Устройство для настройки узкополосных четырехполюсников

 

Изобретение может быть использовано при разработке приборов для настройки и контроля фазочастотных характеристик узкполосных четырехполюсников. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых углов, достигается за счет деления частоты сигнала с выходой измеряемого 4 и опорного 5 четырехполюсников. Для этого в устройство введены первый 31, второй 32 и третий 33 двоичные делители частоты , первый 34, второй 35 и третий 36 мультиплексоры и управляемый делитель 37 частоты. При работе устройства сигнал с выходов первого 34 и второго 35 мультиплексоров через преобразователи 8 и 9 фаза - интервал времени, первый 10 и второй 11 преобразователи время - код поступают на вычислитель 15 разности кодов, выход которого через элемент 18 сравнения подключен к первому входу осциллографического индикатора 21, к входам разверток которого подключены первый 19 и второй 20 цифроаналоговые преобразователи. Синхронизация и управление блоками устройства осуществляется блоком 22 управления. 2 ил. с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 R 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ., К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/0 (21) 4752187/21 (22) 23.10.89 (46) 15.12,91, Бюл. М 46 (71) Душанбинский филиал Научно-исследовательского института "Фонон" (72) Ф.Е.Шевченко и Л.Ф.Шевченко (53) 621.317.75(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 11661199220000, кл. G 01 R 27/28,,1990. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ УЗКОПОЛОСНЫХ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение может быть использовано при разработке приборов для настройки и контроля фазочастотных характеристик узкполосных четырехполюсников. Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых углов, достигается за счет деления частоты сигнала с выходов измеряемого

„„SU „„1698834 А1

4 и опорного 5 четырехполюсников. Для этого в устройство введены первый 31, второй 32 и третий 33 двоичные делители частоты, первый 34, второй 35 и третий 36 мультиплексоры и управляемый делитель 37 частоты. При работе устройства сигнал с выходов первого 34 и второго 35 мультиплексоров через преобразователи 8 и 9 фаза — интервал времени, первый 10 и второй 11 преобразователи время — код поступают на вычислитель 15 разности кодов, выход которого через элемент 18 сравнения подключен к первому входу осциллографического индикатора 21, к входам разверток которого подключены первый 19 и второй 20 цифроаналоговые преобразователи, Синхронизация и управление блоками устройства осуществляется блоком 22 управления. 2 ил.

1698834

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке приборов для настройки и контроля фазочастотных характеристик узкополосных четырехполюсников.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых углов, На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы отдельных блоков.

Устройство содержит генератор 1 фиксированной частоты, перестраиваемый генератор 2, балансный модулятор 3, измеряемый 4 и образцовый 5 четырехполюсники, первый 6 и второй 7 смесители частот, первый 8 и второй 9 преобразователи фазовый сдвиг — интервал времени, первый 10 и второй 11 преобразователи интервал времени — код, каждый из которых содержит блок 12 квантования, счетчик 13 и регистр 14 памяти, вычислитель 15 разности кодов, вход 16 разрядов допуска устройства, регистр 17, элемент 18 сравнения, первый 19 и второй 20 цифроаналоговые преобразователи, осцилографический индикатор 21, блок 22 управления, содержащий первый 23 и второй 24 делители частоты, фазовый детектор 25. подстраиваемый генератор 26,.времязадающий блок

27, двоичный счетчик 28, первый 29 и второй

30 элементы задержки, первый 31, второй

32 и третий 33 двоичные делители, первый

34, второй 35 и третий 36 мультиплексоры. управляемый делитель 37 частоты, вход 38 разрядов диапазона измерений устройства, причем выход первого смесителя 6 частот соединен с первым входом первого преобразователя 8 фазовый сдвиг — интервал времени через последовательно соединенные первый двоичный делитель 31 и первый мультиплексор 34, выход второго смесителя

7 частот соединен с первым входом второго преобразователя 8 фазовый сдвиг — интервал времени через последовательно соединенные второй двоичный делитель 32 и второй мультиплексор 35, выход генератора 1 фиксированной час1оты соединен с вторым входом первого 8 и второго 9 преобразователя фазовый сдвиг — интервал времени через последовательно соединенные третий двоичный делитель ЗЗ и третий мультиплексор 36, первый выход блока 22 управления через управляемый делитель 37 частоты соединен с первым управляющим входом первого 8 и второго 9 преобразователей интервал времени — код, управляющие входы первого 34, второго 35, третьего . 36 мультиплексоров и.управляемого делителя 37 частоты соединены с входом 38 разрядов диапазона измерений устройства.

+ N=N sM чобр, (9) который в элементе 18 сравнения сравнива50 етсЯ с кодом допУска одоп„подаваемого на информационный вход регистра 17 с входа

16, Если Л и > одоп., на выходе элемента

18 сравнения появляется сигнал, поступающий на модулятор Z электронно-лучевой трубки осциллографического индикатора 21 для яркостной модуляции ее луча.

