Панорамный измеритель частотных характеристик

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродействия и динамического диапазона измерений измерителей частотных характеристик. Измеритель содержит индикатор 1, генератор (Г) 2 и датчик-преобразователь 3 измерительной информации. Г 2 состоит из блока 13 ввода-вывода , блоков 14 и 15 цифро-аналоговой перестройки, генератора 9 перестраиваемой частоты, перестраиваемого умножителя 10 частоты, коммутатора 11 поддиапазона и детектора 12 выходного уровня. Индикатор 1 включает измерительньш преобразователь 5,коммутатор 6 каналов, аналого-цифровой преобразователь 7 и цифровое управляюще-вычислительное устройство 8. Введение переключаемого фильтра 16 и коммутатора 17 поддиаяазонов позволяет повысить уровень сигнала на входе перестраиваемого умножителя 10 частоты выше уровня его насыщения на первой гармонике. За счет этого повьшается уровень высших гармоник на выходе перестраиваемого умножителя 10 частоты и уровень сигнала на выходе Г 2. Кроме того, повышается средняя скорость перестройки всего диапазона частот Г 2. 1 ил. с 9 (Л ю 00 00 05 to -v3

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН (51)4 С 01 R 27/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3823004/24-21 (22) 05.12.84 (46) 07.02.87. Бюл. У 5 (72) И.А.Ульянычев (53) 621.317(088.8) (56) Измерители КСВН панорамныеP2-93Р2-97 ° Техническое описание и инструкция по эксплуатации, 1984.

Авторское свидетельство СССР

Р 1250988, кл. G 01 R 27/28, 1984. (54) ПАНОРАИНЫИ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТНЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение быстродействия и динамического диапазона измерений измерителей частотных характеристик.

Измеритель содержит индикатор 1, генератор (Г) 2 и датчик-преобразователь 3 измерительной информации.

Г 2 состоит из блока 13 ввода-выво„„SU„„1288627 А1 да, блоков 14 и 15 цифро-аналоговой перестройки, генератора 9 перестраиваемой частоты, перестраиваемого ум.ножителя 10 частоты, коммутатора 11 поддиапаэона и детектора 12 выходного уровня ° Индикатор 1 включает измерительный преобразователь 5,коммутатор 6 каналов, аналого-цифровой преобразователь 7 и цифровое управляюще-вычислительное устройство 8.

Введение переключаемого фильтра 16 и коммутатора 17 поддиапазонов позволяет повысить уровень сигнала на входе перестраиваемого умножителя

10 частоты выше уровня его насыщения на первой гармонике. За счет этого повышается уровень высших гармоник на выходе перестраиваемого умножителя 10 частоты и уровень сигнала на выходе Г 2. Кроме того, повышается средняя скорость перестройки всего диапазона частот Г 2.

1 ил.

88627 2 сигнала па выходе генератора, и, следовательно, повысить динамический диапазон измерения ИЧХ.

Кроме того, за счет сокращения диапазона частог калибровки закона перестройки и самой перестройки инерционного умножителя частоты появляется возможность повысить среднюю скорость перестройки всего диапазона частот генератора и тем повысить быстродействие измерений ИЧХ.

На чертеже представлена структурная схема ИЧХ.

Панорамный ИЧХ содержит соединенные в кольцо индикатор 1, генератор

2 и л1атчик-преобразователь 3 измерительной информации с подключенным объектом 4 измерения. Индикатор 1 включает в себя последовательно соедпненные измерительный преобразователь 5 (ПИ), коммутатор 6 каналов, а аналог -цифровой преобразователь (АЦП) 7 и цифровое управляюще-вычислительное устройство (ЦУВУ) 8.

Генератор 2 включает в себя последовательно соединенные генератор 9 перестраиваемой частоты (ГПЧ), перестрапваемый умножитель 10 частоты, коммутатор 11 поддиапазонов и детектор 12 выходного уровня, а также блок 13 ввода-вывода (БВВ), выходы которого шинами сигналов данных и управления подключены к входам первого 14 и второго 15 блоков цифроаналоговой перестройки (БЦАП), выходы блока 14 подключены к управляющим входам фильтра 16, коммутатора

1 12

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано в панорамных широкодиапазонных измерителях частотных характеристик (ИЧХ) радиоустройств.

Целью изобретения является повышение быстродействия и динамического диапазона измерений ИЧХ.

