Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов

 

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, умножитель 3 частоты, блок 4 задержки, лампу 5 бегущей волны, фазовращатель 6, ком .мутатор 7, частотные детекторы 8 и 9, переключатели 12 и 13,. интегратор 15 и фильтр 16 нижних частот, Кроме того, устройство включает в себя частотно-модулированный генератор 17, резонансные усилители 18-21, строб-каскады 22 и 31, видеоусилитель 23, усилитель 24 сигнала ошибки, генератор 25 пилообразного напряжения, нелинейный элемент 26, генератор 27 высокой частоты, делитель 28 частоты, индикатор 29 и электронно-счетный вольтметр 30. Введение генератора 14 высокой частоты, ф1азовра1цателя 11, электронного коммутатора и образование новых функциональных связей позволяют устранить влияние переходных процессов на результат измерения и тем самым повысить точность измерения . 1 ил. ш (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 14()2955

А2 (51)4 G 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ф(F". - .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц, К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .; .ъ, (61) 1228028 (21) 4145517/24-21 ,(22) 10.11;86 (46) 15.06.88. Бюл. У 22 (72) Н.Г.Батурин, А.В.Зюзин и Ю.Н.Судаков (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1228028, кл. G 01 R 23/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ И

ЛИНЕЙНОСТИ МОДУЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ (57) Изобретение относится к области радиоизмерительной техники. Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, умножитель 3 частоты, блок 4 задержки, лампу 5 бегущей волны, фазовращатель 6, ком,мутатор 7, частотные детекторы 8 и 9, переключатели 12 и 13,.интегра-, тор 15 и фильтр 16 нижних частот, Кроме того, устройство включает в себя частотно-модулированный генератор 17, резонансные усилители 18-21, строб-каскады 22 и 31, видеоусилитель

23, усилитель 24 сигнала ошибки, генератор 25 пилообразного напряжения, нелинейный элемент 26, генератор 27 высокой частоты, делитель 28 частоты, индикатор 29 и электронно-счетный вольтметр 30. Введение генератора

14 высокой частоты, фазовращателя 11, электронного коммутатора и образование новых функциональных связей позволяют устранить влияние переходных процессов на результат измерения и тем самым повысить точность измерения. 1 ил.!

402955

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть исПольэовано для измерения скорости изменения частоты и линейности модуля

5 ционных характеристик частотно-модулированных сигналов и является усовершенствованием устройства по авт. св. 11 1228028

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, 15

;умножитель 3 частоты, блок 4 задерж-! ки, лампу 5 бегущей волны, первый фазовращатель 6, коммутатор 7, основной частотный детектор 8, дополнительный частотный детектор 9, сумма- 20 тор 1О, второй фаэовращатель 11, первый и второй переключатели !2 и

13, второй генератор 14 высокой частоты, интегратор 15, фильтр 16 нижних частот, частотно-модулированный 25 генератор 17, четвертый, третий, второй и первый резонансные усилители 18-21, первый строб-каскад 22, видеоусилитель 23, усилитель 24 сигнала ошибки, генератор 25 пилообразно 30 го напряжения, нелинейный. элемент

26, первый генератор 27 высокой частоты, делитель 28 частоты, индикатор 29, электронно-счетный вольтметр 30, второй строб-каскад 31.

При этом выход делителя 28 частоты, вход которого соединен с выходом первого генератора 27 высокой частоты, подключен к второму входу индикатора 29 и через последовательно сое- 40 диненные генератор 25 пилообразного напряжения, частотно-модулированный генератор 17, блок 4 задержки, лампу 5 бегущей волны, смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, 45 коммутатор 7 — к входу дополнительного частотного детектора 9 через умножитель 3 частоты, а также к входу основного детектора 8, выход котороro подключен к первым входам первого

l2 и второго 13 переключателей, вто50 рые входы которых соединены с выходом дополнительного частотного детектора 9. Выход первого переключателя

12 через последовательно соединенные фильтр 16 нижних частот, усилитель 24

55 сигнала ошибки и второй строб-каскад

31 подключен к входу электронно-счетного вольтметра 30, при этом выход усилителя 24 сигнала ошибки соединен также с управляющими входами частотных детекторов 8 и 9. Выход второго переключателя 13 через последовательно соединенные интегратор 15, .видеоусилитель 23 и первый строб-каскад 22 соединен с первым входом индикатора

29. Выход первого генератора 27 высокой частоты через нелинейный элемент 26 подключен к входам первого

