Устройство для калибровки уровней высокочастотных сигналов

 

Изобретение может быть использовано для получения калиброванных по амплитуде гармонических и прямоугольных сигналов типа "меандр". Цель изобретения - расширение функциональных возможностей - достигается за счет стробирования необходимого мгновенного значения гармонического сигнала строб-преобразователем 3, причем момент стробирования задается с помощью схемы ИЛИ 9, удвоителя 10 частоты, делителя 11 частоты с переменным коэффициентом деления, электронно-управляемого фазовращателя 12 и формирователя 13 строб-импульсов. Момент стробирования поддерживается системой 14 автоматической подстройки фазы. Малое время установления задаваемой амплитуды выходного сигнала достигается за счет того, что на входе строб-преобразователя 3 всегда имеется гармонический сигнал и нет необходимости в установке какого-либо уровня сигнала. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСН(ИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ l 479904 A1 (51)4 G 01 R 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4316224/24-21 (22) 16.10,87 (46) 15, 05.89. Бюл. Р 18 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А.И.Воронков, А.R.Íèêoíoâ и Г.В.Никонова (53) 621.317.761 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1182450, кл. G 01 R 35/00, 1984 °

Авторское свидетельство СССР

Р 1048435, кл. G 01 R 35/00, 1982 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КАЛИБРОВКИ УРОВНЕЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерителнной технике и может быть использовано для получения калиброванных по амплитуде гармонических и прямоугольных сигналов типа "меандр". Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства — достигается за счет стробирования необходимого мгновенного значения гармонического сигнала строб-преобразователем 3, причем момент стробирования задается с помощью схемы ИЛИ 9, удвоителя 10 частоты, делителя 11 частоты с переменным коэффициентом деления, электронноуправляемого фазовращателя 12 и формирователя 13 строб-импульсов. Момент стробирования поддерживается системой 14 автоматической подстройки фазы. Малое время установления задаваемой амплитуды выходного сигнала достигается за счет того, что на входе строб-преобразователя 3 всегда имеется гармонический сигнал и нет необходимости в установка какоголибо уровня сигнала, 1 ил.

1479904

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано для получения калиброванных по амплитуде гармонических и пря5 моугольных сигналов типа "меандр" в широком диапазоне частоты следования и динамическом диапазоне при малом времени установления уровчя выходного сигнала в информационно-измеритель- 1О ных, тестовых системах для настройки и поверки широкого класса радиотехнических устройств (осцилографов, широкополосных усилителей, вольтметров и т.е.), 15

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в дополнительном формировании и установке амплитуды прямоугольных сигналов с высокой точ- N ностью в широком частотном и динамическом диапазонах с малым временем установления заданной амплитуды вьг ходного прямоугольного сигнала.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит опорный генератор 1, регулируемый аттенюатор 2, стробпреобразователь 3 (СП), элемент 4 памяти, согласующий каскад 5,пиковый 30 детектор 6, переключатель 7, вольт метр 8 постоянного тока, схему ИЛИ 9, удвоитель 10 частоты, делитель 11 частоты с переменным коэффициентом деления (ДПКД), электронно-управляемый фазовращатель 12 (ЭУФ), формирователь 13 строб-импульсов (ФСИ), систему 14 фазовой автоподстройки фазы (АПФ), которая содержит перестраиваемый генератор 15 (ПГ), гетеродинный 40 преобразователь 16 частоты (ГПЧ), строб-преобразователь 17 (СП), фильтр 18 промежуточной частоты (ФПЧ), фазовращатель 19, фазовый детектор 20, усилитель-ограничитель 21, фильтр 45 промежуточной частоты (ФПЧ) 22, интегратор 23, преобразователь 24 фазакод (ПФК), пересчетный блок 25 и цифровой индикатор 26.

Первый выход опорного генератора 1 50 подключен через регулируемый аттенюатор 2 к выходной клемме гармонического сигнала устройства, к первому входу ГПЧ 16 и к первому входу первого СП 3, второй вход которого соединен с выходом формирователя 13 строб.-импульсов и вторым входом второго СН 17, а выход через элемент 4 памяти и согласующий каскад 5 подключен к выходной клемме прямоугольного сигнала устройства, к первому входу переключателя 7 и к входу пикового детектора 6, выход которого соединен со вторым входом переключателя 7, выход которого подключен к вольтметру

8 постоянного тока, выход второго

СП 17 через первый ФПЧ 18 соединен со входом регулируемого фазовращателя i9 и первым входом ПФК 24, а выход фазовращателя 19 соединен с первым входом фазового детектора 20 и вторым входом ПФК 24, выход которого через пересчетный блок 25 соединен с цифровым индикатором 26, а выход

