Способ определения времени групповой передачи четырехполюсников и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения в широком частотном диапазоне. Устройство , реализующее способ, содержит широкодиапазонный генератор 1, амплитудный модулятор 2, широкополосный усилитель 3, приемный блок 5, линейньм детектор 6, фазометр 7, модулирую1ций генератор 8, включающий аналого-цифровой преобразователь 17, блок управления 18 и синтезатор 19, опорный генератор 12, блоки 13, 14 и 15 преобразования частоты и фазосдвигатель 16 опорной частоты . В устройство введены измеритель 9 периода, индикатор 10 и генератор 11 развертки. В способе измерений времени групповой передачи с одним амплитудно-модулированным сигналом по сдвигу фазы огибающей группового сигнала на выходе измеряемого объекта в заданном частотном диаСО пазоне измерений сдвиг фазы огибающей группового сигнала поддерживают постоянным и равным заданной величине % путем изменения частоты модуляции Чг с помощью обратной 1C о sj д

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 С 04 F 0 06

3C -"

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3871575/24-21 (22) 15.02.85 (46) 15.!1.86. Бюл. М 42 (72) В.Н, Таранцов и Ф.Н. Петросян (53) 621.317.77(088.8) (56) Соловьев Н.Н. Измерительная техника в проводной связи, ч. II: Связь, 1971, с. 94-102.

Соловьев Н.Н. Измерительная техника в проводной связи, ч. Ш:

Связь, 1971, с. 92, рис. 2.27а . (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ГРУППОВОЙ ПЕРЕДАЧИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к радиоиэмерительной технике. Цель изобретения — повышение точности измерения в широком частотном диапазоне. Устройство, реализующее способ, содержит широкодиапаэонный генератор 1, амплитудный модулятор 2, широкополосный усилитель 3, приемный блок 5, линейный детектор 6, фазометр 7, модулирующий генератор 8, включающий аналого-цифровой преобразователь 17, блок управления 18 и синтезатор 19, опорный генератор 12, блоки 13, 14 и 15 преобразования частоты и фазосдвигатель 16 опорной частоты. В устройство введены измеритель 9 периода, индикатор 10 и генератор 11 развертки. В способе изме- рений времени групповой передачи с одним амплитудно-модулированным сигналом по сдвигу фазы огибающей группового сигнала на выходе измеряемого объекта в заданном частотном диапазоне измерений сдвиг фазы огибающей Ю группового сигнала поддерживают постоянным и равным заданной величине Ч путем изменения частоты модуляции Я с помощью обратной

1270742 связи по частоте, при этом период частоты модуляции пропорционален искомому результату г.„р (ld)=аТ(), где t,ð (У) — время групповой передачи измеряемого сигнала; (J — теку-щая частота измерений; а — коэффи— циент пропорциональности, равный

<,/360 ; Ч вЂ” заданная постоянная величина сдвига фазы огибающей группового сигнала; Т() — период частоты модуляции Я ; Я вЂ” текущее значение частоты модуляции. Использование способа измерения времени групповой передачи обеспечивает повышение точности измерений в расширенном диа,пазоне частот измерительного сигна-! ла, а также автоматизирует иэмериИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения времени групповой передачи четырехполюсников, например, высокочастотных линий свя- 5 зи, линий задержки, фильтров и т.п.

Цель изобретения — повышение точности измерения в широком диапазоне изменения текущей частоты Х(ю) измерительного сигнала при неизвестной

ФЧХ измеряемого объекта.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, реализующего спо— соб определения времени групповой передачи четырехполюсника; на фиг, 2 — 1 схема управляющего модулятора.

Устройство, реализующее предлагаемый.способ, состоит из широкодиапазонного генератора 1, амплитудного модулятора 2, широкополосного усили- 2б теля 3, измеряемого объекта 4„ приемного блока 5, линейного детектора 6, фазометра 7, модулирующего генератора 8, измерителя 9 периода, осциллографического индикатора 10,,генератора 11 развертки, опорного генератора 12, первого, второго и третьего блоков 13, 14 и 15 преобразования частоты и фазосдвигателя t6 опорной частоты. 16

Иодулирующий генератор 8 содержит аналого-цифровой преобразователь 17, блок 18 управления и синтезатор 19 частоты. тельный процесс. При этом иэмериE тельный прибор испсльзуется в ка1 честве ноль-индикатора, осуществляющего автоматическое управление высокостабильной частотой 2 синтезатора частоты. Введение дополнительных преобразований по частоте позволяет выполнять сравнение фазовых сдвигов на фиксированной частоте опорного колебания. При этом полосу пропускания канала сравнения фазовых сдвигов можно, уменьшить до десятков герц

Отношение сигнал/шум существенно возрастает, чем и обеспечивается повышение чувствительности, а в конечном итоге и точности измерения.