Подстраиваемый генератор 26 вырабатывает колебания квантующей частоты fp u синхрониэирован с частотой генератора 1 с

Устройство работает следующим образом, Перед началом измерений на вход 16 подается код допуска йдоп, а частоту Fp ге5 нератора 1 и частоту f генератора 2 выбирают иэ соотношения

f+Fo=fcp (1) где fcp — средняя частота измеряемого 4 и образцового 5 четырехполюсников.

10 Во время измерений частота f перестраивэемого генератора 2 изменяется в предеЛаХ Л1здб ПОЛОСЫ ПРОПУСКаНИЯ четырехполюсника 4.

На выходе балансного модулятора име15 ем сигнал

01= U m (соз2 л (f — Fo)t+cos к2 (f+Fo)t), (2) где U п11 — амплитуда колебаний, После прохождения сигналов через оба четырехполюсника на их выходах имеем соответственно

02= U п12 (СО$2 Л (f+Fo)t+ ф изм), (3)

03= U вз (cos2 7Ã (+Ро)t+ rp обр ), (4)

ГдЕ 0 m2 U mg — аМПЛИтудЫ КОЛЕбаНИй;

25 р ииззмм, р обр фээовые сдвиги, вносимые четырехполюсниками 4 и 5 соответственно, На выходе смесителей 6 и 7 имеет соответственно

30 04= U m4,Сов(2 л Fot+ у изм ) (5)

05= U вб.со$(2л Fpl+ pобр ), (6) где 0 п 4, U mg — амплитуды колебаний.

Измеряемой величиной является разность фазовых сдвигов

= P изм у" обр

В преобразователях 8 и 9 фазовые сдвиги преобразуются в интервалы времени (фаэовые интервалы т р ), которые затем в преобразователях 10 и 11 преобразуются в

40 коды соответственно

Иизм=К р N3M N06p К p p6p, (8) где К вЂ” коэффициент преобразования.

Вычислитель 15 определяет код разно45 сти

1698834 помощью фазового детектора 25, на входах которого действуют сигналы с частотой о Fo фд — — ° fo Fo

Kz (10)

5 где К, К вЂ” коэффициенты деления первого

23 и второго 24 делителей частоты соответственно, При этом дробная часть отношения частот генераторов 1 и 2 должна выбираться из условия оптимального кван- 10 тования

fod d (11)

Fo К рЕоТиэм где d и К вЂ” взаимно простые числа, имеющие общий множитель, равный единице; р — число полупериодов сигнала Fo, используемых для измерения (Р равно 1 или

2);

Т» — интервал времени измерения, формируемые времязадающим блоком 27 (фиг.2,а);

К=-pFoT<» — число усредняемых фазовых интервалов на отрезке Т»М.

Первый 29 и второй 30 элементы задер- 25 жки формируют импульсы синхронизации и обнуления соответственно регистра 14 памяти и счетчика 13, Эти импульсы (фиг.2,б,в) сдвинуты во времени друг от друга и относительно заднего фронта импульса Т» .

Сигналы с выходов блока 22 управления поступают на измерительный и образцовый каналы устройства. В измерительном канале в блоке 12 квантования, входящего в состав преобразователя 10, фазовые интервалы у, сформированные в преобразователе 8, в течение времени Тиэ . заполняются квантующими импульсами от генератора 26 и подсчитываются счетчиком

13, По окончании интервала Т»м. по коман- 40 де импульса синхронизации с выхода первого элемента 29 задержки содержимое счетчика 13 переносится в регистр 14 памяти. Задержанный импульс с выхода элемента 30 задержки обнуляет счетчик 13, после 45 чего преобразователь 10 готов K обработке информации за следующий интервал Т»М.

Аналогично работает преобразователь

11, находящийся в образцовом канале устройства, 50

Двоичный счетчик 28 управляется сигналами времязадающего блока 27. Состояния счетчика 28 циклически повторяются и могут принимать значения от 0 до M=2m, где

m — число разрядов счетчика 28, определя- 55 емое необходимой точностью аппроксимации измеряемого четырехполюсника 4., Выходной код счетчика 28 поступает на вход первого цифроаналогового преобраэователя 19, выходное напряжение которого подается на горизонтальный канал Х осциллографического индикатора 21 и на управляющий вход перестраиваемого генератора

2, вызывая изменение его частоты в требуемой полосе исследования Л fazed.

Каждому интервалу Т»м. соответс вует определенное значение частоты генератора

2, а также значение кода N»M, сформированного в преобразователе 10 и поступающего на вход второго цирфоаналогового преобразователя 20, выходное напряжение .которого подается на вертикальный доканал осциллографического индикатора

21, При этом на экране индикатора 21 будет циклически воспроизводиться фазачастотная характеристика измеряемого четырехполюсника 4, состоящая из точек, часть которых в случае Л Й > ldpon (т.е. при

Лф >одоп) будет иметь заметные яркостные метки, Операция контроля и настройки измеряемого четырехполюсника 4 заключается в достижении на экране индикатора 21 такого изображения фазочастотной характеристики, у которой отсутствуют яркостные метки.

