Устройство для измерения частотной неравномерности группового времени запаздывания преобразователей частоты

 

Изобретение может быть использовано для создания специализированных панорамных измерителей частотных неравномерноетей группового времени запаздывания преобразователей частоты . Устройство для измерения частотной неравномерности группового времени запаздывания преобразователей частоты содерясит генератор I качающейся частоты, частотно-модулированный генератор 3, частотные демодуляторы 4,12, селективный усилитель 5, амплитудные детекторы 6,7,14, аналоговые делители 8,15 интегратор 9, дифференциатор 10, измеритель II группового времени запаздывания, селективный фильтр 13. Частотный демодулятор 4 вьшолнен в виде последовательно соединенных дифференцирующей цепи 19 и амплитудного демодулятора 20, Устройство имеет повьшенные разрешающую способность и точность измерения. ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) А2

1S)) 4 С 01 R 27 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А STOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1337817 (21) 4185706/24-21 (22) 26.01.87 (46) 07.08.88. Бюл. )) 29 (72) А.В.Бальчюнайтис и А-А.А.Гильс (53) 621.317.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1 1337817, кл. G 01 R 27/28, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТНОЙ НЕРАВНОМЕРНОСТИ ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

ЧАСТОТЫ (57) Изобретение может быть использовано для создания специализированных панорамных измерителей частотных неравномерностей группового времени запаздывания преобразователей частоты. Устройство для измерения частотной неравномерности группового времени запаздывания преобразователей частоты содержит генератор 1 качающейся частоты, частотно-модулированный генератор 3, частотные демодуляторы 4,12, селективный усилитель

5, амплитудные детекторы 6,7,14, аналоговые делители 8,15 интегратор 9, дифференциатор 10, измеритель 11 группового времени запаздывания, селективный фильтр 13. Частотный демодулятор 4 выполнен в виде последовательно соединенных дифференцирующей цепи 19 и амплитудного демодулятора 20. Уст» ройство имеет повышенные разрешающую способность и точность измерения.1 ил.

1415202

Изобретение относится к измерительной технике и является усовершенствованием изобретения по авт.св.

)1) 1337817.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности и точности измерения частотных неравномерностей группового времени запаздывания (ГВЗ) преобразователей частоты. дискриминаторов, нечувствительных к изменению амплитуды ЧИ сигналов.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует сигнал U,(t) линейно изменяющийся по частоте

Us(t) Us sin(IS,tstP,(t)), (I) где U, — амплитуда колебаний;

И,=(),+ g t — частота колебаний, изменяющаяся по линейному закону;

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 der gt)

of=---- -- — скорость перестройки часкачающейся частоты (ГКЧ), исследуето ты; мый преобразователь 2 частоты, часср„() — ф ф — фазовые флуктуации сигтотно-модулированный (ЧМ) генератор нала генератора.

3, первый частотный демодулятор 4, Этот сигнал поступает на гетероселективный усилитель 5, первый 6 и динный вход исследуемого преобраэовторой 7 амплитудные детекторы, первателя 2 частоты, на сигнальный вход вый аналоговый делитель 8, интегракоторого подается частотно-модулиротор 9, дифференциатор 10, измери- ванный сигнал U (t) от ЧМ генерато

1 тель 11 группового времени запаздыра 3: вания (ИГВЗ), последовательно соедияеяяые второй юастотяый демодулятор 22 Ос (с) о sin(is,t+ j) sin I? t+cP,(t)) (2)

12, селективный фильтр )3, третий амгде П вЂ” амплитуда колебаний; плитудный детектор 14 и второй аналоïè говый делитель 15, первую 16, вторую (Ъ =--- — индекс частотной модуля17 и третью )8 клеммы устройства для ции, подкл)()чения исследуемого преобраэо- 30 C)),(t) — фазовые флуктуации сигвателя частоты. При этом частотный нала ЧМ генератора 3; демодулятор 4 выполнен в виде после- 5) =2UF — модулирующая частота.

II довательно соединенных дифференци- Сигнал U (t) промежуточной часрующей цепи )9 и амплитудного демо- тоты на выходе исследуемого преобрадулятора 20, а частотный демодулятор зователя 2 частоты может быть эапи12 выполнен по схеме дробно частотных сан в виде ! е

U; (t) = К„(ст,„) йс sin (ца„ t + 1) sin s

° j и t + то,„(а)+ ШС,„(аа„„) ес),„(ts„„) sap,(t) — ср,(t))j, (3) где К „„(ц„) лл (И)

" см с "СМ (а)П(()коэффициент преобразования исследуемого преобразователя 2 час- 45 то ты; фазовый сдвиг огибающей, вносимый входными цепями исследуе„мого преобразователя 2

50 частоты на преобразуемой частоте Яс фазовый сдвиг огибающей, вносимый целями проме уточн и

Я „„ (полосовым фильтром, усилителем исследуемого преобразователя 2 частоты; (И „„) — ГВ3 тракта промежуточной частоты исследуемого преобразователя

2 частоты, Ссрй (ц,) — ГВЗ входных цепей исследуемого преобразователя 2 частоты;

Я,„ (()„„) — фазовый сдвиг, вносимый исследуемым преобразователем 2 на частоте Q»

В выражении (3) в огибающей отсутствует составляющая, обусловленная не равномернос тями ГВЗ генератора качающейся частоты (гетеродина), так как известно, что произвольное изменение з 14 фазы немодулированного гетеродинного сигнала не влияет на фазу огибающей.

