Панорамный измеритель частотных характеристик

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Может быть использовано в пaнopa в ыx иирокодиапазонных измерителях частотных характеристик (ИЧХ). Целью изобретения является увеличение быстродействия и динамического диапазона измерений ИЧХ и упрощение его конструкций. В устройство, содержащее индикатор 1, генератор 2, датчик-преобразователь 3 измерительной информации с подключенньм объектом измерения, введены новые связи. Индикатор 1 включает измерительный преобразователь 4, коммутатор 5 каналов, аналого-1щфровой преобразователь 6, цифровое управляющее вычислительное устройство 7. Генератор 2 включает генератор 8 перестраиваемой частоты, перестраиваемый умножитель 9 частоты, коммутатор 10 поддиапазонов, детектор 11 выходного уровня, блок 12 ввода-вывода , блок 13 цифроаналоговой перестройки . Указанная цель достигается за счет введения предварительной калибровки закона перестройки устройства и установки частоты при периодической перестройке частоты с учетом закона калибровки, что позволяет снизить конструктивные и технологические требования к узлам устройства и тем са№да ущзостить их конструкцию. 1 ил. (Л СП О 0 00 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ

РЕСПУ БЛИН

„„SU, 12509 (51)4 G 01 К 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЙЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЯРЫТИЙ (21) 3811622/24-21 (22) 02.10.84 (46) 15.08.86. Бюл. Ф 30 (72) И.А. Ульянычев, P.Ë.Äîâèäàâè÷þñ и В.п. Иикнюнас (53) 621.317(088.8) (56) Технические описания измерителя

КСВН Р2"93. (54) ЛАНОРАХНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТКРИСТЙК (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Иожет быть использовано в панорамных щирокодиапазонных измерителях частотных характеристик (ИЧХ). Целью изобретения является увеличение быстродействия и динамического диапазона измерений

ИЧХ и упрощение его конструкций. В устройство, содержащее индикатор генератор 2, датчик-преобразователь

3 измерительной информации с подключенным объектом измерения, введены новые связи. Индикатор 1 включает измерительный преобразователь 4, коммутатор 5 каналов, аналого-цифровой преобразователь 6, цифровое управляющее вычислительное устройство

7. Генератор 2 включает генератор 8 нерестраиваемой частоты, перестраиваемый умножитель 9 частоты, коммутатор 10 поддиапазонов, детектор 11 выходного уровня, блок 12 ввода-вывода, блок 13 цифроаналоговой перестройки. Указанная цель достигается за счет введения предварительной калибровки закона перестройки устройства и установки частоты при периоди- а ф ческой перестройке частоты с учетом закона калибровки, что позволяет снизить конструктивные и технологичес«ие требования « узлам устройства и и тем самым упростить их конструкцию. ил.

Изобретение относится к радноизмерительной технике н может быть использовано в панорамных широкодиапазонных измерителях частотных характеристик (ИЧХ) радиоустройств. 5

Цель изобретения - увеличение быстродействия и динамического диапазона измерений ИЧХ и упрощение его конструкции путем введения предвари.те.»ьной калибровки закона перестройки устройства и установки частоты при периодической перестройке частоты с учетом закона калибровки, что позволяет снизить конструктивные и технологические требования к узлам устройства и тем самым упростить их конструкцию

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого ИЧХ.

Панорамный ИЧХ содержит соединеннь»е в кольцо индикатор 1, генератор

2 и датчик-преобразователь 3 измерительной информации с. подключенным объектом измерения 3-1 ° Индикатор 1 включает в себя последовательно сое" диненные измерительный преобразователь 4 (ПИ), коммутатор 5 каналов, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6 и цифровое управляюще-вычислительное устройство (ЦУБУ) 7.

