Спектральный измеритель инерционности частотных и фазовых модуляторов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянной времени установления частоты и фазы частотных и фазовых модуляторов в радиотехнических системах. Целью изобретения является расшйрение функциональных возможностей. Устройство содержит исследуемый модулятор 1, смеситель 2, усилителиограничители 3, 14 и 20, усилители 4, 8 и 11 промежуточной частоты, амплитудные детекторы 5, 9 и 12, блоки 6, 22 к 23 вычитания, гетеродин 7, делитель 10 напряжения, блок 13 сравнения, частотные детекторы 15, усилители 16 и 21, индикаторы 17 и 24, генераторы 18 и 19 модулирующего напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство введены переключатель 25 рода работ, фильтры 26, 28 и 36 НИЖНИХ частот, полосовые фильтры 29 и 34, амплитудные детекторы 30, 33 и 35, сумматоры 27 и 31 напряжений, фильтр 32 верхних частот и усилитель 37. Введение данных элементов позволило обеспечить измерение постоянного времени установления фазы фазовых модуляторов и динамической крутизны настроечных характеристик модуляторов . 1 ил. с 3 (Л Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИК (19> (11) А1 (5ц 4 G 01 R 23/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЯЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblT (21) 3920142/24-21 (22) 01.07.85 (46) 23.02.87. Бюл. Р 7 (72) В.И.Гомозов, Б.В.Струков и В.В.Овсянников (53) 621.391.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

"Ф 798616, кл. G 01 R 23/00, 1979. (54) СПЕКТРАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ИНЕР1 ИОННОСТИ ЧАСТОТНЫХ И ФАЗОВЫХ МОДУЛЯТОРОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения постоянной времени установления частоты и фазы частотных и фазовых модуляторов в радиотехнических системах. !

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Устройство содержит исследуемый модулятор 1, смеситель 2, усилителиограничители 3, 14 и 20, усилители

4, 8 и 11 промежуточной частоты, амплитудные детекторы 5, 9 и 12, блоки 6, 22 и 23 вычитания, гетеродин 7, делитель 10 напряжения., блок

13 сравнения, частотные детекторы

15, усилители 16 и 21, индикаторы

17 и 24, генераторы 18 и 19 модулирующего напряжения. Для достижения поставленной цели в устройство введены переключатель 25 рода работ, фильтры 26, 28 и 36 нижних частот, полосовые фильтры 29 и 34, ампли-. тудные детекторы 30, 33 и 35, сумматоры 27 и 31 напряжений, фильтр

32 верхних частот и усилитель 37.

Введение данных элементов позволило обеспечить измерение постоянного времени установления фазы фазовых модуляторов и динамической крутизны настроечных характеристик модуляторов. 1 ил.

1 12918

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для измерения постоянной времени установления частоты и фазы соответственно частотных и фазовых 5 модуляторов в ра (зоотехнических системах, использующих сигналы с частотной (фаэовой) модуляцией или автоматическую подстройку частоты и фазы колебаний.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения постоянной времени установления фазы фазовых модуляторов .и динамической крутизны настроечных характеристик модуляторов.

На чертеже представлена структурная схема спектрального измерителя

1 инерционности частотных и фазовьгх модуляторов.

Измеритель содержит исследуемый модулятор 1, смеситель 2, первый усилитель-ограничитель 3,первый усилитель 4 промежуточной частоты, первый амплитудный детектор 5, первый блок 6 вычитания, гетеродин 7, вто- рой усилитель 8 промежуточной частоты, второй амплитудный детектор 9, делитель 10 напряжения, третий усилитель 11 промежуточной частоты, третий амплитудный детектор 12, блок

13 сравнения, второй усилитель-ограничитель 14, первый частотный детектор 15, первый усилитель 16, первый индикатор 17, первый 18 и второй 19 генераторы модулирующего напряжения, третий усилитель-ограничитель 20,второй усилитель 21, второй 22 и третий

23 блоки вычитания и второй индикатор щ

24. Кроме того, введены переключатель 25 рода работ, первый фильтр 26 нижних частот, первый сумматор 27 напряжения, второй фильтр 28 нижних частот, первый полосовой фильтр 29, четвертый амплитудный детектор 30, второй сумматор 31 напряжений, первый фильтр 32 верхних частот, пятый амплитудный детектор 33, второй поло= совой фильтр 34, шестой амплитудный детектор 35, третий фильтр 36 нижних частот и третий усилитель 37.

