Устройство для измерения коэффициента гармоник по второй гармонике генератора и приемника частотно-модулированных сигналов

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для аттестации генераторов и приемников частотно-модулированных (ЧМ) сигналов. Цель изобретения - повышение быстродействия измерений. Устройство содержит опорный генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, постоянное запоминающее устройство 3, цифроаналоговый преобразователь 4, селективные усилители 5 и 12, генератор 6 ЧМ сигнала, смеситель 7, приемник 8 ЧМ сигнала, генератор 9 управляющих импульсов, блок 10 управления гетеродином, гетеродин 11, блок 13 автоматического регулирования усиления, инвертор 14, счетный триггер 15, ключи 16 и 17, фильтры 18 и 19 нижних частот, аналоговые двухканальные демультиплексоры 20 и 21, блоки 22 - 25 хранения выборки, сумматоры 26 и 27, аналоговый двухканальный мультиплексор 28, вольтметр 29 эффективного значения напряжения, генератор 30 импульсов, одновибратор 31. 1 ил.

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5Ц5 6 01 R 23/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CC..:,Ã

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4669598/21 (22) 30.03.89 (46) 30.08.91. Бюл. N 32 (71) Горьковский политехнический институт (72) Ю.В.Воронков (53) 621,317.757(088.8) (56) Павленко Ю.Ф., Шпаньон П.А. ИзмереНМе параметров частотно-модулированных колебаний, M. Радио и связь, 1986, с.118— 1 19, Авторское свидетельство СССР

N. 924604, кл. G 01 R 23/16, 1982.. Ы 1б74009 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ГАРМОНИК ПО ВТОРОЙ

ГАРМОНИКЕ ГЕНЕРАТОРА И ПРИЕМНИКА ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для аттестации-генераторов и приемников частотно-модулированных (ЧМ) сигналов.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерений. Устройство содержит опорный генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, постоянное запоминающее уст1674009

1О

25

50 ройство 3, цифроаналоговый преобразовательь 4, селективные усилители 5 и 12, генератор 6 ЧМ сигнала, смеситель 7, приемник 8 ЧМ сигнала, генератор 9 управляющих импульсов, блок 10 управления гетеродином„гетеродин 11, блок 13 а втоматическо го регул и ров ания усиления, инвертор 14, счетный триггер 15, Изобретение относится к радиоизмерительной технике, предназначено для измерения нелинейных;кажений модулированных колебаний и южет использоваться дпя аттестации генераторов и приемников частотно-модулированных (ЧМ) сигналов.

Цель изобретения — повышение быстоодействия измерения.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные опорный генератор 1 импульсов, счетчик 2 импульсов, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 3, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 4, первый селективный усилитель 5, генератор

6 ЧМ сигнала, смеситепь 7, приемник 8 ЧМ сигнала, а также генератор 9 управления импульсов, блок 10 управления гетеродином и гетеродин 11, выход которого соединен с первым входом смесителя 7, второй селективный усилитель 12, блок l3 автоматического регулирования усиления, последовательно соединенные инвертор 14 и счетный триггер 15, ключи 16 и 17, фильтры

18 и 19 нижних частот (ФНЧ) и первые аналоговые двухканальные демультиплексоры

20 и 21.

Устройство сордержит также блоки 2225 хранения выборки, сумматоры 26 и 27, аналоговый двухканальный мультиплексор

28, вольтметр 29 эффективного значения напряжения, генератор 30 импульсов и одновибратор 31, Второй выход счетчика 2 импульсов соединен с управляющим входом второго ключа 16, а третий выход — с входом инвертора

14, Первый выход генератора 9 управляющих импульсов соединен с входом блока 10 управления гетеродином и адресными входами демультиппексоров 20.и 21, а второй выход соединен с входом одновибратора

31. Выход последнего соединен с разрешающими входами демупьтиппексоров 20 и 21. ключи 16 и 17, фильтры 18 и 19 нижних частот, аналоговые двухканальные демультиплексоры 20 и 21, блоки 22-25 хранения выборк.и, сумматоры 26 и 27, аналоговый двухканальный мультиплексор 28, вольтметр 29 эффективного значения напряжения, генератор 30 импульсов, одновибратор 31. 1 ил.