Указанная цель достигается эа счет того, что первая гармоника сигнала на входе перестраиваемого умножителя частоты подается на выход генератора через переключаемый фильтр и дополнительный коммутатор поддиапазонов, а умножитель частоты настраивается лишь на высшие гармоники входного сигнала. Это позволяет повыспть уровень сигнала на входе умножителя частоты выше уровня его насыщения на первой гармонике, эа счет этого повысить уровень высших гармоник па его выходе и уровень

17, коммутатора 11 и генератора 9, выход второго БЦАП 15 подключен к входу перестройки умножителя 10.

Первый сигнальный вход коммутатора 11 через умножитель 1.0 подключен к первому выходу ГПЧ 9 сигнала перестраиваемой частоты от f до 2f<, первый выход ГПЧ 9 через переключаемый фильтр 16 и второй коммутатор

17 поддиапазонов подключен к второму сигнальному входу коммутатора 11.

Второй выход ГПЧ 9 с сигналом перестраиваемой промежуточной частоты

f Ä соединен с входом БВВ 13, другие

15 вход. -Bbmop. Которого соединены с соответствующими входами-выходами

ЦУБУ 8. Второй сигнальный вход второго коммутатора 17 подключен к третьему выходу ГПЧ 9 сигнала перестраиваемой частоты от f до f, причем

f, f-,/2.

От ЦУВУ 8 к узлам генератора 2 через БВВ 13 по шинам подводятся цифровые импульсные сигналы данных, адресов и управления (выбарка устройства, запись и считывание информации данных по выбираемым адресам в генераторе 2). Эти сигналы служат для управления функциями генератора 2. По тем же шинам ЦУВУ 8 принимает через

БВВ 13 от генератора 2 информацию в цифровой форме о значении частоты и сигналы выполнения команд упПЧ равления. Кроме того, ЦУВУ 8 управляет также работой всех узлов индикатора 1, выполняет логические операции процессом измерения и операции обработки его результатов, которые выводятся на экран ЭЛТ индикатора

1 в цифровой и графической формах.

Блок БВВ 13 включает в себя трпггерный счетчик частоты fÄ, шинный формирователь для передачи сигналов шины данных от ЦУВУ 8 на шины данных к БЦАП 14 и 15 и сигналов с выходов счетчика частоты fä к пч

ЦУБУ 8, а также дешифратор со схемой управления на стандартных цифро- вых микросхемах, которые под действием сигналов шины адресов распределяют сигналы управления от ЦУВУ 8 на шины управления к узлам БВВ 13, БЦАП 14 и !5.

БЦАП 14 включает в себя запоминающий регистр данных с цифроаналого" вым преобразователем для формирова-ния напряжения перестройки частоты

ГПЧ 9 и запоминающий регистр данных для передачи по выходной шине БЦАП

2 сигналы с частотами f -f, f -2f или n(f -2f, ). Детектор 12 выходно2 го уровня строится по известным схемам. Фильтр 16 представляет собой фильтр полосовой либо нижних частот, элементы которого переключаются с помощью pin †äèîä в процессе перестройки частоты генератора 2 для переключения полосы пропускания или частоты среза с целью фильтрации побочных нерабочих колебаний .

Датчик-преобразователь 3 вырабатывает сигналы с частотой генератора

2 с измерительной информацией об измеряемых параметрах объекта 4 и преобразует их без искажения измерительной информации в сигналы фиксированной частоты настройки преобразователя 5 в индикаторе 1. Состав, струк20 тура и схема соединения датчика-преобразователя 3 зависят от типа параметров и характера измеряемого объекта. Так, например для измерения частотных характеристик модулей коэффициентов отражения и передачи пассивного четырехполюсника датчик-преобразователь может быть выполнен в виде последовательного соединения основных каналов направленных ответвителей падающей, отраженной и про- . ходящей волн с конечной согласованной нагрузкой. Вход такого соединения подключается к выходу генератора 2; а вторичные каналы всех трех направленных ответвителей через детекторные головки подключаются раздельно к входам индикатора 1. В разрыв соединения между ответвителями отраженной и проходящей волн включается объект 4 измерения.

ПИ 5 содержит m каналов (на чертеже три) усиления сигналов низкой частоты с информацией об измеряемом параметре объекта (поступают с выходов датчика-преобразователя 3), нормирователи их ам— плитуды с помощью электрически управляемых аттенюаторов и детекторы для выделения измерительной информации на постоянном токе. Выходы каналов

ПИ 5 с помощью коммутатора 6 каналов, выполненного на микросхемах электрически управляемых интегральных ключей, в определенной последовательности подключаются к сигнальному входу

ЛЦП 7, служащего для преобразования сигналов постоянного тока с измерительной информацией в цифровые информационные сигналы. Управление

3 1288627

14 сигналов переключения цепей в

ГПЧ 9, фильтре 16 и коммутаторах

11 и 17 при переключении поддиапазонов частот генератора 2.

