Устройство для измерения нелинейных искажений огибающей в генераторах ам сигналов

 

Изобретение может быть использовано для измерения коэффициентов гармоник огибающей амплитудно-модулированных (АМ) сигналов в преционных генераторах и модуляторах различного назначения. Цель изобретения - повышение разрешающей способности измерения. Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, генератор 2 несущей частоты, амплитудный модулятор 3, сумматор 4, амплитудный детектор 5, анализатор спектра 6. Введение блоков 7 и 8 формирования боковых частот, каждый из которых содержит формирователи 9 и 13 однополосного сигнала, фазовые детекторы 10 и 14, генераторы 11 и 15, управляемые напряжением, фазовращатели 12 и 16 позволяет скомпенсировать наибольшие по амплитуде составляющие первых боковых частот в спектре АМ сигнала и исключить влияние нелинейности амплитудного детектора на разрешающую способность измерения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

091 Ш) (51)4 G OI R 23/20

3.(ЩЛИ!! !!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fNHT СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4339275/24-21

1 (22) 07. 12.87 (46) 23. 12, 89. Бюл. Ф 47 (72) Ю,Д, Болмусов (53) 621. 317. 353. I (088. 8) (56) Генераторы сигналов измерительные. Иетоды и средства поверки„

ГОСТ 8. 322-78, п.4, 7, 1, а, Авторское свидетельство СССР

Ф 405082, кл. С 01 R 29/06, !973, (54) .УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗ!!ЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЕН!!Х ИСКАЖЕНИЙ ОГИБЛР)ЩЕЙ В ГЕНЕРАТ0РАХ ЛМ СИГНЛЛОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения коэффициентов гармоник огибающей амплитудно-модулированных (AM ) сигналов н прецизионных генераторах и модуляторах различ ного назначения, !(ель изобретения

2 повышение разрешаницей способности из мерения, Устройство содержит генератор 1 модулирующего напряжения, генератор 2 несущей частоты, амплитудньп» модулятор 3, сумматор 4, амплитудный детектор 5, анализатор спектра

6 ° Введение блоков 7 и 8 формирования боковых частот,- каждый иэ которых содержит формирователи 9 и 13 однополосного сигнала, фазовые детекторы 10 и 14, генераторы II и 15, управляемые напряжением, фаэовращатели 12 и 16 позволяет скомпенсировать наибольшие по амплитуде составлякщие первых боковых частот в спектре

Л! сигнала и исключить влияние нелинейности амплитудного детектора на разрешающую способность измерения, 1 э и ф лы, 2 ил, 1531021

U,(t) 0„, (I+ 7 т;sin igt)x!

el s1n ît (1) где Б — амплитуда сигнала; йз ш — парциальиый коэффициент I

АМ по i-й гармонике; номер гармоники в огибающей At1 сигнала, Модулирующий сигнал от ГМН 1 и сигнал высокочастотного генератора 2

55 также поступают соответственно на низкочастотный и высокочастотный входы каналов 7 и 8 формирования боковых частот, В каналах 7 и 8 форИзобретение относится к технике измерений и может быть использовано для измерения коэффициентов гармоник огибающей АМ сигналов в прецизионных генераторах и модуляторах различного назначения.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности измерения.

На фиг.1 представлена структурная 10 схема устройства; на фиг,2 - структурная схема формирователя однополосного сигнала.

Устройство (фиг.1) содержит генератор I модулируицего напряжения !5 (ГМН), последовательно соединенные генератор 2 несущей частоты, амплитудный детектор 5, анализатор 6 спектра, а также первый 7 и второй 8 каналы формирования боковых частот. Каждый 20 из каналов 7 и 8 содержит формировате ли 9 и 13 однополосного сигнала, через фазовые детекторы 10 и 14, генераторы Il и 15, управляемые напряжением (ГУН), соединенные с фазовра- 25 щателями 12 и 16.

Формирователь однополосного сигнала (фиг. 2) содержит перемножители (балансные модуляторы) 17 и IS, фазовращатели 19 - 21, сумматор 22 30 сигналов, Устройство работает спедукщим образом.

Модулирующий сииусоидальный сигнал с частотой р от ГМН 1 пос гупает на первый вход амплитудного модулятора .