ПГ 15 подключен к первому входу второго СП 17 и второму входу ГПЧ 16, выход которого через усилитель-ограничитель 21 и второй ФПЧ 22 соединен со вторым входом фазового детектора

20, а его выход через интегратор 23 подключен к управляющему входу ЭУФ

12, вход которого соединен с выходом

ДПКД 11, а выход подключен ко входу формирователя 13 строб-импульсов, второи выход опорного генератора 1 соединен с первым входом схемы ИЛИ 9 и удвоителем 10 частоты, выход которого соединен с вторым входом схе.мы ИЛИ 9, выход схемы ЕЛИ 9 подключен к входу ДПКП 11, а вход схемы

ИЛИ 9 и вход переключателя 7 являются управляющим входом устройства.

Устройство работает следующим образом.

В режиме формирования гармонического сигнала с заданной амплитудой на переключатель 7 и схему ИЛИ 9 не подается команда "Вкл,ПЛ" и устройство работает как и устройство-прототип. На частотах до 300 МГц включительно напряжение опорного генератора 1 представляет собой дискретную сетку частот, полученную из сигнала опорного кварцевого генератора частотной 300 МГц путем прямого деления.

Уровень напряжения U д опорного генератора стабилизирован внутреним стабилизатором. Через регулируемый аттенюатор 2, служащий для установки уровня выходного гармонического сигнала устройства, сигнал поступает на соответствующий выход и на вход первого СП 3. СП 3 работает на линейном участке эа счет того, что строб-импульсы, формируемые ФСИ 13, имеют большую активнуio амплитуду (до 5B).

Малое паразитное прохожцение строб1479904

30 импульсов 1на выход устройства несущественно, так как их длительность очень мала. Сигнал на выходе СП 3 представляет собой постоянное напря5 жение, равное амплитудному значению напряжения на выходе устройства, так как стробирование осуществляется в моменты, отстающие на 90 от момента перехода сигнала через нуль, причем переход от отрицательного значения к положительному за счет соответствуннцего включения ЭУФ 12. Вы.ходное напряжение СП 3 через элемент

4 памяти, согласующий каскад 5и пере- 15 ключатель 7 поступает на вольтметр 3 постоянного тока и измеряется, что дает информацию об амплитудном значении напряжения на выходе устройства.

Как известно, измерение на постоянном 20 токе имеет гораздо большую точность, чем на переменном. На частотах выше

300 ИГц напряжение опорного генератора 1 представляет собой сигнал, полученный с помощью умножения сис- 25 темой импульсной ФАПЧ, и лежит в диа— пазоне 600-1500 МГц.

Нижняя граница выходного напряжения определяется возможностью СП 3 и имеет величину 0,1 — 0,5 мВ.

Система 14 АПФ отслеживает угол в 90 между моментами перехода через ноль сигнала на выходе устройства и строб-импульсом с выхода ФСИ 13 и осуществляется следующим образом.

Частота следования строб-импульсов

35 определяется коэффициентом деления

ДПКД 11, на вход которого поступает сигнал с выхода опорного генератора

1, через схему ИЛИ 9,а с выхода

ДПКД 11 сигнал поступает через ЭУФ

12 на ФСИ 13, выходными импульсами которого осуществляется стробирование сигнала на выходе устройства °

Информация о разности фаз между вы45 ходным сигналом и строб-импульсами переносится на промежуточную частоту путем подачи сигнала с выхода устройства на ГПЧ 16, а с выхода ФСИ 13— на СП 17, на другие же входы ГПЧ 16 и СП 17 поступает сигнал от ПГ 15.

Сигнал промежуточной частоты с выхода ГПЧ 16 поступает на усилитель-ограничитель 21, обеспечивающий динамический диапазон устройства до 80100 дБ, и далее через ФПЧ 22 — на вход фазового детектора 20. Сигнал с выхода СГ 17 через ФПЧ 18 и регули-, руемый фазовращатель 19 поступает на другой вход фазового детектора 20, выход которого через интегратор 23 подключен к входу управления УЭФ 12 °

Изменение вносимого фазового сдвига выполняется следующим образом. Когда на выходе фазового детектора 20 отрицательное напряжение, то происходит уменьшение разности фаз между сигналом на выходе устройства и строб-импульсами. Таким образом будет поддерживаться заданная разность фаз. ДПКД 11 понижает частоту следования строб-импульсов, что упрощает реализацию ЭУФ 12 и ФСИ 13. ДПКД 11 также позволяет приводить частоту стробирования к одному номиналу при работе опорного генератора 1 в его диапазоне частот. Изменяя коэффициент деления регулируемого аттенюатора 2, задаем необходимый выходной уровень.

