Устройство для измерения динамической крутизны модуляционной характеристики частотно-модулированных генераторов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для панорамного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики частотно-модулированных (ЧМ) генераторов и ЧМ-модуляторов. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения непосредственного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики и повышение точности. Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, модулирующий генератор 2, управляемый аттенюатор 3, исследуемый ЧМ-генератор 4, частотный детектор 5, состоящий из дифференциатора 6 и амплитудного демодулятора 7, селективный усилитель 8, амплитудные детекторы 9-12, дифференциатор 10, аналоговый переменожитель 13, аналоговый делитель 14 и панорамный индикатор. Устройство обеспечивает непосредственное измерение динамической крутизны модуляционной характеристики ЧМ генераторов, в том числе перестраиваемых в широком диапазоне частот, с одновременным повышением точности. 1 ил.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А3 (51)5 С 01 R 23/20

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ Сса (21} 4360824/24 21 (») 07.0 88 (46) 23.04.90. Бюл. Н 15 (72) A.B.Áàëü÷þíàéòèñ и А.-A.À.Ãèëéñ (53) 621.317 (088.8) (56) Павленко Ю.Ф. и Ипаньон П.А.

Измерение параметров частотно-модули; рованных колебаний. - М.: Радио и связь, 1986. с. 47, рис. 3, 15. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ КРУТИЗНЫ МОДУЛЯЦИОННОЙ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ г (57} Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для панорамного измере" ния динамической крутизны модуляционной характеристики частотно-модулированных ЧИ) генераторов и ЧМ«моду-; ляторов. Целью изобретения является

„„Я0„„1559

2 .расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения непосредственного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики и повышение точности. Устройство содержит генератор 1 пилообразного напряжения, модулирующий генератор 2., управляемый аттенюатор 3, исследуемый ЧМ-генератор 4„ частотный детектор 5, состоящий из дифференциатора- 6 и амплитудного демодулятора 7, селективный усилитель 8, амплитудные детекторы 9 - 12, дифференциатор 10, аналоговый перемножитель 13., аналоговый делитель 14 и панорамный индикатор. Устройство обеспечивает непосредственное измерение динамической крутизны модуляционной характеристики ЧМ-генераторов, в том числе перестраиваемых в широком диапазоне частот, с одновременным повышением точности. 1 ил.

1559302

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для панорамного измерения динамической крутизны (нелиней5 ности) модуляционной характеристики частотно-модулированных (ЧИ) генераторов и ЧМ модуляторов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей 10 путем обеспечения непосредственного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики и повышение точности.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для измерения динамической крутизны мо.дуляционной характеристики частотно-, модулированных генераторов (ГКЧ).

Предлагаемое устройство для изме- 20 рения динамической крутизны модуляционной характеристики ЧМ-генераторов содержит генератор 1 пилообразного напряжения, модулирующий генератор 2, управляемый аттенюатор 3, 25 исследуемый ЧМ-генератор 4, частотной детектор 5, состоящий из последовательно соединенных дифференциатора

6 и амплитудного демодулятора 7, селективный усилитель 8, первый ампли- З0 тудный детектор 9, дифференциатор

10, второй 11 и третий 12 амплитудные детекторы, аналоговый перемножи- тель 13, аналоговый делитель 14 и панорамный индикатор 15. При этом выход генератора 1 пилообразного напряжения соединен с1 синхрониэирующим входом панорамного индикатора 15 и управляющим входом управляемого аттенюатора 3, выход исследуемого . 40

ЧМ-генератора 4 через последовательно соединенные частотный детектор 5., селективный усилитель 8, первый амп- а литудный детектор 9, дифференциатор

10 соединен со входом числителя ана4 логового делителя 14, вход знаменате- . ля которого соединен с выходом аналогового перемножителя 13., а выход подключен к измерительному входу па15., выход модулирующего генератора 2 соединен с сигнальным входом управляемого аттенюатора 3, а через второй амплитудный детектор 11 подключен к первому входу аналогового перемножителя 13, к второму входу которого че» рез третий амплитудный детектор 12 подсоединен выход исследуемого ЧМгенератора 4.

Управляемый аттенюатор 3 должен обладать линейной характеристикой управления

К„ =К (1+aU ).

Предлагаемое устройство для измерения,динамической крутизны модуляционных характеристик ЧМ-генераторов работает следующим образом.

Генератор 1 пилообразного линейного напряжения вырабатывает напряжение

U„(t) =U „=gt, (1) (2) К„. =К,(1+аУ„„р }.