БЦАП 15 включает в себя запоминающий регистр данных с последовательно соединенными цифроаналоговым преобразователем и преобразователем напряжения в ток для формирования тока перестройки катушки электромагнита 10 умножителя 10 и его частоты, а также запоминающий регистр данных для переключения цепей преобразователя напряжения в ток с целью выбора рабочей гармоники умножителя 10. 15

ГПЧ 9 включает в себя задающий электрически перестраиваемый генератор, например, с помощью варикапа в диапазоне частот f /2-f . Этот генератор охвачен следящей системой частотной автоподстройки частоты, использующей преобразование "вниз" диапазона частот f /2-f в диапазон частот f,-f /2 с помощью смесителя и генератора фиксированной частоты (не показаны). Сигнал перестраиваемой промежуточной частоты f« системы автоподстройки связан линейной функцией с частотами поддиапазонов f,—

f /2 и f. /2-f д. Часть сигнала час- 30 тоты Г„„ подается на второй выход

ГПЧ 9 для измерения ее счетчиком частоты в БВВ 13 и передачи результата измерения в ЦУВУ 8.

Поддиапазоны частот f, f /2 и З5

f /2-f в ГПЧ 9 суммируются и сигЯ 2 нал суммарного диапазона частот f„— и подается на третий выход ГПЧ 9.

На первый выход ГПЧ 9 подается сигнал удвоенной (с помощью удвоителя 40 частоты) частоты задающего генератора в диапазоне частот fz -2Г

Умножитель 10 построен на диоде с накоплением заряда с выходным перестраиваемым ферритовым фильтром на 45 гиромагнитном резонаторе. Резонансная частота фильтра умножителя 10 перестраивается током из БЦАП 15, который подводится к катушке электромагнита умножителя 10. На выходе ум-. ножителя 10 формируется сигнал в диапазоне частот n(f — 2f ) с частотами гармоник и (где n=2,3,...) сигналов и -2й

Коммутаторы 11 и 17 поддиапазонов выполнены «ra pin-диодах. Под действием сигналов переключения из БЦАП 14 по команде из ЦУВУ 8 коммутаторы 11 и 17 подключают к выходу генератора

) 1288627

10 функциями ПИ 5 (нормирование амплитуды в каналах), коммутатором 6 (выбор каналов) и АЦП 7 (организация преобразования и считывание информации) выполняется ЦУВУ 8 по шинам управления.

Панорамный ИЧХ работает следующим образом.

Оператором с передней панели (не показана) индикатора 1 задаются частоты полосы перестройки: начальная

f и конечная f м ч нон

Рассмотрим случай, когда f„,„

= f /2 и Г „ = 2пГ . После задания значений f aqII f„>u ЦУВУ 8 с помощью блоков БВВ 13, БЦАП 14 с учетом информации о частотах f„„ установит такие пределы перестройки частоты на третьем выходе ГПЧ 9, чтобы ее значение менялось от К до 1. /2. т

Затем ЦУВУ 8 выполнит калибровку закона перестройки умножителя 10 следующим образом. На первом выходе

ГПЧ 9 ЦУБУ 8 с помощью блоков БВВ 13 и БЦАП 14 устанавливает частоту 2f

Затем ЦУВУ 8 с помощью БВВ 13 подаст на входы БЦАП 15 сигнал для выбора второй гармоники умножителя 10 и максимальный код данных для установки резонансной частоты f умножителя 10 выше значения 2.2Е = 4Г

Затем код данных на входах БЦАП 15 последовательно уменьшается, уменьшая частоту настройки f„, которая приближается к частоте 4f . Напряжение на выходе детектора 12 при этом изменяется по закону резонансной кривой фильтра умножителя 10. Это напряжение по команде от ЦУВУ 8 поступает через коммутатор 5 каналов и

АЦП 7 к ЦУВУ 8 для определения и запоминания Мода данных В„„, при кои Масс тором умножитель 10 настроен на мак,симальное значение основного резонанса на частоте 4f . Затем описанные операции калибровки повторяются на частоте 2f (или на любых заранее заданных значениях в интервале 2f -4Г и запоминается код

Вn nH„

Описанная .процедура калибровки выполняется на всех рабочих гармониках п(п= 2,3,...) умножителя 10, попадающих в заданную оператором полосу перестройки f«„ -f Ä . Затем рассчитываются и запоминаются коды