21, второго 20, третьего 19 и четвертого 1о резонансных усилителей, выходы которых через сумматор 10 соединен с вторым входом лампы 5 бегущей волны. Кроме того, выход .первого резонансного усилителя 21 через первый фазовращатель 6 подключен также к третьему входу лампы 5 бегущей волны, а второй вход смесителя I соединен с выходом частотно-модулированного генератора 17 ° Второй генератор 14 высокой частоты своим входом соединен с выходом первого генератора 27 высокой частоты, а выходом через второй фаэовращатель — с первым входом ком мутатора 7, при этом вторые входы, коммутатора 7, первого 22 и второго

31 строб-каскадов подключены к второ. му выходу делителя 28 частоты.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с выхода первого генератора 27 высокой частоты

U (t) = U icos (2 << Ь сдв + Рн где U<,F, и ц„- амплитуда, частота и начальная фаза генератора 27. поступает на входы делителя 28 частоты и второго генератора 14 высокой частоты и навязывает колебаниям последнего свою начальную фазу 1 „. Ионохроматическое колебание с частотой

F >z + у7 и начальной фазой где т — скорость перестройки частоты частотно-модулированного генератора 17; 7 — время задержки в блоке 4 задержки подается на второй фазовращатель 11, в котором начальная фаза колебаний второго генератора

14 высокой частоты изменяется на величину ц=- Ы„7 - 0,5 у . Таким образом, начальйая фаза колебания промежуточной частоты на выходе второго фазовращателя 11 составляет

Ц = я+ а) С,— 0 5 у 1 1. Эти колебания через открытый электронный

55 з 14029 коммутатор 7 поступают на вход основного частотного детектора 8 непосредственно, а на вход дополнительного частотного детектора 9 — через умноБ житель 3 частоты.

По окончании переходных процесоов в частотных детекторах 8 и 9, обусловленных их инерционностью, в момент времени t делитель 28 частоты за2 пускает генератор 25 пилообразного напряжения, с выхода которого напряжение управления подается на вход частотно-модулированного генератора

17. Последний формирует сигнал с линейно изменяющейся частотой, который поступает на первый вход смесителя

I и в блок 4 задержки с временем задержки . ЛЧМ-сигнал с выхода блока у задержки поступает на преобразова- 2р тель частоты, содержащий лампу 5 бегущей волнь1, первый фазовращатель 6 и формирователь квазипилообразного напряжения, в состав которого входят нелинейный элемент 26, первый 21, 25 второй 20, третий 19, четвертый 18 резонансные усилители и сумматор 10.

Частота смещения Р д преобразователя частоты выбирается из условия однозначного измерения параметров вы- 30 ходного сигнала частотно-модулирован— ного генератора 17 и составляет десятки мегагерц. Величина > выбирается иэ условия обеспечения требуемого диапазона измеряемых величин и составляет З цесятые доли микросекунды.

Преобразователь частоты работает следующим образом.

Напряжение с частотой F „ с выхода генератора 27 высокой частоты поступает на вход нелинейного элемента

26. Рабочим режимом нелинейного элемента 26 является режим с отсечкой 4> тока. Выходной сигнал нелинейного элемента содержит гармонические колебания с частотами KFсдВ (К =1, 2,3...), причем амплитуды гармоник распределены по коэффициентам Берга, которые зависят от угла отсечки. Подбирая режим работы нелинейного элемента 26 (регулируя угол отсечки) и изменяя коэффициенты усиления резонансных усилителей 18-21, настроеннык соответственно на 4Г,дВ, ЗГ „В, 2РС4В РСд В пилообразное напряжение. С выхода сумматора 10 квазипилообразное напряжение подается на спираль лампы

5 бегущей волны и тем самым осуществляется фазовая модуляция сигнала, поступающего на ее СВЧ-вход. Спектр сигнала на выходе лампы 5 бегущей волны представляет собой сумму четырехкратных произведений бесселевых функций. Для подавления зеркальной составляющей f c(t) + Fc e в спектре выходного сигнала напряжение первой гармоники с выхода первого резонансного усилителя 21 через первый фаэовращатель 6 на 7(/2 подается на пер- вый анод лампы 5 бегущей волны. Тем самым осуществляется дополнительная квадратурная амплитудная модуляция.