На сигнальный вход управляемого аттенюатора 3 подается моногармонический сигнал с модулирующего генератора

U< (t) =Up sin (Qt+(pg ° (3) Сигнал на выходе управляемого аттенюатора 3 имеет вид (С)=К 0 ()=К (1 вы „) У (4) з п(ЯС+(), Сигнал У (с) являетоя модулирующим для исследуемого ЧИ-генератора 4., Переменная составляющая девиации частоты исследуемого ЧИ-генератора

4 в общем виде определяется выражением где S (U < ) — крутизна модуляС ционной характеристики генератора 4. при 04t4T где Тс - период перестройки частоты исследуемого ЧМ-генератора 4.

Пилообразное линейное напряжение

U,,(t) является управляющим сигналом для управляемого аттенюатора 3 и перестройки частоты исследуемого ЧМгенератора 4„ а также напряжением развертки панорамного индикатора 15.

Коэффициент передачи управляемого . аттенюатора 3 линейно зависит от управляющего сигнала

1559302 (10) х sin(KQt+К )+( ий (4 с) гр где КаиФ, А„Ф, - коэффициент передачи и константа времени дифференциатора 6 соответственно„ l5

20 а Р (а) Б(ц - ) К У- Ы а, (11)

dt Я

Демодулируя сигнал U 6(t) линейным амплитудным демодулятором 7, на его

25, выходе получаем " в

f3 вот к кЯ гармонике модулирующей час- gp тоты.

dt

Р и

rAe K<+ - коэффициент передачи ампли35 тудного демодулятора 7.

Первый член выражения (12) является медленно меняющейся составляющей, которая отфильтровывается селективным усилителем 8.

4р Тогда переменная составляющая сигнала U6(t) может быть представлена в виде:

Г dp (с)

45 6 АЮ АКФ, "4иФ, Д й(а с)

Крутизна 8 (Ug-,)= модуляционной характеристики являет я мерой ее линейности. При

6ц(U gm 4 )=const модуляционная характеристйка линейна во всем диапазоне перестраиваемых частот и и амплитуд 0 модулирующего сигнала. йm

Сигнал на выходе исследуемого генератора 4 при нелинейной модуляционной характеристике может быть записан в виде:

U„(t) =U m sinE ct+ р, з1п(ЯС+ п

+<р )+ $ p sin(K5lt+EPKg)+g< Р, (6)

Я k с где U — амплитуда колебаний, выраjdm батываемых исследуемым

4М-генератором;

- индекс модуляции по первой гармонике модулирующей частоты; — индексы модуляции по к-й цлен 3. я з1п(Кя + 4 „) в выраже"

К k нии 6 появляется вследствие нелинейности модуляционной характеристики

Максимальное значение девиации частоты с учетом выражений (4) и (5) определяется дЮ =$ (Юо „)К а Си . (7) Тогда индексы модуляции по первой и к-й гармониках модулирующей частоты Я определяется по формуле р,(t)=-6(--- --- - - †---- (8) S Ug» A<1Ê ao(tUgp, .

t (с) =-" — — - — — — — — — (9)

КЯ.

:Дифференцируя дифференциатором б сигнал U (t) с учетом выражения (О), получаем

d/4 (t) «s in (Slt+(p<) + p Я, с 0 з (Я <+ Щ +

d(2 я„. вin(КЯ +(„,)) к .U cos «

dt и х((".+ p (t) si«+4q)+ к=у йй (с)

Величина ------ согласно выражеdt нию (8), определяется

Г

"6 (t) =K М КАиФ, "диФ с+

dye(t)

dt sin(Qt+4p )+J cos(Qt+(p )+

Я (и (2 (s„sin(Kit+4 )

+ ц, (12) "з п(Й +ф6 )+ 4v cos(Qt+q<) +

1(2 y„sis(K(is+qр„ )) 1

JU . (1З) dt

Воспользовавшись известными тригонометрическими соотношениями, выражение (13} можем записать в виде

1 6 дв *иФ (y (Ags>n@t+

1559302 где А "E

Выделяя селективным усилителем 8 гармоническую составляющую частоты

Я, получаем т () Кс () К ад Кдиф, "диф где Кс„(й) - коэффициент передачи селективного усилителя

8 на частоте Я ; „(Я) - фазовйй сдвиг. вносимый селективным усилителем 8 на частоту Я выделяемого сигнала.

Далее сигнал Ит(с) детектируется линейным амплитудйым детектором 9, на выходе которого получаем

Ug К Ксу () АА мнФ1 "4нФ1 " (16) 25 кА 0„, где К - коэффициент передачи амп49 литудного детектора 9.