Первый и второй выходы первого демультиплексора соединены, соответственно, с входами третьего и четвертого блоков 24 и

25 хранения выборки, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора 27, Выход последнего соединен с вторым входом мультиплексора 28. Первый и второй выходы второго демультиплексора 20 соединены соответственно с входами первого и второго блоков 22 и 23 хранения выборки, выходы которых соединены с первым и вторым входами первого сумматора 26. Выход последнего соединен с первым входом мультиплексора 28, адресный вход которого. соединен с выходом генератора 30 импульсов, а выход — с входом вольтметра 29.

Выход приемника 8 ЧМ сигнала через блок 13 автоматического регулирования усиления соединен с вторым входом второго сепективного усилителя 12, выход которого соединен с сигнальными входами ключей

16 и 17.

Устройство работает следующим образом.

В счетчике 2 импульсов с помощью опорного генератора 1 импульсов формируется линейно нарастак>щий код. При переполнении счетчика происходит его автоматический сброс, т.е, код на выходе счетчика 2 импульсов является периодическим.

Коэффициент деления частоты счетчика

2 импульсов выбирается таким, чтобы период повторения линейно нарастающего кода на его выходе был равен периоду модулирующего колебания испытательного сигнала.

В ПЗУ этот линейно нарастающий код преобразуется в код гармонического колебания. При этом в ПЗУ 3 записывается функция синуса или косинуса (один период).

ЦАП 4 преобразует этот код в аналоговый гармонический сигнал.

Поскольку ЦАП 4 имеет неидеальную характеристику преобразования, то на его выходе кроме требуемой гармоники могут возникать вторая и др. ее гармоники. Сепек1674009 тивный усилитель 5 осуществляет фильтра- ды второй гармоники к амплитуде первой цию BblcLUvlx гармоник и выделение первой гармоники модулирующего колебания, поэгармоники модулирующего колебания. тому для его измерения не обязательно выЭтим обеспечивается требуемый гармони- делять искомую вторую гармонику, ческий характер модулирующего напряже- 5 возникающую в ЧМ генераторе 6 или в приния на входе ЧМ генератора 6. емнике 8 ЧМ сигналов, а достаточно опредеВ ЧМ генераторе 6 формируется испы- лить ее амплитуду. тательный сигнал, модулированный оДним Отношение амплитуд гармоник можно тоном. При формировании этого стигнала в определять, приводя знаменатель(амплитузаконе частотной модуляции могут возник- 10 ду первой гармоники) к единице путем изменуть вторая и др. гармоники модулирующе- нения коэффициента передачи го колебания, которые характеризуют измерительноготрактавэависимостиотамнелинейные искажения ЧМ генератора 6. плитуды первой гармоники, которая практиСмеситель 7 преобразует частоту испыта- чески совпадает с амплитудой колебания на тельного сигнала в частоту, на которую на- 15 выходе приемника 8 ЧМ сигналов. Блок t3 строен приемник 8 ЧМ сигналов. Для этого автоматической регулировки усиления и вычастота гетеродина 11 выбирается больше полняет эту функцию, т.е. он измеряет ампчастоты ЧМ сигнала на выходе ЧМ генера- литуду напряжения на выходе приемника 8 тора 6 на величину частоты настройки при- ЧМ сигналов и в зависимости от нее устаемника 8 ЧМ сигналов. При прохождении 20 навливает требуемый коэффициент переиспытательного сигнала через приемник 8 да и второго селективного усилителя 12, ЧМ сигналов в законе частотной модуляции Таким образом, измеряя амплитуду искотакжеобразуются новыегармоническиесо- мой второй гармоники в предлагаемом ставляющие, обусловленные его искаже- устройстве, по существу измеряем коэффиния. таким образом, на выходе приемника 8 25 циент гармоник по второй гармонике.