В режиме формирования прямоугольного сигнала с заданной амплитудой на переключатель 7 и схему ИЛИ 9 подается команда "Вкл. П.п, ", и в работе устройства (по сравнению с работой в режиме гармонического сигнала) происходят следующие изменения.

Импульсный сигнал с уровнем, равным уровню максимального выходного сигнала устройства, детектируется пиковым детектором 6 и измеряется с высокой точностью вольтметром 8 постоянного тока. В этом случае пиковый детектор 6 работает на линейном участке своей амплитудной характеристики, в результате чего на выходе устройства устанавливается максимальная амплитуда прямоугольного сигнала с высокой точностью. Здесь регулируемый аттенюатор 2 имеет нулевое ослабление.

Регулируя фазовый сдвиг ц, вносимый фазовращателем 19, устанавливают на индикаторе 26 максимальное показание, равное максимальной амплитуде выходного сигнала П „ „<„„,. устройства. В этом случае система

14 АПФ. работает по углу 90.

Сигнал от опорного генератора подается на УЭФ 12 через удвоитель

10 частоты. В этом случае частота строб-импульсов в два раза выше, чем частота выходного сигнала, а частота выходного прямоугольного сигнала равна частоте опорного генератора 1 при коэффициенте деления, ЧЖД 11, равном единице.

5 14799

Регулируя фазовращателем 19 фазовый сдвиг, устанавливают необходимый момент стробирования гармонического сигнала на входе СП 3, при этом аттенюатор 2 имеет нулевое ослабление, а амплитуда выходного прямоугольного сигнала U определяется выражением

U = U„s п(иt + y), где Б1, - начальный максимальный уровень сигнала на входе СП 3. Стробимпульсы, следующие через половину периода входного сигнала СП 3, открывают ключ строб-преобразователя и на выход проходит уровень, соот15 ветствующий значению опорного сигнала в момент действия строб-импульса.

Этот уровень заряжает элемент 4 памяти, который сохраняет его до прихода следующего строб-импульса. Счередной строб-импульс приходит через половину периода, поэтому напряжение на элементе 4 памяти сменится на противоположное по знаку:

sin(q + 1() = -sin q

Сформированный сигнал через согласующий каскад 5 поступает на импульсный выход устройства. Задаваемая фазовращателем 19 разность преобразуется в ПФК 24 в код, который обрабатывается процессорным устройством в блоке 25.по алгоритму

U = UHsin q °

Таким образом, цифровой индикатор 26 показывает амплитуду выходного сиг- 35 нала устройства.

Предлагаемое устройство (по сравнению с известными) обладает более высокой точностью в диапазонах амплитуд и частот, так как в нем нет 40 основной операции, ведущей к погрешности установки выходного уровня, ослабление амплитуды выходного сигнала после его формирования. 1;роме того, время установления амплитудного 45 значения прямоугольного сигнала определяется лишь периодом сигнала опорного генератора 1, что значительно меньше, чем время установления уровня в известных системах стабилизации 50 напряжения, из которого затем формируется импульсный сигнал. При этом

„сохраняется высокая точность калиб ровки уровня.

04 6

Эормулаизобретения

Устройство для калибровки уровней высокочастотных сигналов, содержащее опорный генератор, первый выход которого подключен через регулируемый аттенюатор к выходу гармонического сигнала устройства, к первому входу системы автоматической подстройки фазы и к первому входу первого строб-преобразователя, второй вход которого подключен к второму входу системы автоматической подстройки фазы и к выходу формирователя стробимпульсов, выход строб-преобразователя через элемент памяти подключен к согласующему каскаду, при этом вход формирователя строб-импульсов соединен с выходом электронно-управляемого фазовращателя, управляемый вход которого подключен к выходу упо равляющего сигнала системы автоматической подстройки фазы, и вольтметр постоянного тока, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены пиковый детектор, переключатель, схему ИЛИ, удвоитель частоты и делитель частоты с переменным коэффициентом деления, причем второй выход опорного генератора подключен к первому входу схемы ИЛИ непосредственно, а к второму входу через удвоитель частоты, еще один вход схемы

ИЛИ является управляющим входом устройства и подключен к третьему входу переключателя, а выход схемы

ИЛИ через делитель частоты с переменным коэффициентом деления соединен с входом электронно-управляемого фазовращателя, при этом информационные выходы и системы автоматической подстройки частоты подключены к первому и второму входам преобразователя фаза-код, выход которого через пересчетный блок соединен с входом цифрового индикатора, кроме того, выход согласующего каскада является выходом прямоугольного сигнала устройства и подключен к первому входу переключателя непосредственно, а к второму входу через пиковый детектор, а выход переключателя соединен с вольтметром постоянного тока,