3. На второй вход амплитудного модулятора от генератора 2 несущей частоты поступает модулируемый высокочастотный сигнал частоты G3,, На вы" 40 ходе модулятора 3 в общем случае формируется АМ сигнал с искаженной огибающей

Ug(t) U сов ((Я + 52) t +EP); (2) ! 1 (t) = U„соз ((caе a ) t Рг) °

При суммировании сигналов (1) и (2) в сумматоре 4 уменьшаются уровни боковых составляющих частот U + Q и Я вЂ” Q в спектре АМ сигнала. Причем, если амплитуды сигналов ббковых частот И„,г, И„„ установить равными

U =- — П афазы g 0u

mq л г л 2

1 о

Ц> = 180 сигнал на выходе сумматора 4 будет иметь вид (t) — Б„„ (1+ m.sin i Qt) 1 =г (3) <

Практически компенсации составляющих боковых частот Q,+ Q и сЗ,— Я осуществляют регулировкой фаз (с помощью фазовращателей 12 и 16) и амплитуд выходных сигналов каналов 7 и 8 (регулировка амплитуд осуществляется в сумматоре изменением коэффициентов передачи по соответствующим входам) добиваясь по анализатору спектра минимума или полной компен- сации первой гармоники модулирующей частоты Q на выходе амплитудного детектора.

В сигнале (3) скомпенсированы наибольшие по амплитуде составляющие боковых частот Я, + Я и отличить лишь малые по амплитуде составляющие гармоник огибающей, При этом коэффициент АМ в сигнале (3) по сравнению с сигналами (!) уменьшен пример, I но на величину В = m,/m обратно пропорциональную значению измеряемого коэффициента гармоник (К . л ). с mg

Сигнал (3) с малым коэффициентом мируются гармонические сигналы соот" ветственно с частотами у, + Q. u

Я, — Я, начальные фазы которык

"привязаны к соответствую им составляющим тех же частот в спектре АМ сигнала (1) и могут регулироваться в пределах 0-360 с помощью фазовращате лей 12 и 16, Таким образом, на второй и третий входы сумматора сигналов 4 с формирователей 7 и 8 поступают гармонические сигналы V (й) и V (t) соответственно

5

I S 3 l0

АМ поступает на амплитудный детектор

5, где линейно детектируется, Амплитуды гармоник огибающей с частотатами 2а, 3Q,....,, характеризующие искажения в проверяемом АМ сигнале, измеряются анализатором 6 спектра, Формирование боковых частот Я,+ Q и Я - Q в каналах 7 и 8 осуществляют следукицим образом. На вход формирователя однополосного сигнала 9 одновременно поступают сигналы модулирующей Q и несущей у, частот. Формирователь 9 представляет собой однополосный смеситель, c oðìèðóþùHA одну выходную частоту сд, + ",2 или

Я - Q из двух входных частот. На фиг.2 приведена структурная схема формирователя одыополосного сигнапа по методу фазирования.

В такой схеме формируется сигнал верхней боковой частоты Q + Q . При исключении фазовращателя 21 схема формирует сигнал нижней боковой частоты

4) -52 . Иэ-за наличия собственных не- 25 линейных искажений огибающей АМ в перемножителях 17 и 18,.неточной фаэировки каналов, выходные сигналы на выходе формирователей 9 и 13 однополосного сигнала отличаются от (2) 30 и содержат 1 остатки! несущей и модулирующих частот, составляющие гармоник огибающей АМ, Для формирования

"чисто" гармонических сигналов с частотами Ио + Q и 53,— Q используются соответственно фазовый детектор

10 и ГУН 11, фазовый детектор 14 и

ГУН 16, образующие кольца фаэовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) .

Сигнал с выхода формирователя 9 4О поступает на первый вход фазового детектора 10, на второй вход которого с дополнительного. выхода поступает сигнал ГУН ll, Если частота

ГУН 11 выбрана вблизи частоты Я, + Q 4

J то система ФАПЧ подстраивает его частоту на частоту наиболее "мощной" составляющей в опорном сигнале фазового детектора 11, т.е. на частоту и, +Q При этом, если постоянная щ времени интегрируюп(его фильтра, включенного на управлякщем входе ГУН 11, выбрана достаточно большой (т. е. полоса пропускания кольца ФАПЧ достаточно узка П cc Q, где П - полоса пропускання кольца ФАПЧ), кольцо ФАПЧ будет эффективно фильтровать сигналы помех с частотами отстроенными от час тоты И, + Й на интервал, равный Q

2l 6 и более, Поэтому сигнал частоты

Я,+ Q на выходе ГУН 11 будет достаточно "чистым" и не будет содержать других составляющих с частотами

Я, + iQ, которые могли бы ограничивать разрешающую способность измеренич, Канал 8 формирования нижней f боковой частоты работает аналогично.