2 с.и . 3 з.п. ф — лы, 2 ил.

Выход широкодиапазонного генератора 1 через последовательно соединенные амплитудный модулятор 2, широкополос.ный усилитель 3, измеряемый объект 4, приемный блок 5, линей. ный детектор 6 и третий блок 15 преобразования частоты соединен с первым входом фазометра 7, второй вход которого через последовательно соединенные фазосдвигатель 16, второй блок 14 преобразования частоты соединен с входом измерителя 9 периода и выходом синтезатора 19 частоты, вход которого через последовательно соединенные блок 18 управления и аналого-цифровой преобразователь

l7 (АЦП) соединен с выходом фаэо-. метра 7. Вторые входы второго и третьего блоков 14 и 15 преобразования частоты соединены с выходом первого блока 13 преобразования частоты, первый вход которого соединен с выходом опорного генератора 12, а второй — с вторым входом

l амплитудного модулятора 2 и входом измерителя 9 периода, выход которо""о соединен с входом осциллографического индикатора 10, второй вход которого соединен " выходом генератора 11 развертки, вторым выходом соединенного с входом широкодиапазонного генератора 1.

Способ осуществляют следующим образом.

1270742

U+ (t) =U„sinvt

U2 (t) 0 81пa t

35 () Н, 45

Генерируемое широкодиапазонным генератором 1 напряжение модулируют по амплитуде в амплитудном модуляторе 2 напряжением модулирующего генератора 8

U (t) =U . sin(Qt ++ ), где Ч) — начальная фаза сигнала.

Амплитудно-модулированный сигнал

U (t)=U ((+m ° tin(5)t+9„) в(п fJt, где m=U„jv, — коэффициент модуляции, равный 0,2...0 3 усиливают широкополосным усилителем

3 и подают на вход измеряемого объекта.

С выхода измеряемого объекта 4 амплитудно-модулированный сигнал

U (t)=K„U„° sin(ut- вЧ) (1+

+ш "з 1n ®" + м+ $) где К вЂ” коэффициент передачи цепи: вход широкополосного усилителя 3 — выход измеряемого объекта; J в(! — фазовый сдвиг, вносимый измеряемым объектом 4 на частоте ы; в(- фазовый сдвиг огибающей

АМ-сигнала, вносимый измеря емым объектом 4 относитель но фазы исходного модулирующего напряжения U (t), подают на вход приемного блока 5 и с помощью линейного детектора 6 фильтром нижних частот выделяют сигнал огибающей ЛМ-измерительного сигйала

U (t) =K U sin (52t+ + в Ч ), G где К вЂ” коэффициент передачи цепи: вход широкополосного усилителя 3 — выход ФНЧ линейного детектора 6; — амплитуда сигнала модулирующего генератора 8;

4 — начальная фаза сигнала модулирующего генератора 8.

Выделенный ФНЧ сигнал огибающей

V (t) подают на сигнальный вход в третьего блока 15 преобразования частоты, на гетеродинный вход которого, связанный с гетеродинным входом второго блока !4 преобразования частоты, подают сигнал Б„в (1) с вы" хода первого блока 13 преобразования частоты. Сигнал U„ (t) получают путем преобразования сигнала модулирую. щего генератора 8, равного

U„(t) =U„sin (52t+9„), и сигнала опорного генератора 12 равного где %, — частота опорного генератора 12 .

Преобразование сигналов U„(t) и

20 U (t) осуществляют путем перемноже12 ния в первом блоке 13 преобразования частоты.

На выходе первого блока 13 .преоб" разования частоты после фильтрации к5 сигнал равен

U (t) = -К cat (((2+

U- U11

+Я ) с+Ч „)) 30 где ʄ— коэффициент преобразования первого блока 13 преобразо. вания частоты;

Во втором блоке 14 преобразования частоты исходный модулирующий сигнал U),(t) и гетеродинный сигнал

UÄz (t) преобразуют путем перемножения и фильтрации в сигнал U (t) равный где К, — коэффициент преобразования второго блока 14 преобразования частоты.

В третьем блоке 15.преобразования частоты сигнал Б (t) огибающей и ге теродинный сигнал U (t) преобразуют путем перемножения и фильтрации

В сигнал 01д (t) равный где К вЂ” коэффициент преобразования (5 третьего блока 15 преобразования частоты.

1270742

30

В

Сигнал Б„(t) подают на сигна ьный вход фазометра 7.