Выход исследуемого модулятора 1 подключен к входу первого фильтра

26 нижних частот через последователь- 55 но соединенные смеситель 2, первый усилитель-ограничитель 3, первый усилитель 4 промежуточной частоты, первый амплитудный детектор 5; первый блок 6 вычитания, делитель 10 напряжения, третий блок 23 вычитания, третий фильтр 36 нижних частот, третий усилитель 37, второй генератор

19 модулирующего напряжения, первый усилитель 16, блок l3 сравнения, второй усилитель 21 и первый сумматор

27 напряжений. При этом выход первого усилителя-ограничителя 3 подключен к второму входу смесителя 2 через последовательно соединенные первый частотный детектор 15, второй фильтр 28 нижних частот и гетеродин

7, также выход усилителя-ограничителя 3 соединен с вторым входом первого блока 6 вычитания через последователь-. но включенные второй усилитель 8 промежуточной частоты и детектор 9.При этом выход второго генератора 19 модулирующего напряжения подключен к второму входу третьего блока 23 вычитания через последовательно соединенные второй усилитель-ограничитель 14, второй сумматор 31 напряжений, первый фильтр 32 верхних частот, первый полосовой фильтр 29, четвертый амплитудный детектор 30 и второй блок 22 вычитания, Выход первого фильтра 3? верхних частот подключен также к второму входу второго блока 22 вычитания через последовательно соединенные второй полосовой фильтр 34 и шестой амплитудный детектор 35, При этом выход первого генератора 18 модулирующего напряжения подключен к второму входу второго усилителя 21 н через третий усилитель-ограничитель 20 — к второму входу второго сумматора 31 напряжений. Выход второго усилителя

21 также подключен к второму индикатору 24 через пятый амплитудный детектор 38, Выход первого частотного детектора 15 через третий усилитель 11 промежуточной частоты и третий амплитудный детектор 12 соединен с вторым входом первого усилителя 16, выход которого подключен к второму входу первого сумматора

27 напряжений, Выход первого блока 6 вычитания подключен к первому индикатору 17, д выход переключателя 25 рода работы, являющийся первым выходом измерителя, подключен к управляющему входу исследуемого модулятора 1.

Второй вход переключателя 25 рода работы соединен с выходом первого

1291891 фильтра 26 нижних частот, а первый его вход соединен с выходом первого сумматора 27 напряжений, при этом первый вход смесителя 2 является входом измерителя. 5

Устройство работает следующим образом.

При измерении постоянной времени установления частоты исследуемый .частотный модулятор 1 модулируется одновременно двумя синусоидальными напряжениями с равными амплитудами и соответственно с частотами й, и и . Это достигается за счет подачи модулирующего напряжения с выхо15 да первого сумматора 27 (переключатель 25 в первом положении) на управляющий вход исследуемого частотного модулятора 1. Сумматор 27 напряжений может выполняться на резисторах. Равенство амплитуд двух модулирующих напряжений, поступающих на входы сумматора 27,поддерживается автоматически с помощью блока 13 сравнения и усилителя 21 с регулируемым коэффициентом усиления, При этом сигнал с выхода усилителя 16 используется в качестве опорного и поступает на вход блока 13 сравнения. Блок может, например, выполЗО няться на двух амплитудных детекторах, работающих на общую нагрузку.

При этом входы первого и второго амплитудных детекторов являются соответственными входами блока 13 сравнения.

Для образования дискриминационной характеристики амплитудные детекторы должны быть разнополярными. В случае

Изменение коэффициента передачи усилителя 21 может достигаться, например, за счет введения сигнала управления в цепи установки рабочих точек усилительных приборов по управляющим электродам.

При осуществлении модуляции исследуемого модулятора 1 одновременно напряжениями с частотами g, и и z спектр его выходного сигнала состоит из следующих составляющих: несущей частоты g, с амплитудой, пропорциональной произведению бесселевых функций нулевого порядка от аргументов, представляющих собой индексы частотной модуляции Р, и Р ; боковых частот C3 + n Q, с амплитудами, пропорциональными произведениям То()?„(,), где I„(f3,) и I (! ) — бесселевы функции n-ro нулевого порядков от аргументов, и Р соответственно; боковых частот Q, + pg с амплитудами, пропорциональными произведениям р() о(Р ) где I р(Pz) и Io P бесселевы функции р-го и нулевого порядков от аргументов Р, и соответственно; дополнительных боковых частот (,>, 4 (p Q t и д ) амплитуда которых пропорциональна произведению бесселевых функций от аргументов Р, и Pi, причем порядок этих ,функций определяется целочисленными коэффициентами р и и.