Сигнал с выхода исследуемого преобразователя 2 частоты поступает на

15202

4 частотный демодулятор 4, т,e на вход широкополосного дифференциатора 19, сигнал Ц „ (t) на выходе которого

5 имеет вид

ЦАеЬ (Е) dt КААЬ K„„(td„„) "«K Uc„(Q„„+

111 е

+(> s((t>t+tt,„(ca,> ° а,„(td„„)+cP„„(tt>) +tP е (еь„„)

+ (pt„(еь„„) + (p,(t) — tp,(t)), (4) где К, (1Π— коэффициент передачи се- Детектируя амплитудньм детеклективного усилителя 5 тором 6 сигнал U (t) и вына частоте g деляя ниэк оч ас тотйую сос тав

Ч

Ц) (12) — фазовый сдвиг, вносимый 45 ляющую, на его выходе по селективным усилителем лучают сигнал U (t) в ви— А

5 на частоте 52 де

1 е где К вЂ” коэффициент передачи амт)ъ плитудного детектора 6.

Так как средняя частота Я, в интервале времени измерения остается постоянной, второе слагаемое в квадратных скобках выражения (7) можно считать малым по сравнению с первым и им можно пренебречь, тогда напря)кение U (t) принимает вид

Uagg Кр, Кю(а„„) КАВ Кс (Д)%

"Kppv (Qp)(() Ucm (4%() >>) .(a а.(Ш

dt (8) где К „ — коэффициент передачи диф- (у „ (Д) — фазовый сдвиг, вносимый ференцирующей цепи 19; дифференцирующей цепью

/ постоянная времени дифференцирующей цепи 19; тоте Ы „„

Демодулируя сигнал (4) амплитуд(Q) — фазовый сдвиг, вносимый ным демодулятором 20, на выходе часдифференцирующей цепью тотного демодулятора 4 получают сигна частоте огибающей ; нал U«„(t) в виде

"Аее (ь) K еь(ье K" > кеьь к "Ъ е) ttö " (еьее+ е

+(l-„(Аь «»+tp «>j + ЫАХ&Х- 11 + ЙЬХ -1 durC

I где K (я „„) — АЧХ амплитудного де- Сложный сигнал (5), содержащий модулятора 20; полезную составляющую частоты Q no(„р(0) — фазовый сдвиг, вноси- ступает на узкополосный селекмый амплитудным демо- тив ный услили тель 5, на выдулятором 20 на час35 ходе которого получают сигнал тоте огибающей U () в виде, Ъ це) (t>=Ktl (tl) кеь(еьее) ке к (tt ) О cos(tt t

+(le,„(еь,)+(>",„(еь„„(ь))ее(„,(п)+cp, (е>)), (6) 5 1415202 6

При линейной перестройке частоты Дифференцируя выражение (9), полуГКЧ и при постоянстве средней частоты чают генератора 3 промежуточная частота имеет вид (1О)

u««ö(t) vñ (o „ где «о, — начальная частота ГКЧ, I (9) 25 где К, „„, — коэффициент передачи логово го делителя 8.

Полученное напряжение интегрир ется синхронизируемым интегратором 9 в течение каждого периода частоты качания, что дает сигнал вида

1 анаК В 2 К 4я ««ч2 и К с< Я2

Кв, («ч) П =К., 3 U „(1:) dt=g о

" t с м ((д и ч ) Uî (14}

=К „ (Я„ч ) К дв (со„ч) частотного демодулятора 4 и АЧХ К, (uÄÄ) ампли45 тудного детектора 6 должны быть соответствующим образом подобраны. В этом случае переменная составляющая выходного напряжения U> интегратора

9 при его синхронной работе с ГКЧ, как следует иэ выражения 14, имеет вид ъl (са„„) (hQ c „ ) () 5) где гце K„ коэффициент передачи интегратора 9; постоянная составляющая

1!с, интегрирования, которая при измерении неравномерностей ГВЗ не изменяет ко- нечного результата.

