Устройство для измерения фазоамплитудных характеристик четырехполюсников

 

Изобретение может быть использовано для автоматического измерения зависимости фазового сдвига на выходе исследуемого четьфехполюсника от изменения амплитуды гармонического сигнала на его выходе. Цель изобретения - повьшение точности измерения при ограниченном времени измерения . Устройство содержит регулятор 1 уровня, генератор 2 синусоидальных сигналов, индикатор 3, счетчик 4,преобразователь 5 фаза - интервал времени , генератор 7 тактовых импульсов. Введение делителей 8 и 9 частоты с переменным коэффициентом деления, блока 10 квантования, счетчика 11 с образованием новых связей между элеа ментами устройства изменяет длительность измерения каждой точки фазо (Л амплитудной характеристики исследуемого четырехполюсника 6 при изменяемой амплитуде сигнала на входе этого четырехполюсника. 1 ил. ю а :о со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК дд 4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3881568/24-21 (22) 11.04.85 (46) 07. 11.86. Бюл. М - 41 (7 1) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Г.Ф.Дегтярев, С.Н.Попов и Г.Г.Красиков (53) 621.3 17.77 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1002980, кл. G 01 К 25/00, 1981.

Витмаер Г.А. и др. Об автоматизации комплексных испытаний фазостабильных устройств. — Труды ф Всесоюзной конференции по радиоизмерениям, Каунас, 197 1, т. 3, с.65-68. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОАМПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ . (57) Изобретение может быть использовано для автоматического измерения

„„SU„„1269049 А1 зависимости фазового сдвига на выходе исследуемого четырехполюсника от изменения амплитуды гармонического сигнала на его выходе. Цель изобретения — повьппение точности измерения при ограниченном времени измерения. Устройство содержит регулятор

1 уровня, генератор 2 синусоидальных сигналов, индикатор 3, счетчик 4,преобразователь 5 фаза — интервал времени, генератор 7 тактовых импульсов.

Введение делителей 8 и 9 частоты с переменным коэффициентом деления, блока 1О квантования, счетчика 11 с образованием новых связей между элементами устройства изменяет длительность измерения каждой точки фазоамплитудной характеристики исследуемого четырехполюсника 6 при изменяемой амплитуде сигнала на входе этого четырехполюсника. 1 ил.

1269049

К, = К„+ 2 m, люсника. номер ячейки; начальный коэффициент передачи регулятора 1 уровня (коэффициент передачи первой ячейки), дБ; шаг квантования уровня испыта30

35 с=2

45

55

Изобретение относится к рл гиоизме— рительной технике и может быть ис— пользовлно для лвтомлти«еского измерения зависимости фазового сдвига нл выходе исследуемого четырехполюсника от изменения амплитуды гарме нического сигнала нл era входе.

Цепь изобретения — гсовышение точности измерения флзолмплитудных характеристик четырехполюсников при ограниченном времени измерения за счет изменения длительности измерения каждой точки фазолмплитудной характеристики исследуемого четырехполюсника при изменяемой амплитуде сигнала на входе того же четырехпоНа чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения флзоамплитудных характеристик четырехполюсников содержит регулятор 1 уровня, генератор 2 синусоидальных сигналов, индикатор 3, первый счетчик 4, преобразователь 5 фаза — интервал времени, исследуемый четырехполюсник 6, генератор 7 тактовых импульсов, первый 8 и второй 9 делители частоты с переменным коэффициентом деления, блок 10 квантования и второй счетчик 11. Сигнальный вход регулятора 1 уровня подключен к выходу генератора 2 синусоидальных сигналов, а управляющий вход объединен с первым входом индикатора 3, управляющими входами делителей 8 и

9 частоты с переменным коэффициентом деления и подключен к выходу первого счетчика 4, вход которого объединен с установочным входом второго счетчика 11 и подключен к выходу второго делителя 9 частоты с переменным коэффициентом деления, импульсный вход которого, в свою очередь, подключен к выходу генератора 7 тактовых импульсов. Один из входов преобразователя 5 фаза — интервал времени подключен к одному из выходов регулятора 1 уровня непосредственно, другой подключен к другому выходу регулятора 1 уровня через исследуемый четырехполюсник 6, а выход преобразователя 5 фаза — интервал времени через блок 10 квантования соединен с импульсным входом первого делителя 8 частоты с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с импульсным входом счетчика 11. Выход счетсгикл 11, н свою очередь, соединен с вторым входом индикатора 3.