Генератор 2 включает в себя последовательно соединенные генератор 8 перестраиваемой частоты (ГПЧ), перестраиваемый умножитель 9 частоты (УЧ), коммутатор 10 поддиапазонов 35 и детектор 11 выходного уровня, а также блок 12 ввода-вывода {БВВ), выходы которого шинами сигналов данных и управления подключены через первый блок 13 цифроаналоговой 40 перестройки (БЦАП) к входам ГПЧ 8 (один вход для перестройки частоты, другие для.переключения его цепей) и входу управления коммутатора 10 и через второй БЦАП 14 входу пере- 45 стройки УЧ 9. Первый сигнальный вход коммутатора 10 через УЧ 9 подключен к первому выходу ГПЧ 8 сигнала перестраиваемой частоты от К до 2f . Второй сигнальный вход ком- 5й мутатора 10 подключен к второму выходу ГПЧ 8 сигнала перестраиваемой частоты от f» до 1, причем f»

Третий выход ГПЧ 8 с сигналом перестраиваемой промежуточной частоты

f, линейно связанной с частотами в диапазоне от f, до 2f соединен с входом БВВ 12, другие входы-выходы которого соединены с соответствующими входами — выходами ЦУВУ 7, От

ЦУВУ 7 к узлам генератора 2 через

БВВ 12 по шинам подводятся цифровые импульсные сигналы данных, адресов и управления (выборка устройства, запись и считывание информации данных по выбираемьи адресам в генераторе 2). Эти сигналы служат для управления функциями генератора 2 °

По тем же шинам ЦУБУ 7 принимает через БВВ 12 от генератора 2 информацию в цифровой форме о значении частоты f и сигналы выполнения команд управления. Кроме того, ЦУВУ 7 управляет также работой всех узлов индикатора 1, выполняет логические операции процессом измерения и операции обработки его результатов, которые выводятся на экран ЗЛТ индикатора 1 в цифровой и графической формах. Состав БВВ 12 включает в себя триггерный счетчик частоты f, шинный формирователь для передачи сигналов шины данных от ЦУВУ 7 на шины данных к БЦАП 13 и 14 и сигналов с выходов счетчика частоты f

»»ч к ЦУВУ 7, а также дешифратор со схемой управления на стандартах цифровых микросхемах. Под действием сигналов шины адресов распределяют сигналы управления от ЦУВУ 7 на шины управления к узлам БВВ 12, БЦАП 13 и

14, БЦАП 13 включает в себя запоминающий регистр данных с цифроаналоговым преобразователем для формирования напряжения перестройки частоты

ГПЧ 8 и запоминающий регистр данных для передачи по выходной шине БЦАП 13 сигналов переключения цепей в ГПС 8 и коммутаторе 10 при переключении поддиапазонов частот генератора 2.

БЦАП !4 включает в себя запоминающий регистр данных с последовательно соединенными цифроаналоговым преобразова» елем и преобразователем напряжения в ток для формирования тока перестройки катушки электромагнита умножителя 9 и его частоты, а также запоминающий регистр данных для переключения цепей преобразователя напряжения в ток с целью выбора рабочей гармоники умножителя 9. ГПЧ 8 включает в себя задающий электрически перестраиваемь»й генератор, например, с помощью варикапа в диапазоне частот f /2 — f . Этот генератор охвачен следящей системой частотной з 1250 автоподстройки частоты использующей преобразование "вниз" диапазона частот f /2 — f в диапазон частот f —

fz /2 с помощью смесителя и генератора фиксированной частоты. Сиг- 5 нал перестраиваемой промежуточной частоты й„ц системы автоподстройки связан линейной функцпей с частотами поддиапазонов f, — f /2 и Хг/2 - f .

Часть сигнала частоты f» подается на третий выход ГПЧ 8 для измерения ее счетчиком частоты в БВВ 12 и передачи результата измерения в ЦУВУ 7.

