Устройство для определения коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей амплитудно-модулированного сигнала и его индекса сопутствующей угловой модуляции

 

Изобретение может быть использовано для измерения малых значений коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей и индекса сопутствующей угловой модуляции амплитудномодулированных (AM) сигналов при помощи анализатора спектра в случае, когда уровень измеряемых гармоник огибающей AM сигнала соизмерим или меньше уровня спектральных составляющих , порожденных в анализаторе спектра нелинейностью амплитудных характеристик его тракта передачи сигнала. Устройство содержит генератор (г) 2 исследуемого ДМ сигнала, Г 1 модулирующего сигнала, низкочастотные фазовращатель и аттенюатор 11 и 12 соответственно, высокочастотные аттенюатор и фазовращатель 8 и 9 соответственно , анализатор 15 спектра , сумматор 10, смесители 3, 6, 14, частотно-модулируемый Г 13, узкопополосный и полосовой фильтры 5 и 7 соответственно, гетеродин 4, Устройство имеет расширенные функциональные возможности. 5-ил. с & (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 ",.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21). 3936679/24-21 (22) 29.07,85 (46) 23.06.88. Бюл. ¹ 23 (72) В.А. Беликов, В.С. Климашевский и П.А. Шпаньон (53) 621.317.353(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 405082, кл. С 01 P 27/28, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГАРМОНИК КВАЗИСИНУСОИДАЛЬНОЙ ОГИБАЮЩЕЙ А1ППП1ТУДНО-МОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА И ЕГО ИНДЕКСА СОПУТСТВУЮЩЕЙ УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИИ (57) Изобретение может быть использовано для измерения малых значений коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей и индекса сопутствующей угловой модуляции амплитудномодулированных (АМ) сигналов при помо„„Я0„„1404 0 A 1 щи анализатора спектра в случае, когда уровень измеряемых гармоник огибающей AM сигнала соизмерим или меньше уровня спектральных составляющих, порожденных в анализаторе спектра нелинейностью амплитудных характеристик его тракта передачи сигнала. Устройство содержит генератор (Г) 2 исследуемого AM сигнала, Г 1 модулирующего сигнала, низкочастотные фазовращатель и аттенюатор 11 и 12 соответственно, высокочастотные аттенюатор и фазовращатель 8 и 9 соответственно, анализатор 15 спектра, сумматор 10, смесители 3, 6, 14, частотно-модулируемый Г 13, узкопополосный и полосовой фильтры 5 и ? соответственно, гетеродин 4, Устройство имеет расширенные функциональные возможности. 5 ил.

1404970

Изобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения малых значений коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей и индекса сопутствующей угловой модуляции амплитудно-модулированных (АМ) сигналов при помощи анализатора спектра в случае, когда уровень измеряемых гармоник огибающей АМ сигнала соизмерим или меньше уровня спектральных составляющих, порожденных н анализаторе спектра изза наличия нелинейности амплитудной характеристики его тракта передачи

10!

5 сигнала.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения малых значений коэффициентов гармоник огибающей и индекса сопутствующей угловой моду— ляции.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2-5 спектр сигналов на выходе отделен- 25 ных блоков устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 модулирующего сигнала и генератор 2 исследуемого AM сигнала, первый смеситель 3,, подключенный к гетеродину 4 и через узкополосный фильтр 5, второй смеситель 6, полосовой фильтр 7, высоко.астотный аттенюатор 8 и высокочастотный фазонращатель 9 — к сумматору

10, подключенный к генератору 1 низкочастотный фазонращатель 11, низкочастотный аттенюатор !2, последова— тельно соединенное частотно-модулируемый (ЧМ) генератор 13 третий сме9

40 ситель 14, анализатор 5 спектра, а также первый 16, второй 17 и третий

18 переключатели, Устройство работает следующим образом„

Исследуемый АМ сигнал с гармониками огибающей и с сопутствующей угло— вой модуляцией (выключатель 16 нахо— дится н положении "Включен,) подается с выхода АМ генератора 2 через переключатель 17, находящийся в поло- 50 жении Включен, на первый вход первого смесителя 3, а также на сумматор 10.

Этот сигнал и (фиг. 2), содержащий спектральную составляющую с не- 55 сущей частотой ()„, а также спектральные составляющие с частотами (()1 + k Я (k = 1,2,3, спектральными составляющими при k > 3 в сигналах прецизионных АМ генераторов можно пренебречь), имеет вид з

u = v(1+ m cos(kit + (4 к))«

Кв1

«cos (u„t + p sin(At +«)1 9 где m — парциальные коэффициенты амплитудной модуляции

mz (iп)„, ш

3 практически отсутствуют (,)„ и Й вЂ” несущая и модулирующая частоты; — индекс сопутстнующей угловой модуляции (в прецизионных формирователях AM сигнала р 10 ); начальные фазы модулирующих функций с частотами k ; (1 (— — Ы ) — начальная фаза закона из2 менения частоты.