Регулятор 1 уровня представляет собой управляемый кодом четырехполюсник с изменяемым коэффициентом передачи. Нличучшие результаты обеспечиваются при выполнении регулятора 1 уровня в виде последовательного соединения ячеек ослабления (усиления), включение и выключение кот рых производится в двоичной системе по выходному коду счетчика 4. Коэффициент передачи каждой ячейки начиная со второй, определяется из выражения где i = 2,3,...,n

К„тельного сигнала, дБ.

Необходимое число ячеек ослабления или усиления п определяется заданным рабочим динамическим Диапазоном

D из выражения

Делители 8 и 9 частоты с переменным коэффициентом деления могут быть выполнены на основе счетчика с управляемой емкостью, счетчика с предварительной записью заданных чисел (ко,дов), совокупности последовательно или параллельно соединенных триггеров делителей частоты. В последнем случае делитель 8 или 9 частоты с пе— ременным коэффициентом деления содержит собственно триггерные делители

12(13) частоты с отдельными выходами и коммутатор (селектор-мультиплексор) 14(15), входы которого соединены с выходами делителя 12(13), В общем случае число выходов делителя

12(13) равно числу уровней квантования (ступеней) N испытательного сигнала. Соотношения коэффициентов деления по выходам делителей 12(13) должны отвечать условию

1269049

Л;,, где Р— коэффициент деления;

i = 1,2...;

N — номер ступени испьп ательного сигнала;

A — уровень испытательного сигнала.

Г!ри шаге квантования 1 дБ коэффи- 10 циенты деления по соседним выходам делителя 12(13) должны отличаться примерно в 1,26 раза, что соответствует ряду: 10, 13, 16,20,25,32,40 и т.д. Указанные коэффициенты деления 15 по выходам делителя 12 (13) могут быть получены комбинацией последовательного и параллельного соединения триггерных делителей частоты. В любом случае входы делителей 12 и 13 20 частоты образуют импульсные входы делителей 8 и 9 частоты с переменным коэффициентом деления, адресные входы мультиплексоров (коммутаторов)

14 и 15 образуют управляющие входы 25 делителей 8 и 9, выходы коммутаторов

14 и 15 образуют выходы делителей

8и 9.

Устройство работает следующим образом. 30

На выходах управляемого регулятора 1 уровня формируются синусоидальные испытательные сигналы, уровень (амплитуда) которых. однозначно оп— ределяется состоянием счетчика 4.

Длительность ступени квантованного испытательного сигнала, в свою очередь, зависит от периода тактовых им— пульсов на выходе генератора 7 и коэффициента деления делителя 9 частоты, определяемого также значением выходного кода счетчика 4 (номером ступени), и равна

Г;;=Р г, где,„ - период тактовых импульсов

TH на выходе генератора 7, Фазовые сдвиги, возникающие в исследуемом четырехполюснике 6 при воздействии на него испытательного сигнала, преобразуются в прямоугольные импульсы (фазовые интервалы), длительного которых по отношению к периоду пропорциональна разности фаз сигналов на входе. преобразователя 5 фаза — интервал времени. Полученные таким образом фазовые интервалы в блоке 10 квантования заполняются счетными квантующими импульсами, коли честно которых B пределах длительности ступени исгп|тательного сигнала после "нормировки" в делителе 8 частоты с переменным коэффициентом деле.— ния подсчитывается счетчиком 11, по выходному коду которого производится вертикальное смещение (отклонение) световой метки на экране индикатора

3. Горизонтальное перемещение метки производится в соответствии с уровнем (номером ступени) испытательного сигнала по выходному коду. счетчика

4. Начальная установка счетчика 11 производится по выходному сигналу (импульсу) делителя 9 частоты одновременно со сменой кода (номера) сту— пени испытательного сигнала, что позволяет обеспечить однозначность показаний индикатора 3 и разности фаз сигналов на входе преобразователя 5.

Пусть измерение фазоамплитудной характеристики (ФЛХ) начинается с минимального уровня испытательного сигнала.. Тогда в соответствии с выходным кодом счетчика 4 выход коммутатора 15(14) связан с выходом де— лителя 13(12) частоты, по которому коэфАициент деления максимален (например Р„ ). Через интервал времени

= ц Г,„на выходе Р, появляется импульс, который проходит через коммутатор 15 на вход счетчика 4.

