Устройство для измерения сверхвысокой частоты

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании электронносчетных частотомеров сверхвысокочастотного диапазона. Цель изобретения повышение избирательности и чувствительности устройства. Оно содержит перестраиваемый фильтр 1, преобразот

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК .

„.Я0„„127531

А1 (50 4 0 О1 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3843984/24-21 (22) 21.01.85 (46) 07.12,86. Вюл. М 45 (72) Г.А. Мирских; Е.И. Чаповецкий и Л.Г. Цыпкун (53) 621,317(088.8) (56) Патент США Р 3932814, кл. G 01 В 23/00, опублик. 1970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 694819, кл. G 01 В 23/04, !977. (54) УСТРОЙСТВО ДНЯ ИЗМЕРЕНИЯ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании электронносчетных частотомеров сверхвысокочастотного диапазона. Цель изобретения повышение избирательности и чувствительности устройства. Оио содержит перестраиваемый фильтр 1, преобразо-.

1275310 ватель 2 частоты, фильтр 3 верхних частот, усилитель 4 преобразованной частоты, частотомеры 5 и 22, вычислитель 6, индикатор 7, детектор 8, пороговый блок 9, ключ 10, генератор

11 тактовых импульсов, счетчик 12, цифроаналоговый преобразователь 13, генератор 14 опорных частот, умножитель 15, элемент И 23. Введение в устройство сумматора 16, фильтра 17 нижних частот, усилителя 18 постоянного тока, коммутатора 19, счетчика

20, цифроаналогового преобразователя

21 и их взаимные связи и связи с эле ментами устройства способствует тому, что избирательность устройства

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании электронносчетных частотомеров сверхвысокочастотного диапазона. 5

Цель изобретения — повышение избирательности при одновременнол повышении чувствительности.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. 10

/стройство для измерения сверхвысокой частоты содержит перестраиваемый фильтр 1, преобразователь 2 частоты, фильтр 3 верхних частот, усилитель 4 преобразованной частоты, !5 первый частотомер 5, вычислитель 6, индикатор 7, детектор 8, пороговый блок 9, ключ 10, генератор 11 тактовых импульсов, первый счетчик 12, первый цифроаналоговый преобразова- 20 тель 13, генератор 14 опорных частот и умножитель 15, сумматор !6, фильтр

17 нижних частот, усилитель 18 постоянного тока, коммутатор 19, второй счетчик 20, второй цифроаналоговый 25 преобразователь 21, второй частотомер 22 и элемент И 23, при этом первый вход сумматора 16 соединен с входом устройства„ второй вход сумматора 16 соединен с выходом умножителя ЗО

15 частот, выход сумматора 16 соединен с входом перестраиваемого фильтра 1, выход преобразователя 2 частоты соединен с входом фильтра 17 нижстановится равной полосе нропускания перестраиваемого фильтра 1, а для сверхширокодиапазонных фильтров на монокристаллах феррита с электрической перестройкой ширина полосы пропускания равна 15-30 ИГц. Кроме того, в связи с тем, что диапазон рабочих частот усилителя 4 преобразованной частоты равен полосе пропускания перестраиваемого фильтра 1, усилитель может быть создан со значительно большим коэффициентом усиления при том же соотношении сигнал/шум на его выходе, что, в свою очередь, позволяет создать устройство с более высокой чувствительностью. 1 ил.

Л них частот, выход которого подключен к входу усилителя 18 постоянного тоха, выход усилителя 18 постоянного тока подключен к управляющему входу коммутатора 19, выход генератора 14 опорных частот соединен с входом умножителя 15 частоты, выход первого счетчика 12 соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя.

13, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого фильтра I, выход перестраиваемаго фильтра

1 соединен с входом преобразователя

2 частоты, выход которого соединен с входом фильтра 3 верхних частот, выход фильтра 3 верхних частот соединен с входом усилителя 4 преобразованной частоты, выход которого соединен с входом первого частотомера 5 и входом детектора 8, выход детектора

8 соединен с входом порогового блока

9, выход которого подключен к управляющему входу ключа 10, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора 11 тактовых импульсов, первый выход первого частотомера 5 соединен с первым входом вычислителя 6, выход которого подключен к индикатору 7, а выход первого счетчика 12 соединен с вторым входом вычислителя

6, а сигнальный вход коммутатора соединен с выходом ключа 10, первый выход коммутатора 19 соединен с входом первого счетчика 12, второй выход

3 1275 коммутатора 19 соединен с входом второго счетчика 20, выход которого подключен к входу второго цифроаналогового преобразователя 21, выход второго цифроаналогового преобразователя

21 подключен к входу генератора 14 опорных частот, выход которого соединен с входом второго частотомера 22, выход второго частотомера 22 соединен с третьим входом вычислителя 6, <0 второй выход первого частотомера 5 соединен с первым входом элемента И

23, второй вход. которого подключен к выходу порогового блока 9, а выход элемента И 23 соединен с четвертым входом вычислителя 6.

Вычислитель 6 реализуется из совокупности отдельных известных узлов, соединенных для вычисления заданной функции известным способом и содержит, например, второй 24, третий 25 и четвертый 26 ключи, делитель 27, умножитель 28, сумматор 29 и дешифратор 30, при этом первый вход вычислителя 6 является сигнальным входом 25 третьего ключа 25, второй вход вычислителя 6 является сигнальным входом второго ключа 24, третий вход вычислителя 6 является сигнальным входом четвертого ключа 26, четвертый вход вычислителя 6 соединен с управляющими входами второго 24, третьего 25 и четвертого 26 ключей, выход второго ключа соединен с первым входом делителя 27, а выход последнего с первым

35 входом умножителя 28, выход четвертого ключа 26 соединен с вторыми входами делителя 27 и умножителя 28, выход умножителя 28 соединен с первым входом сумматора 29, а второй вход сумматора 29 соединен с выходом третьего ключа 25, выход сумматора 29 соединен с входом дешифратора 30, а его выход является выходом вычислителя 6.

Сумматор 16 предназначен для пода-. .чи на вход фильтра 1 как сигнала входной частоты f к, так и выходного сигнала умножителя 15, и может быть реализован, например, в виде согласованного тройника или направленного ответвителя.

Устройство для измерения сверхвысокой частоты работает следующим образом.

В исходном состоянии ключ 10 и коммутатор 19 находятся в таком состоянии, при котором импульсы с выхода генератора 11 тактовых импульсов

310 поступают на вход первого счетчика

12, на выходе которого формируется нарастающий код. Этот код преобразуется первым цифроаналоговым преобразователем 13 в возрастающий ток, который поступает на управляющий вход перестраиваемого фильтра 1, проводя тем самым его перестройку. При настройке перестраиваемого фильтра . на частоту входного сигнала f>, подлежащего измерению (приложенного к его входу через сумматор 16), этот сигнал начинает присутствовать на выходе фильтра I. Преобразователь 2 частоты производит детектирование этого сигнала, при этом продетектированный сигнал через фильтр )7 нижних частот и усилитель 18 постоянного тока прикладывается к коммутатору

19, переводя его тем самым в состояние, при котором импульсы с выхода генератора 11 тактовых импульсов через ключ 10 начинают попадать на второй счетчик 20. При этом код на выходе первого счетчика 12 фиксируется, будучи пропорциональным частоте входного сигнала f к

Возрастающий код с выхода второго счетчика 20 преобразуется вторым цифроаналоговым преобразователем 21 в возрастающее напряжение и перестраивает по частоте генератор 14 опорных частот. Выходной сигнал генератора 14 опорных частот прикладывается к умножителю 15 частоты, на выходе которого формируется целый спектр частот, пропорциональных его входной частоте. Сформированный спектр частот через второй вход сумматора )6 прикладывается к сигнальному входу перестраиваемого фильтра 1. При некотором значении частоты Е, генератора 14 опорных частот его Н гармо а частотой N f ет гет попадает в полосу пропускания перестраиваемого фильтра 1, при этом на выходе преобразователя 2 частоты будет присутствовать преобразованная частоты п.ч к )) жгет