ЧМ сигналов кроме основной модулирую- Лри измерении второй гармоники, возщей гармоники появляются вторая идр. гар- никающей в генераторе 6 ЧМ сигналов, часмоники, причем уровень второй гармоники, тога гетеродина 11 устанавливается выше как правило, является преобладающим по частоты ЧМ генератора 6, и вторая гармосравнению сдругими высшими гармоника- 30 ника на выходе приемника 8 ЧМ сигналов ми. Поскольку вторая гармоника могла воэ- выделяется с помощью селективного усилиникнуть в генераторе 6 ЧМ сигналов и в теля 12 и подается на сигнальные входы приемнике 8, то она характеризует суммар- ключей 16 и 17. Управляющие входы ключей ный коэффициент гармоник по второй гар- 16 и 17 соединены, соответственно, с втомонике генератора 6 и приемника 8. 35 рым выходом счетчика 2 импульсов, частота

Для того, чтобы измерить отдельно ко- импульсов в котором в два раза больше чаэффициент гармоник по второй гармонике в стоты старшего разряда, и через последоваЧМ генераторе 6 и приемнике 8 частотно- тельно соединенные инвертор 14 и счетный модулированных сигналов, необходимо триггер 15 — с третьим выходом счетчика 2 произвести перестройку гетеродина 11 на 40 импульсов, частота импульсов в котором в удвоенную частоту входного сигнала при- два раза выше частоты импульсов на втором емника 8, т.е. перестроиться на зеркаль- выходе. ный канал. При этом закон частотной Инвертор 14 инвертирует импульсы с модуляции сигнала на выходе смесителя 7 третьего выхода счетчика 2 импульсов, а инвертируется, однако вторая гармоника, 45 счетный триггер 15 делит их частоту на возникающая в приемнике 8 ЧМ сигналов, два. Таким образом, частота управляющих поворачивается по фазе на 360 иостается импульсов ключей 16 и 17 получается неизменной. одинаковой, равной удвоенной частоте

Перестройка гетеродина 1-.1 осуществ- модулирующего колебания, и управляюляется с помощью генератора 9 управляю- 50 щие импульсы сдвинуты один относительщих импульсов, который генерирует но другого на четверть периода. В этом прямоугольные импульсы с временем пере- случае ключи функционируют как синхключения,достаточныедля установки пере- ронные детекторы входного сигнала с модных процессов во всех блоках опорными колебаниями, сдвинутыми на измерителя, и с помощью блока 10 управле- 55 90 одно относительно другого. ния гетеродином, который под действием Постоянная составляющая напряжения управляющих импульсов изменяет частоту на выходе ключа llpAMo пропорциональна гетеродина 11. амплитуде второй гармоники модулируюКоэффициент гармоник по второй гар- щего колебания и косинуса фазового сдвига монике определяется отношением амплиту- между второй гармоникой и опорным коле1674009

55 банием, Поскольку опорные колебания синхронных детекторов отличаются»а 90, постоянные составляющие, выделяемые с помощью ФНЧ 18 и 19 прямо пропорциональны проекциям второй гармоники нэ ортогональные оси координат.

С помощью аналогичных двухканальных демультиплексоров 20 и 21 выходные напряжения ФНЧ 18 и 19 записываются соответственно в блоки 22 и 24 хранения выборки. Адрес этих блоков указывается управляющим импульсом с выхода генератора 9 управляющих импульсов, а момент записи напряжения определяется сигналом на разрешающем входе аналоговых демультиплексолров, который поступает с выхода одновибратора 31. Зтот импульс должен появиться после устансвления переходных процессов во всех бл=ках устройства, длитег ьность этого импульса должна быть равна времени записи напряжения в блоках

22-25 хранения выборки.

После записи напряжений в блоки 22 и

24 хранения выборки под действием управляющего импульса с выхода генератора 9 .. управлянэших импульсов с помощью блока

10 управления гетеродином гетеродин 11 перестраивается нл зеркальный канал. При этом вторая гармоника, возникающая в ЧМ генераторе, инвертируется, а время гармоника, возникающая в приемнике 8 ЧМ сигналов, остается Ge;., изменений. Результирующая вторая гармоника на выходе приемника 8 IM сигналов вновь выделяется вторым селективным усилителем 12 и, ачалогично первому случаю, подвергается преобразованию в ключах I á и 17. Постоянные составляющие на выходах ФНЧ 18 и 19 теперь равны проекциям новой величины второй гармоники на ортогональные оси координат, С помошью аналоговых демультиплексоров 20 и 21 выходные напряжения

ФНЧ 18 и 19 теперь записываются соответсгвенно в блоки 23 и 25 хранения выборки.

Новый адрес этих блоков определяется управляющим импульсов на адресном входе аналоговых демультиплексоров 20 и 21.