Практически измерение нелинейных искажений предлагаемым устройством осуществляют следующим образом. При выключенных каналах 7 и 8 формирования боковых частот анализатор спектра настраивают на первую гармонику частоты модуляции Q в проектированном

АМ сигнале и измеряют ее уровень по входному и отсчетному аттенюаторам анализатора 6 спектра. После этого, включают каналы 7 и 8 формирования боковых частот, Регулировкой фаз с помощью фаэовращателей 12 и 16 и амплитуд выходных сигналов каналов 7 и 8 формирования (регулировка амплитуд осуществляется в сумматоре 4 сигналов) по анализатору 6 спектра компенсируют составляющую с частотой Q,, Анализатор 6 спектра перестраивают на вторую, третью или любую другую гармонику модулируив(ей частоты, наибольшую амплитуду, Входным аттенюатором анализатора 6 спектра устанавйивают уровень сигнала на его входе, равным номинальной чувствительности.

С помощью отсчетного аттенюатора анализатора спектра измеряют уровни других гармоник модулирующей часточы, Коэффициент гармоник огибающей АМ сигнала определяют с учетом ослаблений входного и отсчетного аттенюаторов анализатора спектра.

Благодаря компенсации составляю-! щих частот ио+ Яв АМ сигнале уменьшается динамический диапазон составляющих на выходе амплитудного детектора, После компенсации составляющих боковых частот а t 0 на выходе амплитудного детектора присутствуют только гармоники модулирующей частоты, несущие информацию о нелинейных искажениях огибаяцей АМ. По сравнению с известным устройством динамический диапазон составлякщих уменьшается на величину обратную значению измеряемого коэффициента гармоник, а

1 именно.на величину В = i где

Кг, K, - парцнальный коэффициент i-й

1531021

Формула изобрет ения

Составитель Л,Устинова

Редактор А.Козориэ Техред А.Кравчук Корректор С Черни

Заказ 284 Тираж 560 Подписно е

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 1О1 гармоники, имеющей максимапьную амплитуду.

Благодаря компенсации составляющих частот И, + Q в АИ сигнале в пред-5 лагаемом устройстве практически полностью исключается влияние собственных нелинейных искажений амппитудного детектора 5 на величину разрешающей способности измерения, l0

Кроме того, при сравнительно лег ких требованиях к узлам и анализатору спектра собственные нелинейные искажения огибающей в формирователях однополосного сигнала К а 1Е; собст- 5 венные нелинейные искажения амплитудного детектора Кц с ЗХ; глубина ком« пенсации составляющих частот на входе амплитудного детектора

46 дБ, полосч захвата ФАПЧ П 0,1 Й) предлагаемое устройство обеспечивает разрешающую способность измерения коэффициентов гармоник (минимальная измеряемая величина) не хуже 0,01Х, 25

l. Устройство для измерения нелинейных искажений огибающей в генера- 30 торах АИ сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор модулирующего напряжения и амплитудный модулятор, к второму входу которого подключен генератор несущей частоты, а. также содержащее последовательно включенные сумматор сигналов, амплитудный детектор и анализатор спектра, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности измерения, в него введены два канала формирования боковых частот, при этом высокочас/ тотный и ниэкочастотыый вкоды канапов соединены соответственно с выходами генератора несущей частоты и генератора модулирукщего напряжения, а выходы каналов и выход амплитудного модулятора соединены с входами сумматора сигналов, 2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что каждый канал формирования боковой частоты содержит последовательно соединенные формирователь однополосного сигнала, фазовый детектор, генератор, управляельИ напряжением, и фазовращатель, прн этом второй вход фазового детектора соединен с дополнительным выходом генератора управляемого напряжением, высокочастотный и низкочастотный входы формирователя однополосного сигнала являются одноименными входами канала формирования, а выход фазовращателя является выходом канала формирования боковой частоты.