Сигнал U«(t) с выхода второго блока преобразования частоты задерживают по фазе на величину калибронанного заданного фазового сдвига

Ч, в фаэосдвигателе 16 опорной частоты:

U, (t)=K к к, - г — "- - в1п(Р„егде К вЂ” коэффициент передачи фазо(6 сдвигателя 16 опорной частоты.

Сигнал U (t) с заданным фазовым сдвигом М, подают на опорный вход фазометра 7.

В фазометре 7 сигналы U (t) и

U„z (t) сравнивают по фазе, при этом разность фаз 4 и 4Ч преобразуют в аналоговый сигнал U,(t), которым автоматически изменяют частоту Г модуляции модулирующего генератора 8, поддерживая постоянное равенство

4 чу +î

Работа устройства, реализующего способ измерения времени групповой передачи, осуществляется следующим образом.

На широкодиапазонном генераторе

1 устанавливают пределы и и ы изн ф менения частоты И измерительного сигнала. На генераторе 11 развертки устанавливают наименьшее значение частоты развертки. На.фазосдвигателе 16 опорной частоты устанавливают задаваемое значение фазового сдвига

Ч,, равное, например, 36 или 180 о о 40 (в зависимости от вида фазового детектора, применяемого в фаэометре 7). В блоке 18 управления синтезатором частоты задают цифровой код, 45 соответствующий значению выходного аналогового сигнала U (t) фазометра 7 при ьЧ, равном f . В измерительный, канал устройства для измерения времени групповой передачи включают измеряемый объект. При этом

50 аналоговый сигнал U„ (t), пропорциональный разности фазовых сдвигов, вносимых фазосдвигателем 16 опорной частоты и измеряемым объектом 4, поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 17, с выхода которого цифровой код аналогового сигнала И,(г.) поступает на вход блока 18 управления. В блоке 18 управления осуществляется постоянное сравнение текущего цифрового кода сигнала

U,(t) с заданным. цифровым кодом сигнала U (t) при условии Му= Ч,.

При неравенстве сравниваемых цифровых кодов блок 18 управления осуществляет автоматическое управление частотой Я синтезатора 19 частоты, причем направление изменения частоты Я противоположно напранлению изменения величины a

С целью упрощения устройства, реализующего способ измерения времени групповой передачи, автоматическое управление текущей частотой-R модулирукнцего генератора может быть осуществлено путем применения только аналоговой обработки сигнала управления с выхода фазометра, пропорционального разности величин ((и зЧ .

Модулятор (фиг. 2) состоит из источника 20 постоянного тока, первого ключа 21, зарядно-разрядного элемента 22, второго ключа 23, разрядного резистора 24 и управляемого генератора 25. Источник 20 постоянного тока через последовательно соединенные первый ключ 21, зарядноразрядный элемент 22, второй ключ 23 соединен с резистором 24. Выход зарядно-разрядного элемента 22 соединен с входом.управляемого генератора 25, выход которого является выходом модулятора, а управляющие входы первого ключа 21 и второго ключа 23 соединены с входом управляемого модулятора.

Модулятор работает следующим образом.

На вход устройства поступает сигнал управления, пропорциональный разности иэменяемогo значения фазового сдвига Ч и заданного (образцового) значения фазового сдвига

1270742

В исходном состоянии при отсутствии управляемого сигнала, т ° е, равенстве сравниваемых значений Ч и Ч, в фазометре (что соответствует синусоидальной амплитудно-фазовой . характеристике фазового детектора фазометра, вырабатывающего управляющий аналоговый сигнал), первый и второй ключи 21 и 23 закрыты, и емкость C зарядно-разрядного элемен- 10 та 22 имеет нулевой потенциал.

При поступлении на вход устройства управляющего сигнала положительнбй полярности (т.е. в случае a tp меньше V, ) открывается первый ключ 21 15 и через него происходит заряд емкости 0 зарядно-разрядного элемента 22 от источника 20 постоянного тока, при этом нарастающее на емкости С напряжение управляет изменением частоты Й 20 управляемого генератора 25 от нуля до значения Я;, при котором значение у становится равным заданной величине . Сигнал управления становится равным нулю, и ключ 21 запирается.

При поступлении на вход устройства управляющего сигнала отрицательной полярности (т.е. в случае ь больше ",) открывается второй ключ 23, и емкость С зарядно-разрядного эле- 30 мента 22 начинает разряжаться через резистор 24, при этом убывающее на емкости С напряжение изменяет частоту

Я управляемого генератора 25 до значения Я;„, при котором сигнал управления становится равным нулю (т.е. при ь® равном Ч ). .При этом второй ключ 23 закрывается. Таким образом осуществляется автоматическое управление частотой Я модуляции 40 предлагаемого устройства — модулирующего генератора.