С учетом выражений (7) и (11) А может. быть преобразовано в вид (0д,у ) К а/tUg )2+

Я2 (ц ). К2 (2 а2Ц2 (с2+)

Rlh, Clf c Я „Я2

Практически при достаточно высокой модулирующей частоте 9, -=-2Й. „ с некоторого значения отсчета времени

t, развертки удовлетворяется условие

t2>tà >у —, 1 (18)

g2 50

Тогда выоажение (17) принимает вид

А aÄ(U Ä ) К,Ыа0 . (19)

Подставляя выражение (19) в (16), получаем

0э-кь, КСФа) КМ КАМФ1CÀÌÔ,« 8„(1 1 „, ) U -К d à- t.U@ . (20) !

ДиФФеренцируя .дифференциатором 9 напРяжение U, получаем и и А9 см (Я-) Кдд "

4ит, "4иФ, Вм(®д„, ) K gaU > U или где К - постоянный коэффициент, который равен диф1 "4нФ K>èô "диФ "

«Кд К (д) К„„К (а. (22) 0„К и где К, - коэффициент передачи амплитудного детектора 12.

Сигнал U (t) модулирующего генератора 2 детектируется линейным амплитудным детектором 11, на выходе которого выделяется составляющее, пропорциональное Uy (23) ля Кд 1 „,. где К - коэффициент передачи амплитудного детектора 11.

Множитель S (U q ) в выражеВ, tdc нии (21) представляет кривую зависимости динамической крутизны модуляционной характеристики исследуемого генератора от модулирующего напряжения У о,„и текущей частоты ы, .

Напряжение U> зависит и от амплитуд U сигнала исследуемого генератора и амплитуды Up модулирующего генератора 2. Непостоянство этих амплитуд приводит к погрешностям измерения крутизны модуляционной характеристики S (U@ „ ) исследуемого генератора, а также требует калибровки измерителя. Для устранения этой зависимости измерительный сигнал Ug не-; обходимо поделить на сигнал, прямо пропорциональный произведению

Б„ «0р . Для формирования сигнала этого вида выходной сигнал U„(t) исследуемого генератора 4 детектируется линейным амплитудным детектором

12, причем íà его выходе получаем где К„ - коэффициент передачи аналогового перемножителя 13.

Далее информационный сигнал Ug делится в аналоговом делителе 14 на напряжение U и на его выходе получаем

К К

Дел

1З

К "д« Кл я

О1 I (25) 15 где К „ „ - коэффициент передачи аналогового делителя 14.

Из выражения (25) следует, что выходное напряжение U отображает динамическую крутизну модуляционной характеристики исследуемого генератора. Это напряжение поступает .непосредственно на измерительный вход панорамного индикатора 15, на вход развертки котоо-о подается пилообразное напряжение, прямо пропорциональное модулирующему напряжению

11о „ или частоте <.> перестройки исследуемого генератора. Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает непосредственное измерение динамической крутизны модуляционной характеристики ЧИ-генераторов, в том числе перестраиваемых в широком диапазоне частот (на декаду),- с одновременным повышением точности.

25

35

Устройство для измерения динамической крутизны модуляционной харак-!

Составитель В,Величкин

Техред Л,Сердюкова Корректор М. шароши

Редактор Н.Лазаренко Заказ 83б Тираж 553 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

9 15593

Напряжения U 0 и U „ подводятся на входы аналогового перемножителя

13, на выходе которого получаем

Формула изобретения 40

02 1Отеристики частотно-модулированных генераторов, содержащее генератор пилообразного напряжения, модулирующий генератор, последовательно соединенные частотный детектор, селективный усилитель и первый амплитудный детектор, а также панорамный индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения непосредственного измерения динамической крутизны модуляционной характеристики и повышение точности, в него введены управляемый аттенюатор, дифференциатор, аналоговый делитель, второй и третий амплитудные детекторы, аналоговый перемножитель, входы которого соединены с выходами соответствующих амплитудных детекторов, выход аналогового делителя соединен с информационным входом панорамного индикатора, первый вход аналогового делителя подключен к выходу аналогового перемножителя, а второй вход через дифференциатор соединен с выходом первого амплитудного детектора, выход управляемого аттенюатора соединен с выходной клеммой устройства для подключения исследуемого генератора, управляющий вход аттенюатора объединен с синхронизирующим входом панорамного индикатора и подключен к выходу генератора пилообразного напряжения, а сигнальный вход аттенюатора объединен с входом второго амплитудного детектора и подключен к выходу модулируащего генератора, вход второго амплитудного детектора объединен с входом частотного детектора и соединен с входной клеммой уст" ройства для подключения исследуемого генератора.