Устройство для измерения группового времени запаздывания генератора качающейся частоты
Изобретение может быть использовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) генераторов качающейся частоты. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения. Устройство содержит исследуемый генератор 1 качающейся частоты, состоящий из перестраиваемого 2 и модулирующего 3 генераторов и блока 4 перестройки частоты, а также плавно перестраиваемый гетеродин 5, преобразователь 6 частоты, линию 7 задержки, первый 8 и второй 9 фазовые детекторы, панорамный индикатор 10, плавно регулируемый фазовращатель 11 и фазоиндикатор 12. Поставленная цель достигается за счет исключения влияния неравномерности ГВЗ частотной характеристики преобразователя путем использования компенсационного метода измерения и фазового детектора, выделяющего задержку на модулирующей частоте Ω. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51 ) 5 G 04 F. 1 О/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (2! ) 4405944/24-21 (22) 08.04.88 (46) 23.01.90. Бюл. У 3 (72) А,В,Бальчюнайтис и А.-А.А.Гилис (53) 621.317.7(088.8) (56) Бычков С.С. и др. Исследование метода измерения характеристик ГВЗ
СВЧ-генераторов качающейся частоты.
Труды НИИР, 1983, У 2, с. 77-83.
Авторское свидетельство СССР
Р 1255987, кл. G 04 F 10/06, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРУППО ВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ГЕНЕРАТОРА
КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ
В (57) Изобретение может быть исполь1эовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) генераторов качающейся частоты. Цель изобретения повышение точности и расшире„„SU„„1538164 А 1
2 ние области применения. Устройство содержит исследуемый генератор 1 качающейся частоты, состоящий иэ перестраиваемого 2 и модулирующего 3 генерато ров и блока 4 перес тройки час тоты, а также плавно перестраиваемый гетероднн 5, преобразователь 6 частоты, линию 7 задержки, первый 8 и второй 9 фазовые детекторы, панорамный индикатор 10, плавно регулируемый фазовращатель. 11 и фазоиндикатор 12.
Поставленная цель достигается за счет исключения влияния неравномерности ГВЗ частотной характеристики преобразователя путем использования компенсационного метода измерения и фазового детектора, выделяющего задержку на модулирующей частоте Я.
1 ил.
1538164
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) частотной характеристики (ЧХ) генераторов качающейся частоты (ГКЧ).
Целью изобретения является повышение точности измерения неравномерности ГВЗ частотных характеристик
ГКЧ и расширение области применения.
° На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения группового времени запаздывания ГКЧ.
Устройство для измерения ГВЗ ГКЧ содержит ГКЧ 1, состоящий из пере-! страиваемого генератора 2„модулируемого генератора 3 и блока 4 перестройки частоты, выход которого соединен с управляющим входом перестраива- 2p емого генератора 2 и с первой выходной клеммой ГКЧ 1, выход перестраиваемого генератора 2 соединен с второй выходной клеммой ГКЧ 1, модулирующий вход перестраиваемого генератора 2 25 подключен к выходу модулчрующего ге- нератора 3 и соединен с третьей выходной клеммой генератора, а также плавно перестраиваемый гетеродин 5, преобразователь 6 частоты, линию 7 задержки, первый и второй фазовые детекторы 8 и 9, панорамный индикатор 10, плавно регулируемый фазовращатель 11 и фазоиндикатор 12. При этом к первой выходной клемме ГКЧ 1 подключен управляющий вход перестраиваемого гетеродина 5 и синхронизиt рующий вход индикатора 10, измерительный вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 8, к второй выходной клемме ГКЧ 1 подключен измерительный вход преобразователя 6 частоты, гетеродинный вход которого соединен с выходом перестраиваемого гетеродина 5, а выход преобразователя 6 частоты непосредственно соединен с измерительным входом второго фазового детектора 9, а через линию 7 задержки — с опорным его входом. Выход фазового детектора
9 соединен с объединенными измерительным входом первого фазового детектора 8 .и первым входом фазовращателя 12, второй вход которого объединен с опорным входом первого фазового детектора 8 и подключен к выходу регулируемого фазовращателя
11, вход которого соединен с третьей выходной клеммой ГКЧ 1.
Устройство для измерения ГВЗ ЧХ
ГКЧ работает следующим образом.