При малых индексах частотной модуляции, 0,3 и с 0,3 спектр сигнала исследуемого частотного модулятора определяется только двумя парами боковых составляющих с частотами сд„ + Л, и (д + Q . Выходной г сигнал исследуемого модулятора 1 преобразуется на промежуточную частоту посредством смесителя 2 и гетеродина 7, частота которого устанавливает ся в соответствии с диапазоном рабочих частот исследуемого генератора.

Это позволяет исследовать инерционные свойства частотных модуляторов,работающих на разных частотах.

При этом первый вход смесителя

2 является входом измерителя. Преобразованный в диапазон промежуточных частот сигнал исследуемого частотного модулятора 1 подводится к усилителям 4 и 8 промежуточной частоты и частотному детектору 15 через усилитель-ограничитель 3 °

Последний предназначен для нормирования уровня сигнала промежуточной частоты, поступающего с выхода смесителя 2, и уменьшения влияния сопутствующей паразитной амплитудной модуляции.

В качестве усилителей 4 и 8 могут быть использованы, например, многокаскадные усилители с нелинейными внутрикаскадными обратными связями или с последовательным де1291891

)n (х. (р,)(,((),))-t (),(p,)I,(p,)j=

Еп Pг — 3nP

Следовательно, на выходе блока 6 вычитания получается напряжение, пропорциональное логарифму постоянной времени установления частоты с исследуемого частотного модулятора

1, так как

En P — En(, = 3En п с (2) при Э 03; P < 03; (3)

Ы й, = 0 5 (Pn G) En 52< ), (4) Напряжение с выхода блока б вычитания поступает на отсчетный индикатор 17, логарифмическая шкала которого проградуирована в величинах постоянной времени установления частоты, например в наносекундах. В качестве индикатора может, например, истектированием. При этом усилитель

4 настраивается на промежуточную частоту 52 - и и предназначен для выделения иэ входного сигнала составляющей, соответствующей боковой частоте Ю Д,; и получения напряжения совместно с амплитудным детектором 5, пропорционального логарифму этой составляющей, определяемого произведением Iо()Х,(,), Усилитель 8 имеет широкую полосу пропускания, но неперекрывающуюся с полосой пропускания усилителя 4, Широкая полоса пропускания усилителя 8 обеспечивает выделение из входного сигнала второй боковой составляющей с (г + Д, соответствующей боковой частоте я -)-1 во всем диапазоо г не перестройки:частоты 2г второго генератора 19, и получение совместно с амплитудным детектором 9 напряжения, пропорционального логарифму амплитуды этой составляющей, определяемого произведением Х (,) I,(P ).

С выходов амплитудных детекторов

5 и 9 сигналы поступают на блок 6 вычитания,в качестве которого может, например, использоваться дифференциальный усилитель постоянного тока, Блоком 6 за счет вычитания сигналов, пропорциональных логарифмам амплитуд боковых составляющих,определяется разность логарифмов индексов частотной модуляции пользоваться вольтметр. При градуировке шкалы индикатора 17 учитываются согласно уравнению (2) постоянный поправочный коэффициент, равный 3, и ве5 личина Ы Д, . Истинность определяемого значения постоянной времени установления частоты с исследуемого мо1 дулятора 1 обеспечивается за счет выполнения условий (3) и (4).

Выполнение условия (3) достигается за счет одновременного изменения амплитуд модулирующих напряжений с чаCTOTBMH A H Qг . ДЛЯ ЭТОГО СИГНаЛ с выхода усилителя-ограничителя 3 подаетая на частотный детектор 15. Из выходного сигнал) частотного детектора 15 усилителем 11 выделяется сигнал с частотой 2,, амплитуда которого пропорциональна индексу частотной дуляц, . т н поступает на третий амплитудный детектор

12, выходное напряжение которого используется для регулировки коэффициента передачи усилителя 16, что

25 обеспечивает поддержание величины индекса частотной модуляции 8 = 0 3 и соответственно с 0,3, так как

P,с Q

Это позволяет, в отличие от известного измерителя, исследовать частотные модуляторы с различной крутизной настроечной характеристики.