Для обеспечения высокой точности измерения частотных неравномерностей

ГВЗ преобразователей частоты отношение к 11 (с ч2 Kyar ыо 2

К, (и„„) Как следует из выражения (15) результирующая переменная составляющая напряжения U„ зависит от величины де" в полосе промежуточных частот должно быть постоянным, независимым от значения Г2,; «« «era К в (u „„) Из выражений (8) и (10) беэ учета знака сигнал V,> (t) имеет вид

U =К„ Кд„(Ы,ч) Кди К с (1 ) К пч (пч) "e««« "

Из выражения (11) следует, что вы- плитуды У (сигнала ЧМ генератора 3), Н ходной сигнал амплитудного детекто- выходной сигнал V (t) исследуемого ра 6 прямо пропорционален производ- 5 преобразователя 2 детектируется амной ГВЗ по промежуточной частоте плитудным детек.тором 7, причем на

«,1ÄÄ(t) исследуемого преобразователя его выходе выделяется сигнал U npoау«

2 частоты и произведению коэффициен- порциональный постоянной составляютов передачи преобразователя 2 часто- щей вида ты, частотного демодулятора 4, а также входящих в него широкополосной 4g > "ч "ч пч с«ч дпфференцирующей цепи 19 и амплитуд- где К (И„„) — АЧХ амплитудного де«ого демодулятора 20, и амплитудному тектора 7 в рабочей значению U, âûõîäíîão сигнала ЧМ ге- полосе на промежуточнератора 3. Чтобы полученный изме- ной частоте И„„., рнтельный сигнал (11) не зависел от После деления сигнала U4 (выра 4 а

ЛЧХ исследуемого преобразователя 2 жение 8) íà U> (выражение 12) на аg, частоты — Кс,ч(я„ч), от АЧХ амплитуд- выходе аналогового делителя 8 полуного демодулятора Кдв(са,ч) и от амчают

Е юг К дэ Я««з2 Кд« Кс й2

3 " < 3 " К (ач) у (/ . gy) 1 22

d < ñм(Qчч(t)) (13)

)м<Р с1

1415202 виации ц частоты ЧМ генератора 3.

При недостаточной стабильности инаи декса P =-- частотно-модулированносм

I го сигнала U<(t) выражение (15) может быть представлено в виде!

"«() = Ссм(пч) и (6Qo+d43(t) )

К,,„(+пц) »о +К,„(пц) (") .

Из выражения (I б) следует, что при наличии нестабильностей девиации частоты ьр (t) возникает дополнительная погрешность измерения неравномерностей ГВЭ вЂ” Ь с с„(я щ ), которая уменьшает разрешающую способность измерителя и искажает реалыый вид кривой частотных неравномерностей ГВЗ, наблюдаемой на экране индикатора ИГВ3.

Для исктпочения зависимости Г„(t) от девиации частоты KQ и ее нестабильностей gu (t) сигнал V„(t) делит5 ся в аналоговом делителе 15 на дополнительный сигнал, прямо пропорционал1ний величине девиации част< ты и еp нестабильности ь, +лд (t) ЧМ генератора 3. Дополнительный сигnàë фор10 мируется посредством последовательно соединенных функционгпьных блоков: частотного демодулятора 12, ле.-тив ного фильтра 13,и амплитудного,.втек тора 14 .

15 При подаче на вход частотного демодулятора 12 ЧМ сигнала, модулированного одной гармонической частотой 7 и содержащего нестабигп ную и; и чьи частоты, т.е. при Ля = 6;З„ (1

20 сигнал на выходе частотиогс це>.о;: ;лятора 12.К с с.,> Я и м 4Елг (К« З Ксж осм 4 (21) (19) 50 (20) и,„,- s, U.,„(è, + (ьи. -ьи(I где Б 4 — крутизна демодуляционной характеристики частотного демодулятора 12;

U, — амплитуда ограничителя частотного демодулятора 30

)2; йч е) производная составляющая

<1t фазовых шумов ЧМ генератора 3.

Выделяя из сигнала (! 7) селективным фильтром 13 составляющую -:астоты

g; получают (1 ) 84в UmorpEbQo+ 43 ()

40 где К (Я) — коэффициент передачи сес<р лективного фильтра 13 на частоте A

Детектируя линейным амплитудным детектором 14 сигнал (18), при практи- 45 чески всегда удовлетворительном, условии

G. ая () на его выходе получают

Ua > Ка Ксср 40 Umorp " (ьи + ьы (t) ) где К вЂ” коэффициент передачи ампплитудного детектора 14. 55

Поделив сигнал V „ ()6) на сигнал

Uz>> (20), на выходе аналогового делителя 15 получают измерительный сигнал

t)) sing t + -- -- (! 7) dip it) dt гпе К „ — коэффициент вперед::ч« логово го делителя 15 с;...в !

К

Е т

Ка 1 с 4э

Коэффициент К являетс» посто нЕ ной величиной.

Таким образом, выходной измерительный сигнал (21) прямо проне;.ци нален только частотным неравнж рно.— тям Г, (я„„) исследуемого преобрг;ователя частоты и ве зависит от параметров сигнала ЧМ генератора 3.

Формула изобретения

Устройство для измерения частс гной неравномерности группово-о времени запаздывания преобразователей частоты по авт.св. У 1337817, о т л и чающееся тем,что,сцельк. повышения разрешающей способности и точности измерений, в него введен второй аналоговый делитель, включенный между выходом интегратора и вхо= дом измерителя группового времени запаздывания второй вход которого через последовательно соединенные второй частотный демодулятор, селективный фильтр и третий амплитудный детектор подключен к выходу частотно-модулированного генератора,