Ви, для установки резонансных частот настройки умножителя 10 на гармоники п точек частоты ГПЧ 9 f в

6 интервале п(f -2f ) . При этом прини Е Я мается линейный закон перестройки умножителя 10 на участках частот

2f -4Г,...nf -2пГд . Коды Ви для настройки умножителя 10 на частоты

nf вычисляются по формуле

r (В -В„) В =В + — >< — "-шш - ° (n f — n f ) и п макс (2nf -nf ) На этом калибровка закона перестройки частоты умножителя 10 эакан15 чивается и начинается периодическая перестройка частоты генератора 2 путем периодической установки заранее заданного количества равномерно распределенных в полосе f„„„ -Й„,„ точек

20 частоты, начиная со значения f«„ в сторону приближения к Е„ „

Производится это следующим образом.

Под действием сигнала иэ ЦУВУ. 8

25 через БВВ 13, БЦАП 14 коммутатор 11 подключает к выходу генератора 2 выход умножителя 10. Затем ЦУВУ 8 с помощью БВВ 13 и БЦАП 14 устанавливает первую точку частоты ГПЧ 9 на

30 первом выходе 2f, а с помощью БВВ .13 и БЦАП 15 выбирает максимальный рабочий номер гармоники п умножителя

10 и подает в БЦАП 15 рассчитанный при калибровке код данных В„, соот35 ветствующий настройке умножителя 10 на частоту n2f .

Затем последовательно подобным образом устанавливаются точки частоты, попадающие в участки частот от

40 2nf до 2fz, включающие и гармоник частот 2f -f при и р 2. После этого коммутаторы 11 и 17 включаются так, чтобы подать на выход генератора 2 сигнал с первого выхода ГПЧ 9, и про45 изводится установка точек частоты в участке от 2f. до f, причем при достижении некоторого заданного значения частоты производится переключение по- лосы пропускания или частоты среза

50 фильтра 16 для ослабления нерабочих колебаний в спектре сигнала. Затем коммутаторы 11 и 17 включаются так, чтобы подать на выход генератора 2 сигнал с третьего выхода ГПЧ 9, и

55 производится установка точек частоты в участке от f2 до Е2 /2.

После обратного хода процесс перестройки повторяется. Сигнал перестраиваемой частоты поступает на вход

12886

Составитель В.Новоселов

Редактор А.Шандор Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 7804i44 Тираж 752 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 объекта 4 и датчик-преобразователь

3 вырабатывает сигналы с информацией об измеряемых параметрах с частотой настройки индикатора 1. Эти сигналы усиливаются, нормируются, детектируются в ПИ 5, проходят через коммутатор 6, преобразуются в цифровую форму в ЛЦП 7 и после цифровой обработки в ЦУВУ 8 выводятся на экран индикатора 1 в виде кривых и цифро- 10 знаковых символов. Формула изобретения

Панорамный измеритель частотных характеристик, содержащий соединен- 15 ные в кольцо индикатор, генератор и датчик-преобразователь измерительной информации, причем индикатор включает в себя последовательно соединенные измерительный преобразо- 20 ватель, коммутатор каналов, аналогоцифровой преобразователь и цифровое управляюще-вычислительное устройство, выходы управления которого подключены к входам управления аналогоцифрового преобразователя, коммутатора каналов и измерительного преобразователя, а генератор включает в себя последовательно соединенные генератор перестраиваемой частоты, перестраиваемый умножитель частоты, коммутатор поддиапаэонов, выход которого является выходом генератора, и детектор выходного уровня, выход которого соединен с одним из входов коммутатора каналов индикатора, а также блок ввода-вывода, первые входы которого являются входом генератора, а выходы подключены через первый блок цифроаналоговой перестройки к входам генератора перестраиваемой частоты и к входу управления коммутатора поддиапазонов и через второй блок цифроаналоговой перестройки — к входу перестройки перестраиваемого умножителя частоты, причем второй вход блока ввода-вывода соединен с вторым выходом генератора перестраиваемой частоты, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и динамического диапазона измерений измерителя частотных характеристик, в него введены последовательно соединенные переключаемые фильтр и второй коммутатор поддпапаэонов, входы переключения которых подключены к выходной шине сигналов переключения первого блока цифроаналоговой перестройки, сигнальный вход переключаемого фильтра подключен к первому выходу генератора перестраиваемой частоты, третий выход которого подключен к второму сигнальному входу второго коммутатора поддиапазонов, выход которого соединен с вторым сигнальным входом первого коммутатора поддиапазонов.