При этом крутизна настроечных характеристик исследуемых генераторов

35 может принимать значения в интервале, определяемом диапазоном регулирования амплитуды выходного сигнала усилителя 16, который обычно составляет К = 20 — 40 дБ, что позволяет исследовать модуляторы с максимальной крутизной настроечной характери0 Зй стики S, - -" -->K в 10.— 100 макс П

М раз больше, чем в известном устрой0 5 ъ с тв е S «<-- - — — при сохранении макс U

Al одинаковых нижних границ по этому параметру.

Выполнение условия (4) в измерителе осуществляется следующим образом.

Напряжение с выхода генератора

18 модулирующего напряжения поступает на усилитель-ограничитель 20, где нормируется по амплитуде и по1291891

5. !

О

-<

Б =СU

«< г<<

20 ступает на вход сумматора 31. На второй вход сумматора 31 подается также нормированный по амплитуде усилителем-ограничителем 14 сигнал генератора 19 модулирующего напряжения. Сумматор 31 выполняется аналогично сумматору 27. С выхода сумматора 31 сигнал подается на фильтр 32 верхних частот. Нижняя частота среза фильтра 32 выбирается из условия 0, i g . Выходной сигнал фильтра 32 верхних частот, выполняющий функцию дифференцирующей цепи, является двухчастотным, причем амплитуда каждой составляющей пропорциональна значению частоты Л, и A соответственно. Это обеспечивает одновременное измерение значений двух модулирующих частот одним фильтром 32 и в отличие от известного устройства существенно снижает влияние погрешностей при их измерениях на последую< щее вычисление отношения Я Q

< Я и точность соблюдения условия (4) .

Далее сигнал с выхода фильтра 32 верхних частот разделяется полосовыми фильтрами 29 и 34 на два частотных канала. Фильтр 29 выделяет сигнал с частотой 5?<, а фильтр 34 обеспечивает выделение сигнала с частотой Я во всей полосе перестройки генератора 19.

С выходов фильтров 29 и 34 сигналы через амплитудные детекторы 30 и

35, имеющие логарифмические коэффициенты передачи, поступают на вход блока 22 вычитания, который выполняется аналогично блоку 6. Напряжение с выхода блока 22, пропорциональное разности логарифмов модулирующих частот й,, и 52, подается на вход блока 23 вычитания, на другой вход которого через делитель 10 напряже- ния на полтора поступает напряжение, пропорциональное разности логарифмов индексов частотной модуляции р< и Р2 °

При невыполнении условия (4) на выходе блока 23 выделяется напряжение сигнала ошибки, которое через фильтр 36.нижних частот и усилитель

37 подается на управляющий вход генератора 19. Под воздействием напряжения ошибки осуществляется пе. рестройка частоты генератора 19 и замыкается кольцо обратной связи по автоматическому обеспечению выпол25

55 нения условий (4). При этом постоянная времени цепи обратной связи определяется фильтром 36 и выбирается в 5 — 10 раз больше, чем в конце обратной связи, обеспечивающем поддержание постоянства величины индекса модуляции Р,.

С выхода усилителя 21 сигнал подается через амплитудный детектор

33 на второй индикатор 24, по шкале

I которого отсчитывается крутизна динамической модуляционной характеристики исследуемого частотного модулятора-;1. Градуировка шкалы индикатора

24, в качестве которого может использоваться, например, вольтметр, осуществляются в МГц (кГц) на В, в соответствии с условием где С< = p 17., = 0 Зд, = const °

Для устранения влияния на точность измерения ь нестабильности несущей частоты сигнала исследуемого частотного модулятора 1 низкочастотная составляющая выходного напряжения частотного детектора 15 с переходной частотой Я „ = Л, выделяется фильтром 28 нижних частот с частотой среза Л й, и в качестве управляющего подается на гетеродин 7, чем обеспечивается стабилизация значения промежуточных частот A <- Л< и Я + .<. и . Фильтр 28 выполняет функцию интегратора.

При подключении вместо исследуемого частотного модулятора i фазового модулятора измеритель позволяет определить его постоянную времени установления фазы и крутизну настроечной характеристики. Для этого управляющий вход исследуемого фазового модулятора посредством переключателя 25 (второе полс<жение) подключается к выходу фильтра 26 нижних частот, выполняющему функцию интегратора.