Таким образом, на входы смесителя 1 поступают два сигнала: с

U„(<)=U,oos(û,t+0,5 yt + ) E (t)dt+

U< (t) = П2 cos (t Ф

+ 0,5у(t-Г ) + ) ((t- .)ЙС +q+q„$. о

Усилитель 2 промежуточной частоты выделяет разностное колебание выходного сигнала смесителя 1

Пупц () = Пупч cos ((сдВ+ ) ) t +

+ 1 ру (t)- q(t — ° ))- dt +

+ ы + — 05yi

Если величину выбирать так, чтобы при любом t, выполнялось условие

1 — / ((r)) i t-t «I () и

2 dt

1 то при разложении функции (й-7 ) в ряд Тейлора можно ограничиться двумя первыми членами, Тогда:

U you(t) П упм +os

+с, (t) + q„+ иа)- 05yi ) Это напряжение подается на третий вход электронного коммутатора 7, где осуществляется "сшивание по фазе колебания с выходным сигналом фазовращателя Il

В момент времени t> t + с и делителя 28 частоты приходит импульс управления работой электронного коммутатора 7, строб-каскадов 22 и 31.

При этом строб-каскады открываются, 1402955 а электронный коммутатор 7 переключается, соединяя выход усилителя 2 промежуточной частоты с входом дополнительного частотного детектора 9 че-, 5 реэ умножитель 3 частоты с коэффициентом умножения N, а с входом основного частотного детектора — непосредственно.

Основной 8 и дополнительный 9 10 частотные детекторы имеют переходные частоты Fo соответственно Fo ! сдь и Fî = NFñä8 при y " + g (t)

О. С выходов частотных детекторов напряжения, пропорциональные +

+ 1;(t) и Nt уi + g (t)J, поступают соответственно на первый и второй входы переключателей 12 и 13. Выход первого переключателя 12 подключен через последовательно соединенные 20 фильтр 16 нижних частот и усилитель сигнала ошибки к управляющим входам частотных детекторов, образуя цепь обратной связи системы автоподстройки переходной частоты. В фильтре ниж-25 них частот осуществляется интегрирование импульсного сигнала ошибки.

Поэтому система автоподстройки частот отслеживает изменения частот, пропорциональные только средней скорости перестройки частотно-модулированного генератора. Изменения напряжения сигнала ошибки, пропорциональные средней скорости перестройки частоты, фиксируются электронно-счет ным вольтметром. Скорость перестрой35 ки частоты 1 определяется по величине и знаку напряжения сигнала ошибки.

Напряжение с выхода второго переключателя 13 через интегратор 15, видео-40 усилитель 23 и первый строб-каскад

22 поступает на вход осциллографи— ческого индикатора 29, на синхронизирующий вход которого поступают импульсы запуска, вырабатываемые делителем 28 частоты. Фиксация результатов измерения отклонения модуляционной характеристики от линейного закона () осуществляется на экране индикатора 29 в реальном масштабе времени. С помощью первого 22 и вто50 рого 31 строб-каскадов измерения производятся только в течение длительности сигнала с выхода усилителя

2 промежуточной частоты. Поскольку переходные процессы в частотных детекторах 8 и 9 к моменту времени t> закончены за счет сигнала второго генератора 14 высокой частоты, то их выходные сигналы не имеют выброса в начале импульса и информация об отклонениях модуляционной характеристики частотно-модулированного генератора 17 не теряется.

По окончании импульса частотно-модулированного генератора 17 процесс измерения заканчивается и устройство переходит в исходное состояние. Цикличность процесса измерения обеспечивается выработкой делителем частоты цикличйо повторяющихся импульсов синхронизации. С помощью двух переключателей выбирается необходимый диапазон измеряемых величин.

В известном устройстве во время переходных процессов, обусловленных инерционностью частотных детекторов и имеющих длительность порядка 2 мкс, измерение отклонений модуляционной характеристики частотно-модулированного генератора от линейного закона невозможно. В результате происходит потеря части полезной информации.

Предлагаемое устройство позволяет устранить влияние этих переходных процессов на результат измерения и тем самым повысить точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов по авт.св. Р 1228028, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппения точности измерений, в него введены последовательно соединенные второй генератор высокой частоты, второй фазовращатель и электронный коммутатор, третий вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к входам основного частотного детектора и умножителя частоты, а также первый и второй строб-каскады, выходы которых соединены соответственно с входами индикатора и электронно-счетного вольтметра, а первые входы подключены соответственно к выходам видеоусилителя и усилителя сигнала ошибки, кроме того, вход второго генератора высокой частоты соединен с выходом первого генератора высокой частоты, а вторые входы коммутатора, первого и второго строб-каскадов подключены к второму выходу делителя частоты.