Момент записи напряжений в блоки 23 и 25 хранения выборки и длительность записи аналогично первсму случаю определяются импульсом на выходе одновибратора

31, подающимся на разрешающий входаналогоных демультиплексоров 20 и 21. Сумматоры (вычитатели) 26 и 27 определяют разности проекций второй гармоники на ортогональные ocN координат при двух условиях измерений; при настройке гетеродина . на прямой и зеркальный каналы, Поскольку при перестройке гетеродина вторая гармоника, возникающая в приемнике 8 ЧМ сигналов остается неизменной, при вычитании она компенсируется. Вторая гармоника, возникающая в ЧМ генераторе 6, при перестройке на зеркальный канал инвертируется, поэтому результат вычитания величин второй гармоники при двух настройках гетеродина дает удвоенную величину второй гармоники, возникающей в ЧМ генераторе 6.

Таким образом, разность проекций второй гармоники на ортогональные оси координат, получающаяся на выходах сумматоров (вычитателей) 26 и 27, определяет величина второй гармоники, возникающей в

ЧМ генераторе 6. Амплитуда ее определяется с помощью аналогового мультиплексора 28, который под действием генератора 30 импульсов, соединенного с адресным его входом поочередно, на одно и то же время подключает выходы вычитателей 26 и 27 к входу вольтметра 29 эффективного значения напряжения, который и измеряет величину этой амплитуды. Таким образом, индикатор вольтметра 29 эффективного значения напряжения показывают величину, прямо пропорциональную коэффициенту гармоник по второй гармонике в генераторе 6 ЧМ сигналов.

Для измерения коэффициента гармоник по второй гармонике в приемнике 8 ЧМ сигналов вместо вычитателей 26 и 27 необходимо включить сумматоры. При этом в устройстве осуществляется не вычитание двух величин, а сложение, Поскольку при перестройке на зеркальный канал вторая гармоника, возникающая в приемнике 8, остается неизменной, а вторая гармоника, возникающая в генераторе 6, инвертируется, то при сложении получается удвоенная величина второй гармоники, возникающей в приемнике 8 ЧМ сигналов.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерения без применения каких-либо настроек и регулировок, что сокращает время измерений.

Формула изобретения устройство для измерения коэффициента гармоник по второй гармонике генератора и приемника частотно-модулированных сигналов, содержащее два сумматора, первый и второй селективные усилители, первый вход второго из которых соединен с выходом приемника частотно-модулированных сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены последовательно соединенныв опорный генератор импульсов, счетчик импульсов, постоянное запоминающее устройство и цифроаналоговый преобразователь, последовательно

1674009

Составитель А.Дворников

Техред М.Моргентал Корректор М.Кучерявая

Редактор С.Лисина

Заказ 2917 Тираж 403 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 соединенные инвертор, счетный триггер, первый ключ, первый фильтр нижних частот1 и первый демультиплексор, последовательно соединенные второй ключ, второй2 фильтр нижних частот и второй демультип- 5 лексор, последовательно соединенные блок управления гетеродином, гетеродин и смеситель, а также одновибратор, четыре блока хранения выборки, мультиплексор, вольтметр, генератор импульсов, блок 10 автоматического регулирования усиления и генератор управляющих импульсов, первый выход которого соединен с входом блока управления гетеродином и адресными входами демультиплексоров, а второй выход 15 соединен с входом одновибратора, выход которого соединен с разрешающим входом первого и второго демультиплексоров, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входами первого и второ- 20 го блоков хранения выборки, выходы кото-, рых соединены соответственно с первым и вторым входами первого сумматора, выход которого соединен с первым информациойным входом мультиплексора, а первый и 25

1второй выходы первого демультиплексора соединены соответственно с входами треть1его и четвертого блока хранения выборки, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго сумматора, выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора, адресный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход соединен с вольтметром, причем выход цифроаналогового преобразователя соединен с входом первого селективного усилителя, выход которого через генератор частотно-модулированного сигнала соединен с вторым входом смесителя, выход которого соединен с входом приемника частотно-модулированного сигнала, выход которого через блок автоматического регулирования усиления соединен с вторым входом второго селективного усилителя, выход которого соединен с сигнальными входами первого и второго ключей, управляющий вход которого соединен с вторым выходом счетчика импульсов, третий выход которого соединен с входо. инвертора.