Этим обеспечивается получение на выходе исследуемого модулятора сигнала, соответствующего случаю частотной модуляции, и справедливость соотношений (2) — (4). При этом постоянная времени с установления фазы отсчитывается по шкале 17 индикатора, а крутизна динамической модуляционной характеристики S< определяется по индикатору 24, имеющему дополнительную градуировку шкалы, 1291891

10 например, в радиан/вольтах. Градуировка дополнительной шкалы индикатора 2ч осуществляется в соответствии с условием

Sq, C2UNn 7

С = О, 3 E< > = Const;

К вЂ” коэффициент передачи фильтра 26 на частоте й, где

Таким образом, по сравнению с базовым объектом, в предлагаемом устройстве расширены функциональные возможности за счет возможности исследования фазовых модуляторов и определения постоянной времени установления фазы с одновременным измерением динамической крутизны модуляционной характеристики как частот- 2р ных, так и фазовых модуляторов, Кроме того, в среднем в 10 раз расширяются пределы допустимых различий по крутизне модуляционных характеристик исследуемых модуляторов с 25 одним или несколькими управляющими входами. При этом предлагаемое устройство в отличие от известного обеспечивает возможность раздельного определения указанных параметров по 30 каждому из управляющих входов, а также повышение эффективности за счет автоматизации процесса измерения.

Спектральный измеритель инерционности частотных и фазовых модуляторов, содержащий последовательно 40 соединенные исследуемый модулятор, смеситель, первый усилитель-ограничитель, первый усилитель промежуточной частоты, первый амплитудный детектор, первый блок вычитания,по- 45 следовательно соединенные делитель напряжения на полтора и третий блок вычитания, последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты, вход которого подключен к 5р выходу первого усилителя-ограничителя, и второй амплитудный дешифратор, выход которого соединен с вторым входом первого блока вычитания, последовательно соединенные третий 55 усилитель промежуточной частоты и третий амплитудный детектор, последовательно соединенные первый генератор модулирующего напряжения и тре35

Формула изобретения тий усилитель-ограничитель, последовательно соединенные второй генератор модулирующего напряжения и второй усилитель-ограничитель, а также блок сравнения, второй блок вычитания, выход которого подключен к второму входу третьего блока вычитания, первый усилитель, второй усилитель, первый индикатор, вход которого соI единен с входом делителя напряжения на полтора, гетеродин, выход которого подключен к второму входу смесителя, вгорой индикатор и частотный детектор, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены последовательно соединенные второй сумматор напряжения, первый фильтр верхних частот, первый полосовой фильтр и четвертый амплитудный детектор, выход которого подключен к входу второго блока вычитания, последовательно соединенные первый сумматор напряжения, первый фильтр нижних частот и переключатель рода работ, выход которбго подключен к входу исследуемого модулятора, второй фильтр нижних частот и третий усилитель, выход которого соединен с входом второго генератора модулирующего напряжения, последовательно соединенные второй полосовой фильтр и шестой амплитудный детектор, выход которого подключен к второму входу второго блока вычитания, а также третий фильтр нижних частот, пятый амплитудный детектор, при этом выход второго генератора модулирующего напряжения через первый усилитель подключен к

-первому входу первого сумматора напряжения и к второму входу блока сравнения, выход второго усилителя соединен с вторым входом первого сумматора, вторым входом блока сравнения и через пятый амплитудный детектор— с входом второго индикатора, выход первого сумматора соединен с вторым входом переключателя рода работ,при этом выход первого усилителя-ограничителя соединен через частотный детектор, а выходной фильтр нижних частот — с входом гетеродина, причем гетеродин выполнен управляемым, выход частотного детектора подключен также к входу третьего усилителя промежуточной частоты, а выход третьего амплитудного детектора соединен с вторым входом первого усилителя, при

1291891

Составитель В.Величкин

Редактор И.Дербак Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Заказ 227/43 Тираж. 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 этом выход второго усилителя ограничителя подключен к первому входу второго сумматора напряжений, по второму входу которого подключен выход третьего усилителя-ограничителя, а вход 5 второго полосового фильтра соединен с выходом фильтра высоких частот, выход третьего фильтра нижних частот соединен с входом третьего усилителя, а выход третьего блока вычитания— с входом третьего фильтра нижних частот, выход блока сравнения соединен с первым входом второго усилителя, первый вход которого соединен с выхо дом первого генератора модулирующего напряжения, выход первого блока вычитания соединен с входом блока деления на полтора.