Устройство для измерения частотных характеристик четырехполюсников

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение достоверности измерения . Устр-во содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 линейно-частотно-модулированных колебаний , ждущий генератор 3 видеоимпульсов , электронный ключ 4, сумматор 5, ограничитель 6, селектор 7 сигналов, амплитудный детектор 8, фильтр 9 низких частот, квадраторы 10 к 13, блок вычитания 11, делитель 12, интегратор 14, перемножитель 15, дифференциатор 16 и исследуемый четырехполюсник (ИЧП) 17. Стробимпульсы с выхода генератора 3 и выборки меняющегося по частоте сигнала с выхода генератора 2, проходя через ИЧП 17, приобретают соответствующие искажения, величина которых однозначно связана с частотными х-ками ИЧП 17. После соответствующих преобразований сигналов с выхода ИЧП 17 на выходе фильтра 9 выделяется напряжение, прямо пропорциональное амплитудно-частотной х-ке ИЧП 17, а на выходе делителя 12 - напряжение, пропорциональное квадрату фазочастотной х-ки.ИЧП 17. 2 ил. (Л с САд 05 00 4 СО 00 Фиг. i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (I9) (И) А1 (5ц 4 Н 04 В 3/46 а 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4146091/24-09 (22) 25.06.86 (46) 30.12.87. Бюл. №- 48 (72) А.В. Бальчюнайтис и A ° -A.À.Ãèлис (53) 621.317.616(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1078642, кл. Н 04 В 3/46, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения — повышение достоверности измерения. Устр-во содержит генератор

1 тактовых импульсов, генератор 2 линейно-частотно-модулированных колебаний, ждущий генератор 3 видеоимпульсов, электронный ключ 4, сумматор 5, ограничитель 6, селектор 7 сигналов, амплитудный детектор 8, фильтр 9 низких частот, квадраторы

10 и 13, блок вычитания 11, делитель 12, интегратор 14, перемножитель 15, дифференциатор 16 и исследуемый четырехполюсник (ИЧП) 17. Стробимпульсы с выхода генератора 3 и выборки меняющегося по частоте сигнала с выхода генератора 2, проходя через ИЧП 17, приобретают соответствующие искажения, величина которых однозначно связана с частотными х-ками ИЧП 17. После соответствующих преобразований сигналов с выхода

ИЧП 17 на выходе фильтра 9 выделяется напряжение, прямо пропорциональ- g ное амплитудно-частотной х-ке ИЧП 17, а на выходе делителя 12 — напряжение, пропорциональное наадрату фаночаетотной х-ки ИЧП 17, 2 ил. С, 1363498

Изобретение относится к радиоиз- с мерительной технике и может использоваться для измерения амплитудно- и фазочастотных характеристик (АЧХ и

ФЧХ) четырехполюсников.

Цель изобретения — повышение достоверности.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предложенно- 10

ro устройства, на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Устройство для измерения частотных характеристик четырехполюсников содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 линейно-частотно-модулированных колебаний, ждущий генератор 3 видеоимпульсов, электрон-: ный ключ 4, сумматор 5, ограничитель 6, селектор 7 сигналов, ампли- 20 тудный детектор 8, фильтр 9 низких частот, первый квадратор 10, блок 11 вычитания, делитель 12 сигналов, второй квадратор 13, интегратор 14, перемножитель 15, дифференциатор 16, 25 исследуемый четырехполюсник 17.

Устройство работает следующим образом.

Генератор тактовых импульсов вырабатывает пачку запускающих импульсов, равномерно распределенных в интервале времени Т перестройки частоты генератора 2. Короткие запускающие импульсы (фиг, 2а) синхронизируют работу генератора 2 и запускают З5 жДущий генератор 3, который генерирует последовательность прямоугольных импульсов определенной длительности „ (фиг. 2б). Число строб-импульсов в периоде Т перестройки re- 40

Г нератора 2 определяется соотношени(3) 45 <(j>) = Й(Ы) + 3 Ъ (Ы). (6) 50 (7) А((д) 55

Тр ем N = — — . Оптимальная длительность

2 строб-импульса определяется длительностью переходного процесса исследуемого четырехполюсника 17. Для обеспечения наименьшей погрешности измерения частотных характеристик должно соблюдаться условие о„ > о)()(.< (где („„, — длительность переходного процесса исследуемого четырехполюсника 17). Строб-импульсы И (фиг. 2б) с выхода генератора 3 одновременно поступают на управляющий вход электронного ключа 4 и первый вход сумматора 5, на второй вход которого через электронный ключ 4 с выхода генератора 2 поступают выборки сигнала, меняющегося по частоте (фиг. 2, в,г), и с выхода сумматора

5 поступают на вход исследуемого четырехполюсника 17. Строб-импульсы

Б и выборки U> проходя через исследуемый четырехполюсник 17, приобретают соответствующие искажения, величина которых однозначно связана с частотными характеристиками исследуемого четырехполюсника 17.

Комплексный коэффициент передачи линейной электрической цепи определяется выражением

К(р) = J h (t) e dt> ()) о

I где h (t) — производная переходной характеристики цепи, p=Q +j63 — комплексная частота.