Сигнал преобразованной частоты через фильтр 3 верхних частот поступает на усилитель 4 преобразованной частоты, где усиливается до уровня, достаточного для запуска первого частотомера 5. Кроме того, выходной сигнал усилителя 4 преобразованной частоты детектируется детектором 8, 1275310 нормируется пороговым блоком 9 и поступает на ключ 10, закрывая последний и прекращая тем самым подачу импульса с выхода генератора 11 так5 товых импульсов на второй счетчик

20, при этом прекращается перестройка генератора 14 опорных частот. По окончании измерения преобразованной частоты первым частотомером 5 на его первом выходе формируется код, равный результату измерения, а на. втором выходе — сигнал, информирующий о конце измерения. Если при этом на выходе порогового блока также присут- 15 ствует сигнал (подтверждающий, что сигнал входной частоты и гармоника частоты генератора 14 опорных частот не вышли за пределы полосы пропускания перестраиваемого фильтра 1), на выходе схемы И 23 также присутствует сигнал, разрешающий работу вычислителя 6. Этот сигнал открывает второй 24, третий 25 и четвертый

26 ключи, разрешая тем самым подачу 25 информации. Так как код с выхода первого счетчика 12 пропорционален входной частоте fz, код с выхода второго частотомера 22 пропорционален частоте генератора 14 опорных gg частот и учитывая, что f ÔN.f. гет так как полоса пропускания нерестра-, иваемого фильтра значительно меньше измеряемой частоты f„, на выходе делителя 27 сформируется код, пропорциональный N. На вьгходе умножителя 28 сформируется код, пропорциональный частоте l1 и гармоники ге1 генератора 14 опорных частот., на которой и происходит преобразование, а на выходе сумматора 29 — код, пропорциональный измеряемой частоте

f õ 1 гет+ п ч Дешифратор 30 преобразует сформйрованный код в код, удобный для работы индикатора 7, при 45 этом последний индицирует непосредственно измеряемую величину.

Введение новых элементов, их взаимных связей и связей с элементами известного устройства позволяет повысить избирательность устройства для измерения сверхвысокой частоты, которая становится равной полосе пропускания перестраиваемого фильтра. Для современных сверхширокодиапаэонных фильтров на монокристаллах феррита с электрической перестройкой ширина полосы лропускания равна 1530 11Гц. Так как диапазон рабочих час тот усилителя пресбразованной частоты в предлагаемом устройстве равен полосе пропускания перестраиваемого фильтра, усилитель может быть создан со значительно бол.ьшим коэффициентом усиления при том же соотношении сигнал/шум на его выходе, что, в свою очередь, позволяет создать устройст- во с более высокой чувствительностью.

Формула и з обретения

Устройство для измерен я сверхвысокой частоты, содержащее последовательно соединенные перестраиваемый фильтр, преобразователь частоты, фильтр верхних частот, усилитель преобразованной частоты, первый частотомер, вычислитель и индикатор, последовательно ссединенные детектор, пороговый блок и ключ, второй вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, последовательно соединенные первый счетчик и первый цифроаналоговый преобразователь, генератор опорных частот, выход которого соединен с входом умножителя частоты, выход первого цифроаналогового преобразователя соединен с управляющим входом перестраиваемого фильтра, выход усилителя преобразованной частоты соединен с входом детектора, выход первого счетчика соединен с вторым входом вычислителя, о т л и ч а ю щ е е с я . тем, что„ с. целью повышения избирательности при одновременном повышении чувствительности, B HB1 о введены сумма"=ор, последовательно соединенные фильтр нижних частот, усилитель постоянного тока, коммутатор, второй счетчик и второй цифроаналоговый преобразователь, а также второй частотомер и элемент И, при этом первый вход сумматора соединен с входом устройства, а. второй вход сумматора — с выходом умножителя частоты, выход сумматора соединен с входом перестраиваемого фильтра, выход преобразователя частоть1 соединен с входом фильтра нижних частот,, выход генератора опорных частот соединен с входом второго частотомера, выход которого соединен с третьим входом вычислителя, второй выход первого частотомера соединен с первым входом

Составитель В. Новоселов

Редактор А. Козориз Техред В.Кадар Корректор С. Шекмар

Заказ 6554/34 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 12753 элемента И, второй вход которого подключен к выходу порогового блока, а

l0 8 выход элемента И соединен с четвертым входом вычислителя.