сигнала к шу.» вхвр му по мощности на входе статистического анализатораа-прототипа; — полоса входного сигнала .пр а нализ ат ор а-прот от ипа;

hf „- полоса частот статистического анализатора.

При одинаковых условиях на входак анализаторов, т.е.

Чвлнр Я вуэ .> в" рр вл,. и при одном и том же времени анализа соотношение для прототипа ь -Й =ьХ

Ан вл Ь сигнала 1

\ а так как измерение проводится не на одной фиксированной частоте, а в некоторой области частот, что позволяет применение гетеродина„то f )д1 04 или Ь4 Ъд1„

4 ю тогда

» с 0 выл.«» выл.

Дисперсия ошибки для этого случая в упрощенном виде имеет вид 2

Ъ р (Э)

5 выл дисперсия ошибки для предлагаемого устройства

Чг где д|„„ = — У fïð 3

1132250 d иб и пред дисперсии ошибки устройства-прототиследовательно, дисперсия оши ки предлагаемого устройства в k раз меньше п

Составитель Н.Михалев

Редактор С.Тимохина Техред А. Кикемезей Корректор Л.Пилипенко

Заказ 9787/39 .Тирал< 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ушгород, ул. Проектная, 4