Постоянная времени T-RC зарядноразрядного элемента 22 должна быть выбрана по величине гораздо меньшей отношения 27/ Ы „„, где о „„ — частота изменений ФЧХ измеряемого объекта.

Формула изобретения

1. Способ определения времени групповой передачи четырехполюсников, заключающийся в формировании гармонического колебания заданной частоты f(ы), амплитудной модуляции гармонических колебаний f(43)

:сигналом более низкой частоты f(®, передаче амплитудно-модулированного сигнала через исследуемую систему, линейном детектировании прошедшего через исследуемую систему сигнала с последующим сопоставлением фаз модулирующего сигнала Е(Я) и выделенной при линейном детектировании огибающей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности в широком диапазоне изменения текущей частоты Е() измерительного сигнала при неизвестной ФЧХ измеряемого объекта, сдвиг фазы Ч между выделенной линейным детектированием огибающей и модулирующим колебанием

ЕЯ) поддерживают постоянным и равным заданной величине Ч путем автоматического изменения частоты модуляции Я в соответствии с величиной разности заданного и текущего значений разности фаз, которая определяется при сопоставлении фаз модулирующего сигнала f (Я) и выделенной при линейном детектировании огибающей, определяют период модулирующего сигнала, по которому судят о величине времени групповой передачи сигнала в соответствии с выражением

rpe t (Q) — время групповой передачи измерительного сигнала;

И вЂ” т екущая ча сто та не с ущей измерительного сигнала; а — коэффициент пропорциональности, равный

4, /360 — заданная постоянная величина сдвига фазы огибающей AM-сигнала относительно фазы исходного модулирующего колебания, меньшая или равная 36 или 180 в зависимости от вида фазового детектора, применяемого в фазометре;

Т(Я) — период частоты модуляции 2 — текущее значение частоты модуляции.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что сопоставление фаз модулирующего сигнала f(Ã) и выделенной при линейном детектирова— нии огибающей выполняется на фикси ,рованной частоте, при этом фазу

1270743 ции.

Щц g

ВНИИПИ Заказ 6243/50 Тираж 398

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород,. ул. Проектная, 4 исходного модулирующего колебания с текущей частотой 1 переносят с помощью опорного гармонического колебания с частотой Ы сперва на частоту i?, равную сумме частот Ы и Я,, а 5 ( затем полученный таким образом сигнал с частотой Я используют для пе1 реноса фазы исходного модулирующего колебания и фазы выделенного в процессе линейного детектирования сигнала огибающей на опорную частоту на которой и осуществляют фильтрацию и подддержание равенства величины д4 заданной величине Ч

Я путем изменения частоты модуля- 5

3. Устройство определения времени групповой передачи четырехполюсников, состоящее из последовательно соеди- 20 ненных широкодиапазонного генератора, амплитудного модулятора, широкополосного усилителя, клемм для подключения измеряемого объекта, приемного блока, линейного детектора и фазометра, второй вход которого соединен с выходом модулирующего генератора и модулирующим входом амплитудного модулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены измеритель ЗО периода, осциллографический индикатор, генератор развертки, причем вход измерителя периода соединен с выходом модулирующего генератора, а выход — с первым входом осциллогра- 35 фического индикатора„второй вход которого соединен с первым. выходом генератора развертки, второй выход которого соединен с управляющим входом широкздиапазонного генератора, а модулирующий генератор выполнен управляемым и соединен входом с выходом фазометра,.

4. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в него введены опорный ге.нератор, первый, второй и третий блоки преобразования частоты, фазосдвигатель опорной частоты, при этом выход модулирующего генератора соединен с сигнальными входами первого и второго блоков преобразования частоты, причем выход опорного генератора соединен с гетеродинным входом первого блока преобразования частоты, выход которого соединен с гетеродинными входами второго и третьего блоков преобразования частоть", а выход второго блока преобразования частоты через фазосдвигатель опорной частоты соединен с опорным входом фазометра, сигнальный вход которого соединен с выходом третьего блока преобразования частоты, сигнальный вход которого соединен с выходом линейного детектора.

5. Устройство по п.3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что модулирующий генератор состоит из последовательно соединенных источника постоянного тока, первого ключа, зарядноразряцного элемента, второго ключа, разрядного резистора, выход которого соединен с общей шиной вторым выходом зарядно †разрядно элемента и вторым выходом источника постоянного тока, причем вход модулирующего генератора соединен с управляющими входами первого и второго ключей, а также управляемого генератора, вход которого соединен с первым выходом зарядноразрядного элемента, а выход является выходом модулирующего генератора.