На практике используют случай мнимой комплексной частоты, т.е.. б = О, и ограниченную длительность „ переходного процесса. Тогда выражение (1) может быть записано в виде р

K(jr ) = I Ь (t) е l dt (2)

Согласно известным тригойометрическим соотношениям выражение (2) может быть записано в виде о))

K(jr ) - j h (t) (ooeut) dt+

Tl о

+) ) h (t) (einut) йс. о

Обозначим: ()) . а(Я) = h (е)(созсд t) dt; (4) о

Ь(И) = h (t) (sin я t) с) (5) о получим коэффициент передачи

Из выражения (4) следует, что АЧК и ФЧХ исследуемого четырехполюсника 17: у(я) = arctg

Ь (Q) а (а) (8)

Из выражения (6) следует, что

Ь(Я) = а(()) tg (1) (о), (9) и подставляя Ь(()), определяемое выражением (9) в (7), получим

1363498

А(И)

1+ Ц) (ю) а (а) (») 1+ q (ю) с А (Я) а(ы) J

Откуда

А(ы) 1 ср(a) = — — -1 а(У)) (12) 15

А (сд) -а ((.))

a (C3) (13) 20

Выражение (13) дает связь между

АЧХ и ФЧХ исследуемого четырехполюсника 17. Значения А(()) = U6 при текущей частоте извлекаются из пачек 25 . радиоимпульсов (различной частоты), выделяемых селектором 7 сигналов (фиг. 2д) посредством амплитудного детектора 8, на выходе которого получим ряд дискретных значений A(u), З0 которые интегрируются фильтром 9 низких частот и подаются на амплитудно-частотный выход устройства.

На втором выходе селектора 7 сигналов выделяются строб-импульсы

35 (фиг. 2,е), по форме отображающие переходную характеристику h(t) исследуемого четырехполюсника 17, которые дифференцируются дифференциатором

16 (фиг. 2ж), причем отрицательные импульсы, получаемые при спаде дифференцируемых импульсов (Б ), ограничиваются амплитудным ограничителем

6, на выходе которого получает однополярные импульсы (фиг.2з), амплитуда которых во времени изменяется согласно производной h (t) (переходной характеристики h(t) исследуемого четырехполюсника 17. т.е. можно записать

Ц 12 K а (Я) (16) (17) U ç = Kz А((1) )где K> — коэффициент пропорциональности.

Напряжение U и U1> в первом и втором квадраторах 10 и 13 взводятся в квадраты, причем напряжения на выходах первого 10 и второго 13 квадратов. могут быть записаны в виде

U ù — — К,„А (cD)

Ц, =K-а (Я) (18) (19) где К вЂ” коэффициент передачи перво1 го 10 и второго 13 квадраторов

Напряжения U, и U, поступают на блок » вычитания, напряжение на выходе которого прямо пропорционально разности подводимых напряжений U1< и У(50 где К вЂ” коэффициент передачи блока

Ь

11 вычитания.

В де(ителе 12 сигналов напряжения

U 6 делится на напряжение U и на его выходе получим

55 (14) A(G3) = a(u) 1+cf (а). (10) Производя деление выражения (10) на а (Я), получим

Возведя в квадрат выражение (» ), 10 получим:

Сигналы U (пачки косинусоидальных радиоимпульсов) и U> (импульсы, отображающие производную переходной характеристики исследуемого четырехполюсника) поступают на, входы перемножителя 15, причем на его выходе выделяем сигнал:

U« = K„h (t) сов () С,, где К„ — коэффициент передачи перемножителя 15.

Интегрируя этот сигнал интегратором 14, получим (U

U = — — ) h (t) (.os (a t) dt

K)1 К0

12 1,„) ! (15) где К„ — коэффициент передачи интегратора 14, („ — константа времени интегрирования. Сравнивая выражение (4) и (15) видим, что сигнал на выходе интегратора 14 прямо пропорциональный вещественной части а(а) комплексного коэффициента передачи

K(ju) = а(са) + j Ь(я) Напряжение Uä на выходе фильтра

9 прямо пропорционально А(«)), т.е.

АЧХ исследуемого четырехполюсника 17

U,, = K> K<(A (ы)-а (ca)j, (20) 1363498

cP (ra) (22) 25

30 и, а и>

d и, ВНИИПИ Заказ 6382 55 Ти аж 636 Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

А (са) -а (и) А((д) 2 и (21)

< — -у(-у — — К К (— (-у-) -tj где К вЂ” коэффициент передачи делителя 12 сигналов, Сравнивая выражения (13) и (21), видим, что т.е. напряжение пропорционально квад- 1

15 рату ФЧХ исследуемого четырехполюсника 17.

Формула и э обретения

Устройство для измерения частотных характеристик четырехполюсников, содержащее ждущий генератор видеоимпульсов, последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор линейно-частотно-модулированных колебаний, ограничитель, перемножитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности, введены последовательно соединенные электронный ключ, первый вход которого соединен с выходом генератора линейно-частотно-модулированных колебаний, и сумматор, второй вход которого соединен с выходом ждущего генератора видеоимпульсов, а выход является входом исследуемого четырехполюсника, дифференциатор, выход которого подключен к входу ограничителя, выход которого подключен к первому входу перемножителя, второй вход которого соединен с выходом электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом ждущего генератора видеоимпульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, последовательно соединенные селектор сигналов, вход которого является выходом исследуемого четырехполюсника, амплитудный детектор, фильтр низких частот, первый квадратор, блок вычитания и делитель сигналов, выход которого является первым выходом устройства, последовательно соединенные интегратор, вход которого соединен с выходом перемножителя, и второй квадратор, выход которого подключен к вторым входам блока вычитания и делителя сигналов, выход фильтра низких частот является вторым выходом устройства, а второй выход селектора сигналов подключен к входу дифференциатора.