Выходной код счетчика 4 изменяется, изменяя тем самым уровень испытательных сигналов на выходах регулятора

1 уровня и положение световой метки на экране индикатора 3 (по горизонтали). Одновременно коммутаторы 14 и 15 переключаются на выходы делителей 12 и 13, по которым коэффициент деления меньше (Р„,). Через интервал времени Г„„, = Р,„, . Т.„„ на выходе делителя 13 появляется импульс, который через коммутатор 15 проходит на вход счетчика 4, вызывая очередную смену кода на его выходе и связанные с этим явления в других узлах и блоках измерителя ФАХ. Указанные процессы продолжаются до тех пор, пока счетчик 4 не заполнится, что соответствует максимальному уровню испытательных сигналов, после чего цикл измерения ФАХ возобновляется.

Таким образом, в предлагаемом устройстве одновременно с изменением уровня с помощью делителя 9 с переменным (управляемым) коэффициентом деления производится изменение дли",269 пп = Смаке 11 + а + а + ° ° ° +

1 — а

1 а2

+ аг + a2(Ì- ) = Т

C >oKC

А, А2 где а

А2 АЗ

А;

A i+ 1

Aq, Аа

При заданном времени наблюдения

ФАХ (1 „и = 1и„) выигрыш по точности измерения составляет

Для N ъ1 б„ (! a2)

1

35 где ᄠ— погрешность известного устройства; бп — погрешность предлагаемого устройства.

В динамическом диапазоне испыта тельных сигналов gL = 80 дБ, при шаге квантования уровня ИС m=1 дБ б„

-1

81 (1 — (О 8Э)2 б

П и

45 а при заданной погрешности измерения

ФАХ ("1 = 1, (по(() выигрыш Ilo быстродействию составляет

М(1-а2 )

1 — a2N

ПИ

1ип

При Р 80дБ, m= 1дБ

НИ

N (1-а ) = 16.

Т„„

Для достаточно полного испопьзования потенциальных возможностей предлагаемого устройства практически тельности ступени квантов анного H( пытательного сигнала, соответствующее изменение (с помощью управляемого делителя 8 частоты) значения (веса") импульса, поступающего на вход счетчика 11, что позволяет обеспечить однозначное соответствие показаний индикатора 3 и фазовых сдвигов в исследуемом четырехполюснике б.

1О

Время наблюдения ФАХ в предлагае— мом устройстве при равномерном шаге квантования уровня испытательного сигнала (ИС) (ми 6 цос тато III(l 1«меня "f в . aHII(II I(сти от уровня и(пп и ате.11.(н IY сигналоы длит(21ьност1, п(.р11ых десяти — цв 1!llla7 и ступеней.

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е и и я

Устройство цля измерения фазоамплитудных характеристик четырехполюсников, содержащее регулятор уровня, генератор синусоицальных сигналов, индикатор, первый счетчик, преобразователь фаза — интервал времени, клеммь1 для подключения исследуемого четырехполюсника, и генератор тактовых импульсов„ причем сигнальный вход регулятора уровня подключен к выходу генератора синусоицальных сигналов, а управляющий вход регулятора уровня объединен с первым входом индикатора и подключен к выходу первого счетчика, один вход преобразователя фаза интервал времени подключен к одному из выходов регулятора уровня непосредственно, а другой вход — к второй клемме для подключения исследуемого четырехполюсника, при этом его первая клемма соединена с другим выходом регулятора уровня, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введень(первый и второй делители частоты с переменным коэффициентом деления, блок квантования и второй счетчик таким образом, что импульсный вход первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к выходу преобразователя фаза — интервал времени через блок квантования, а управляющий вход первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления объединен с управляющим входом второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления и подключен к выходу первого счетчика, выход первого делителя частоты с переменным коэффициентом деления соединен с импульсным входом второго счетчика, установочный вход которого соединен с входом первого счетчика и подключен к выходу второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления, а выход — с вторым входом индикатора, причем импульсный вход второго делителя частоты с переменным коэффициентом деления подключен к выходу генератора тактовых импульсов.