Поддиапазоны частот f, - и /2 и

f /2 - f в ГПЧ 8 суммируются и

15 сигнал суммарного диапазона частот

Й, — fг подается на второй выход ГПЧ

8.На первый. выход ГПЧ 8 подается сигнал удвоенной (c помощью удвоителя частоты ) частоты задающего генератора в диапазоне частот Т вЂ” 2Е . Умножитель 9 построен на диоде с накоплением заряда с выходным перестраиваемым ферритовым фильтром на гиромагнитном резонаторе. Резонансная частота фильтра УЧ 9 перестраивается током иэ БЦАП 14, который подводится к катушке электромагнита УЧ 9. На выходе УЧ 9 формируется сигнал в диапазоне частот п(Š— 2f )c частотами ЗО гармоник и (где и = 1, 2, 3,...) сигналов и — 2f .Коммутатор 10 поддиапазонов выполнен íà pin-диодах.

Под действием сигнала переключения из БЦАП 13 по команде из ЦУВУ 7 коммутатор 10 подключает к выходу генератора 2 сигналы с частотами

1 4 AH n(f — 2fã) детек вьходного уровня строится по известным схемам. Датчик-преобразователь 40

3 вырабатывает сигналы с частотой генератора 2 с измерительной информацией об измеряемых параметрах объекта 3-1 и преобразует их без искажения измерительной информации в 45 сигналы фиксированной частоты настройки преобразователя 4 в индикаторе 1. Состав, структура и схема соединения датчика-преобразователя 3 зависят от типа параметров и характе- 50 ра измеряемого объекта. Так, например, для измерения частотных характеристик модулей коэффициентов отражения к передачи пассивного четырехполюсника датчик-преобразователь 55 может быть выполнен в виде последовательного соединения основных каналов направленных ответвителей падающей

988 4 отраженной и проходящей волн с оконечной согласованной нагрузкой.

Вход такого соединения подключается к выходу генератора 2, а вторичные каналы всех трех направленных ответвителей через детекторные головки подключаются р"адельно к входам индикатора 1. В разрыв соединения между ответвителями отраженной к проходящей волн включается объект измерения. ПИ 4 содержит m каналов (на чертеже три) усиления сигналов низкой частоты с информацией об измеряемом параметре объекта (поступают с выходов датчика-преобразователя 3), нормирователи их амплитуды с помощью электрически управляемых аттенюаторов и детекторы для выделения измерительной информации на постоянном токе. Выходы каналов ПИ4 с помощью коммутатора 5 каналов, выполненного на микросхемах электрически управляемых интегральных ключей, в определенной последовательности подключаются к сигнальному входу АЦП 6.

АЦП 6 служит для преобразования сигналов постоянного тока с измери- тельной информацией в цифровые информационные сигналы.

Управление функциями ПИ4 (нормирование амплитуды в каналах) коммутатором 5 (выбор каналов) и АЦП 6(организация преобразования и считывание информации) выполняется ЦУБУ 7 по шикам управления.

Панорамный ИЧХ работает следующим образом.

Оператором с передней панели индикатора 1 (на чертеже не показана) задаются частоты полосы перестройки: начальная f ö„ и конечная f„„„ . Рассмотрим случай, когда

f„0> =nf H fкон = 2nfz . После задания значений f „ ц и f ù, ЦУВУ 7 с помощью блоков БВВ 12, БЦАП 13 с учетом информации о частотах f„ установит такие пределы перестройки частоты на первом выходе ГПЧ 8, чтобы ее значение менялось от 2f> до

f . Затем ЦУВУ 7 выполняет калибровку закона перестройки УЧ 9 следующим образом.