Модулирующий генератор 3, входящий в состав ГКЧ 1, вырабатывает модулирующий сигнал
U U (t) = csin(u»(t}t+ >sin((2t + +2 l (ID (t) ) +4 (f8 (t )))j ... (2) где Сд)((Ь) значение средней частоты перестраиваемого генератора 2 в момент времени t; ь » (67),(С)) — первая производная фазочастотной характеристики исследуемого ГКЧ, т.е. (, („)) 8 »(а (}) au(t) Г„ ltd ht (при линейном законе перестройки часаа() тоты — — - = const ) At и тогда ач,(а() ) ь» ((дп(t,) } = с — — - ---- — частотdQ t ) ная характеристика ГВЗ ГКЧ; -у †индекс частотной Модуляции ЧИ сигнала ГКЧ 1; . Л = 21(Р»(— круговая модулирующая частота; 4 (a()(t) } — фазовые шумы ГКЧ. Перестраиваемый гетеродин 5 вырабатывает немодулированный сигнал U (t) частоты сд (t}, отстоящий на некоторую постоянную величину СО>(( от частоты (о (С) во всем диапазоне его перестройки 5() — П(т sin(((t)t + + Ч)„(с)), (3) где д, (t ) = сд (С ) " а „ч (далее для упрощения записи фазовые Этот сигнал модулирует по частоте генератор 2, перестраиваемый напряженнем Un(t), поступающим от блока 4 перестройки частоты. Выходной сигнал 11 (С) на второй выходной клемме ЧИ ГКЧ 1 и может быть записан в виде 5 1 5381 64 шумы ) (Mn(t) ) будем представлять в виде g ((ая), Сигналы U (t) и Uв(т,) подаются на входы преобразователя 6 частоты, сигнал на выходе которого может быть записан в виде 10 где К д, — коэффициент передачи фазового детектора 9; Ищ o,р — ограниченная амплитуда ограничителем детекто ра 9. 15 Подставляя в выражение (8 ) значения (6) и (7), получим Ug(t) = Кр (1,1)п o(p (д()ч (+ 20 + P sin )2(t + Ь, ) + Л С)(() л) + + 2(,cg(V„) — P sin(bit +Л (r(aq) + + л -(.)1}. (9) 25 Первый член К(д(Umor у()ч (ias)paогр фа жения (9) определяет постоянную составляющую напряжения на выходе фат зового детектора 9 и она может быть отфильтрована посредством разделительного конденсатора. Тогда гармонические составляющие частоты 5) сигнала (9) могут быть представлены в виде Ug (t) = p Крд(1п огр(э п() — sin3 ) ° 35 (5) (10) Чр(t) + (и (nu )}, где o(=Л (t + ()} + Л "х((Зп} + Л (-H ((4 М= 2t+ Я4(ы„) +21 (4)„) ° (11) 40 Согласно известным тригонометрическим соотношениям выражение (11) 45 может быть представлено в виде Л» v,(t) = 2К, 1„„„р, M+1 co s — — -"Ъ Ы- () (sin — —-50 ? (12) где K< = P ° Кр (. Производя преобразование членов о(— Ж Ы+% — — - и --- — и учитывая выраже55 2 2 ния (1 l ), получим и — Я (° л 2 (13) ць() = пч Um . sin }cd„„t + + P Б1п (ЛФ. + Я r (cQ) + Л щ((Д()) + +u М) — u,() + u,„„(ÄÄ)}. (4) где К д„- коэффициент передачи пре" образователя 6 частоты на частоте сапц, л (, „(c0()) - производная фазочувствительной характеристики преобразователя 6 частоты; Ч ам(Юяц) - фазовый сдвиг, вносимый преобразователем 6 частоты на промежуточной частоте Ыдц. далее сигнал V g(t ) поступает вход линии 7 задержки и на вход зового детектора 9. На выходе ли нии 7 задержки сигнал U<(t ) може быть записан в виде Uq(t) = Кь U6(t + " ) = K((i KÄÄr r U sin 1(ддч(т + eg ) + p Б1п(Л(Ь + . + ь ) +Л.(r(e„) + Л. сн(о п)) +W (ая) + где К вЂ” коэффициент передачи линии задержки, — время задержки..Мгновенные фазовые сдвиги сигналов ПЧ U6(t,) и U>(t) соответственно равны 9,(t ) = (5 sin)3t + Л or (а„) + + а,(а,)1 + Ч(.) — ю,() + + Ч) н(Ипч) . (6) q (t,) = )„„(+ (,> ) + csin(2(t + +, ) + )((,) + 2(cr((<())) + < (+n) qг,(t ) + 4 сДн (и((} (7) Сигнал Ue(t ) поступает на вход амплитудного ограничителя, входящего в состав фазового детектора 9, а сигнал V„(t) — непосредственно на опорный вход фазового детектора 9, 6 Гармоническая составляющая выходного сигнала фазового детектора 9 прямо пропорциональна разности мгновенных фаз колебаний U(,(t) и U>(t) Ug(t ) = К реа Um огр j Ðò(t ) V,(t)), (8) 1538164 "+У- = Xe + к(а ) + (Щ + (14) + Л см(п) При соответствующем выборе величины с может быть выполнено условие ) — 2 » I (4nî, (15) 0 и тогда выражение (14) принимает вид — -,— = Л.t +22<(Q,) + — > (16) 2 ? Принимая во внимание выражение (13) и (16), выражение (12) может быть представлено в виде Ug(t) = 2К U p sin -- + М „(со „) + Л ), (17) В фазе гармонического сигнала (17.) содержится полезная информация > s (n). Детектируя фазовым детек- тором 8 сигнал Ug(t), получим напряжение Ug = 2Кчд Ка Пнозр y sin — cos(Я.