Спектр этого сигнала в случае малости mz р, m> р имеет вид

u = U(()+ ) т сов()сй t+t()) совы t

3 (9)sine„t - sin(Ht+()!)- п)„сон (kQ.t + к)

+t(„) (tsin()1 t + в ) в(пы tj

Амплитуда сигнала на частоте td имеет вид (фиг ° 2)

8m () (4 ) з1п (()(-/3)) "-и

Амплитуда сигнала на частотах !,)„-9

+ Я имеет вид (фиг. 2)

0 = — 1m< + + 2m„pcosq „

„0() ,, у- ) где (!,)„= (р„— ()(.

Амплитуда сигнала на частотах (,.), + 2Я имеет нид (фиг. 2)

+ = V((— ) + () +2(— ) °

x() cos y<) (,+ Ч„+ )(°

Амплитуды спектральных составляющих с частотами (.(.),+ Д и (.), + 2ß зависит как от коэффициента гармоник огибающей АМ сигнала m> и mz так и от сопутствующей угловой модуляции с индексом

1404970

y sin(g, t +g+)) . его амплитуда

) +

", ТАЕЙ -"3

+2 (ш1)

Ф

) ч

= 4)„+ ЗЙ;

Вклад угловой модуляции в амплитуды спектральных составляющих с частотами ы,+ 1 Я npu k = 1 и k = 3 пре— небрежимо мал по сравнению с вкладом

5 от амплитудной модуляции.

Сигнал АМ гетеродинируется сигна— лом от гетеродина 4, причем частота сигнала гетеродина выбирается так, чтобы и,-ы, = иЗ, где ыф- резонанс- 0 ная частота узкополосного фильтра 5.

Таким образом на вход второго смесителя 6 поступает сигнал с частотой у, — Ис, а сигналы с частотами ((ы,+

t kA) -tu JnopaanaeTcsr фильтром 5 по крайней мере на 50 дБ.

На втором смесителе происходит г суммирование частоты <и ы с частотой гетеродина ы, в результате чего на выходе полосового фильтра 7 имеется лишь сигнал с частотой ы„. Этот сигнал проходит через фазовращатель 9 и аттенюатор 8 и поступает на сумматор

10, в котором он суммируется с исходным AN сигналом. Фаза и амплитуда 25 сигнала с частотой Ы„ подбирается так, чтобы в спектре исходного сигнала подавить сигнал с несущей частотой (фиг. 3) .

Таким образом на первый вход третьего смесителя 14 поступают лишь спектральные составляющие с частотами

,+, о,+. 2, ь „+ И...

При разомкнутом переключателе 18 сигнал ЧМ генератора 13,выполняющего

35 функции гетеродина, подается на второй вход третьего смесителя 14. Спектральная составляющая с частотой на входе смесителя 14 отсутствует и нелинейность амплитудных характерис- 4 тик смесителя 14 и анализатора 15 спектра не может образовать спектральные составляющие с частотой Ь1+ 2А так как подаваемый на смеситель 14 сигнал является по существу сигналом .45 из двух частот: 1„— ы, ++5 3, - ы„— Я, которые в результате интермодуляционных искажений третьего порядка могут образовать лишь спектральные составляющие с частотами

2М„- 42= 2 М,+ 29 — v„+ 2 =

2Ч2 - „= 2ь>, — 2Я вЂ” ь,— и => ЗЯ.

Таким образом, амплитуды спектральных составляющих с частотами ы,+ 29. зависят от втсрой гармоники огибающей

ЛМ сигнала (m2) и от индекса частот— ной модуляции р. Далее переключатель

18 переводится в положение "Включен".

После этого модулирующий сигнал поступает через фазовращатель 11 и ат- тенюатор 12 на ЧМ генератор 13.

Сигнал с выхода ЧМ генератора 13 имеет вид

U2 = 02соя(ы, t+p+ sin(gt+/»)j, где p» — индекс угловой модуляции; начальная фаза модулирующего

». сигнала.

Далее осуществляется преобразование сигнала с выхода сумматора 10, в котором подавлена компонента с частотой ы,, на третьем смесителе, на другой вход которого поступает сигнал ЧМ генератора вида

U х У (cosa„t-p"sin(a„t к

Спектральные составляющие с частотами м,+ 2Я сигнала после преобразования при учете малости р»и при пренебрежении pp"и m> р»после умножения на U2 (cosa)„t — sine t . sin(gt+ a()) имеют вид

U cos ((ы,- )

ÄU m A"

ы,тИ

+252 t + (q„+g )J + cos f(u„-û ) t +

+25?t + q 7+ " соя ((„-1„) +((-q)), + 2()() соя (a -oC )J+ (— ) cos (o(— o(») cos I где д — сдвиг фаз между модулирукнцими функциями амплитуды и частоты, При компенсации д»= ; g+- g+

Фаза и амплитуда модулирующего сигнала регулируется таким образом, чтобы спектральные составляющие на экране анализатора 15 спектра с частотами a,+ 2Й равны по амплитуде и

1404

U „2Ä

U + 25

Г2

Ы1- Л

1 1 9

Пм, +Зд гь

Ы1 Я минимальны. При этом сопутствующая угловая модуляция AN сигнала скомпен— сирована угловой модуляцией генерато— ра 13. При компенсации p»= P, c(»=

= Т +(. Далее с помощью анализатора спектра определяется коэффициент гармоник без присутствия угловой модуляции (по второй гармонике) Для измерения pq переключатели 16 и 17 переводятся в положение "Выключено", а перекпючатель 18 остается в положении "Включено". На выходе AN генератора имеется синусоидальный

ВЧ-сигнал с несущей частотой,, который через сумматор 10 попадает на смеситель 14, где он гетеродинируется сигналом с угловой модуляцией с индексом модуляции, р» = p от ЧМ генератора 13. На экране анализатора 15 спектра появляется спектр сигнала с

25 угловой модуляцией с индексом модуля— ции ((фиг. 4) .