На первом выходе ГПЧ 8 ЦУВУ 7 с помощью блоков БВВ 12 и БЦАП 13 ус" танавливает частоту 2fz. Затем ЦУВУ

7 с помощью БВВ 12 подает на входы

БЦАЛ 14 сигнал для выбора первой гармоники умножителя 9 и максималь5 12509 ный код данных для установки резонансной частоты f умножителя 9 вы3 ше значения 2f . Затем код данных на входых БЦАП 14 последовательно уменьшается, уменьшая частоту настройки fq которая приближается к частоте ГПЧ 8 2f . Напряжение на выходе детектора 11 при этом изменяется по закону резонансной кривой фильтра умножителя

9. Это напряжение по команде от

ЦУВУ 7 поступает через коммутатор

5 каналов н АЦП 6 к ЦУБУ 7 для определения и запоминания кода данных

В„ „ „ при котором умножитель 9 настроен на максимальное значение основного резонанса на частоте 2f .Затеи: описанные .операции калибровки повторяются на частоте f (или на любых заранее заданных значениях в интервале f — 2fz) и запоминается код 20

Впми„ Процедура калибровки выполняется на всех рабочих гармониках и умножителя 9, попадающих в заданную оператором полосу перестройки Е„a f „ „ . Затем расчитываются и запоминаются коды В„ для установки резонанс ных частот настройки умножителя 9 на точки частоты ГПЧ 8 f и ее гармо ники в интервале n(fa 21 ). При этом закон перестройки умножи- 36 теля 9 на участках частот Š— 2f2, 2f2- 4 2,...,nfl-2nf2 является линей ным. Коды В„ для настройки умножителя 9 на частоты nfl вычисляются по формуле . 35 (и макс

-B

Ф Г 2 мин (2„ „ 2) ,E!k -ь

28 мин (" макс -hANHl г 2 h какс

На этом калибровка закона перестройки частоты умножителя 9 заканчивается и начинается периодическая перестройка частоты генератора 2 путем периодической установки заранее заданного количества равномерно распределеннык в полосе на f îå точек частоты.

Установка каждой точки частоты

nf выполняется следующим образом. 50

ЦУВУ 7 подает с помощью БВВ 12 сначала код данных в БЦАП 13, соответствующей частоте ГПЧ 8й . Затем

ЦУБУ 7 с помощью БВВ 12 подает в

БЦАП 14 расчнтанный при калибровке 55 код данных В„ и умножитель 9 оказывается настроенным в резонанс на частоте nf тем точнее, чем больше

88 4 было выбрано частот при определенн:-. эакона его перестройки. Сигнал этой частоты поступает на вход объекта н датчик-преобразователь 3 вырабатывает сигналы с информацией об измеряемых параметрах с частотой настройки индикатора 1. Эти сигналы усиливаются, нормируются, детектируются в ПИ 4, проходят через коммутатор 5, преобразуются в цифровую форму в АЦП 6 и после цифровой обработки в ЦУВУ 7 выводятся на экран индикатора 1 в виде кривых и цифра= знаковых символов.

Формула и э обретения

Панорамный измеритель частотных характеристик, содержащий соединенные в кольцо индикатор, генератор и датчик-преобразователь измерительной информации с подключенньа2 объектом измерения, причем индикатор включает в себя последовательно соединенные измерительный преобразователь, коммутатор каналов, аналогоцифровой преобразователь и цифровое управляюще-вычислительное устройство, выходы управления которого подключены к входам управления аналогоцифрового преобразователя, коммута-тора каналов и измерительного преобразователя, а генератор включает в себя последовательно соединенные генератор перестраиваемой частоты, перестраиваемый умножитель частоты, коммутатор поддиапазонов, выход ко" торого является выходом генератора, и детектор выходного уровня, а также блок ввода-вывода, входы которого являются входом генератора, а выходы подключены через первый блок цифроаналоговой перестройки к входам генератора перестраиваемой частоты и входу управления коммутатора поддиапаэонов и через второй блок цифроаналоговой перестройки— к входу перестройки перестраиваемого умножителя частоты, второй сигнальный вход коммутатора поддиапаэонов соединен с вторым выходом генератора перестраиваемой частоты, третий выход которого соединен с вторым входом блока ввода-вывода, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и динамического диапазона измерений измерителя частотных характеристик и упрощения его конструкции, выход детектора выходного уровня соединен с одним из входов коммутатора каналов индикатс. а