и (4Э ) + - - + <„(Д) + + ч„(л.)1, (18). 1 = -"; <„(a) + „,{Л) = Î. (19) Тогда при величинах Л.4,(Юп) + сигнал на выходе фазового детектора 8 прямо пропорционален ГВЗ частотной характеристики ГКЧ: 55 U9 = 2К К U„игр <-л(Ы„) g з1п(Л < /2). (20) 1 где # A — коэффициент передачи фазового детектора 8; фь (Я) — фазовый сдвиг, вносимый регулируемым фазовращателем 11; 40 +u(2) - фазовый сдвиг, вносимый модулятором перестраиваемого генератора 2. Из выражения (18) следует, что для обеспечения максимальной чувстви- 45 тельности фазового детектора должны выполняться условия При выборе параметра ЯЗ /2 = < 2 получим максимальную чувствительность, а также и разрешающую способность предлагаемого измерителя, при этом Ug = 2К,рА ° К Um о,р Я (.х (43m). (21 ) Условие (19) обеспечивается посредством регулируемого фазовращателя 11, Нулевой фазовый сдвиг (условие (19)) индицируется фазовым индикатором 12. Из выражения (21) следует, что напряжен е П9, поступающее на информационный вход панорамного индикатора 10, прямо пропорционально (при 2 = const ) только величине ГВЗ В (с0 ) ГКЧ и не зависит от неравномерности ГВЗ ЧХ преобразователя частоты, что позволяет повысить примерно в 5 раз точность измеряемых малых значений неравномерностей ГВЗ ГКЧ с одновременным снижением требований к метрологическим характеристикам преобразователя частоты. Экспериментальные исследования устройства показали, что по сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерения примерно в 6 раз. Кроме того, расширяется область применения за счет снижения требований к метрологическим ЧХ ГВЗ преобразователя частоты и расширения номенклатуры ГКЧ, так как предлагаемое устройство позволяет исследовать час- тотные характеристики ГВЗ всех в практике существующих структурных схем ГКЧ. Формула изобретения Устройство для измерения группового времени запаздывания генератора качающейся частоты, соцержащее преобразователь частоты, перестраиваемый гетеродин, фазовый детектор, индикатор, измерительный вход которого соединен с выходом фазового детектора, и три входных клеммы для подключения генератора качающейся частоты, причем первая входная клемма для подключения генератора качающейся частоты соединена с объемными управляющим входом перестраиваемого гетеродина и синхронизирующим 1538!64 Составитель М, Катанова Редактор Л. Гратилло Техред М.Дидык Корректор О. Ципле Заказ 169 Тираж 346 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 входом интегратора, а гетеродинный вход преобразователя частоты соединен с выходом перестраиваемого гетеродина, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в него введены второй фазовый детектор, линия задержки, регулируемый фазовращатель и фазоиндикатор, первый вход которого объединен с измерительным входом первого фазового детектора и подключен к выходу второго фазового детектора, второй вход фаР зоиндикатора объединен с опорным входом первого фазового детектора и подключен к выходу регулируемого фазовращателя, вторая входная клем5 ма для подключения генератора качающейся частоты соединена с измерительным входом преобразователя частоты, выход которого соединен с измерительным входом второго фазового 10 детектора, а через линию задержки— с опорным входом фазового детектора, вход регулируемого фазовращателя соединен с третьей входной клеммой для подключения генератора качающейся 15 частоты.