При переключателях 16 и 17 в положении "Выключено", а переключателе 18 в положении "Включен" на анализатор поступает сигнал с угловой модуляцией и2 U2cos p(v „) t+ p+ san(gt+ (»)7

= П,Е J„(p+)cos((u„+k5l) t+kx ") п= при этом „(P ) 3 "(Р) 2

/3 2 р2 д (((-) = °

4 4 (0(Р ) 11 32(Р ) ДЗ (Р ) ОУ где Ы„- частота гетеродина.

Индекс сопутствующей угловой моду- 45 ляции определяется из выражения (d1 +Я 2 И1- g

U Б

U(М1 U ,т„(p)

,(p) 970 6 гетеродина выбирается так, что ((,(,+

+Я -ы ) =((, . Сггнал с частотой ь ф проходит через узкополосный фильтр, в то время, как сигналы с другими частотами окажутся подавленными. После смешения сигналов с частотами ы =

= ж, + и — ы,и u) в смесителе 6 выделяется сигнал с частотой uJ,+ Й . Фаза и амплитуда этого сигнала подбирается

I так, чтобы в результате суммирования с исходным сигналом в сумматоре 10 отсутствовала спектральная составляющая с частотой Ы, +57 (фиг, 5).

В этом случае на вход смесителя 14 поступает по существу сигнал, состоящий из спектральных составляющих с частотами ы„ и (d — Я с большими амплитудами. При этом нелинейность амплитудной характеристики тракта смесителя 14 и анализатора 15 спектра практически не может образовать составляющую с частотой tu + ЗЯ . В этом случае

2a„- V = 2ы„— „+ 5l = ю„+Я;

2 2 -1(1 = 2(о„— 2Й вЂ” и, = ы,, — 29. (спектральная составляющая с частотой (d,+ 351 может образоваться при учете нелинейности пятого порядка, однако она настолько мала, что она в современных анализаторах не нормируется, так как соответствующие спектральные составляющие находятся ниже уровня шумов).

Таким образом, спектральная составляющая с частотой ы, — ЗЙ является лишь следствием наличия коэффициента гармоник огибающей k (по третьей гармонике), так как вклад сопутствующей угловой модуляции в эту спектральную составляющую пренебрежительно мал, компенсировать угловую модуляцию нет необходимости. С помощью анализатора спектра определяется

Коэффициент гармоник огибающей k определяется следующим образом.

Переключатели 16 и 17 находятся в положении "Включено, переключатель 18 55 в положении "Выключено". AM сигнал с выхода генератора 2 поступает на сумматор и на первый смеситель 3. Частота

Формула изобретения

Устройство для определения коэффициентов гармоник квазисинусоидальной огибающей амплитудно-модулированного сигнала и его индекса сопутствующей угловой модуляции, содержа1Ц04970 щее генератор исследуемого амплитудномодулированного сигнала, генератор модулирующего сигнала, первый выход которого через низкочастотный фаэо5 вращатель соединен с входом низкочастотного аттенюатора, сумматор, высокочастотный фаэовращатель и анализатор спектра, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения фун-1р кциональных возможностей за счет обеспечения измерения малых значений коэффициентов гармоник огибающей и индекса сопутствующей угловой модуляции, в него введены три смесителя, частотно-модулируемый генератор, вспо.могательный аттенюатор, полосовой фильтр, три переключателя, узкополосный фильтр и гетеродин, при этом второй выход генератора модулирующего сигнала через первый переключатель соединен с управляющим входом исследуемого генератора амплитудно-модулированного сигнала, выход которого непосредственно соединен с первым входом сумматора и через второй переключатель с первым входом первого с. смесителя, первый вход второго смесителя через узкополосный фильтр под-. ключен к выходу первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом гетеродина и с вторым входом второго смесителя, выход которого через последовательно соединенные полосовой фильтр, высокочастотный аттенюатор и высокочастотный фазовращатель подклю- чен к второму входу сумматора, выход низкочастотного аттенюатора через третий переключатель соединен с управляющим входом частотно-модулируемого генератора, выход которого через третий смеситель соединен с входом анализатора спектра, а выход сумматора соединен с вторым входом третьего смесителя.

1404970 и 1 йl!ФЯ Ы! У2,а йФ 2

@ z2 td Ж и/у

Фиа5

Составитель Л. Муранов

Редактор Н, .Бобкова Техред М.Ходанич Корректор С; Черни

Заказ 3099/49 Тираж 772 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11.3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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