При измерениях фазочастотных характеристик четырехполюсников, имеющих в полосе исследования Л 1здБ о ммарный фазовый набег более 360, возникает неоднозначность отсчета, обсуловленная ограниченной фазовой характеристикой преобразователей 8 и 9 фазовый сдвиг— интервал времени. В основу метода исключения неоднозначности измерений положен принцип уменьшения фазовых сдвигов при делении частоты рабочих сигналов, при котором фазовый сдвиг уменьшается в число раз, равное коэффициенту деления. Одновременно должна быть увеличена частота квантующих импульсов, так чтобы отсчет фазовых сдвигов соответствовал более широкому пределу измерения.

С этой целью в устройство вводят управляемый делитель 37 частоты, двоичные делители 31 — 33 и мультиплексоры 34 — 36, управляемые по коду с входа 38.

В общем случае, когда устройство имеет и пределов измерения фазового сдвига

0...360 ; 0...720 ; 0...1440o;Ä., то для произвольно выбранного l-го предела по коду с входа 38 на входе уп равляемого делителя 37 частоты имеет сигнал частоты

fo ко = (12)

n — i а на выходе всех мультиплексоров 34 — 36 имеем сигналы частоты

1698834

F o

F! — т

2 (13) где i=1,2,.„

Очевидно, что при работе на (-м пределе дробная часть отношения частот равна

i","I= :J "" и удовлетворяет условию оптимального квантования, т,е. соответствует высокой точности и скорости измерения.

В качестве примера реализации рассмотрим устройство, имеющее п=2 предела измерений 0...360 и 0...720, предназначенное для измерения фазочастотных характеристик четырехполюсников с полосой пропускания Л1здь < 100кГц и коэффициентом прямоугольности Knp 5 .

Генератор 1 имеет фиксированную частоту

FoЪ Кпр. Ь|здБ=500 кГц. (15) Выбрав Тизм-2,88.10 с при р=2, имеем

-з

К=p Fo Тизм=2880

При работе устройства на первом пред, еле 0„,360 по соответствующему коду входной шины 38 на выходах мультиплексоров

1 34-36 присутствуют сигналы частоты Fo. Одновременно на выходе управляемого делителя 37 частоты имеем квантующий сигнал частоты fo/4. Диаграммы напряжений, соответствующие работе на первом пределе, приведены на фиг,2,г,д,е,з, При работе устройства на втором пределе 0...720 по изменившемуся коду входной шины 38 на выходах мультиплексоров

34 — 36 присутствуют сигналы частоты Ео/2, а на выходе управляемого делителя 37 частоты имеем квантующую частоту fo, Диаграммы напряжений, соответствующие работе íà втором пределе, приведены на фиг,2ж,и,к,л, Используя соотношения (11) и (14), а также условие fo» Fo, находим для подстраиваемого генератора 26 значение частоты

fo=10 000 694, 4 (4) Гц. Фазовый детектор 25 работает на частоте Рфд=694,4(4) гц, а делители 23 и 24 частоты должны иметь соответственно коэффициенты деления К1=720 и

Кг =14401.

Для предела 0...360 имеем: а) число усредняемых фазовых интервалов на интервале Тиэм, Kl=P Fl Тиэм=2.5 10 2,88 10 =2880;

5 -з б) дробная часть отношения частот кЬ1101 1 .d1=1

F 1 К 1 2880 в) максимальное число импульсов, прошедшее за время Tt,м. на счетчик 13

1 иэм = кв1 Т иэм =

2 — 2,5 10 2.88 10 = 3600;

5 г) погрешность измерения при оптимальном квантовании равна б 1 360

1 360 р р 62880 2,5 10 д) погрешность измерения при классическом квантовании; равна а„i = —,—.

=080 °

Чб г

1 кв1 Т иэм е) выигрыш по точности измерений составляет т кл1

20  — "" -80 раз, т опт1

Аналогичный расчет для предела

0...720 дает значения

КИ=1440, (= — =; дл=4; квИ1 д И 1

F>>(Ки 360

25 . и, виэм.=720, 0 опн1 = 0,02; ст кля — 0,26 о;

R=14.

Расчет показывает, что на обоих пределах измерения при малых временах измерения Тизм обеспечивается высокая точность измерений, Формула изобретения

Устройство для настройки узкополосных четырехполюсников, содержащее перестраиваемый генератор, соединенный с первым входом балансного модулятора и первыми входами первого и второго смесителей частот, генератор фиксированной частоты, соединенный с вторым входом балансного модулятора, выходы которого соединены с соответствующими входами образцового и измеряемого четырехполюсников, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами первого и второго смесителей частот, выходы первого и второго преобразователей фазовый сдвиг — интервал времени соединены с входами соответствующих преобразователей интервал времени — код, выходы которых соединены с входами вычислителя разности кодов, блок управления, первый и второй цифроаналоговые преобразователи, регистр, элемент сравнения,вход разрядов допуска устройства, осциллографический индикатор, причем вход блока управления соединен с генератором фиксированной частоты, второй, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с вторым, третьим и четвер1ым управляющими входами первого и второго

1698834 и

К

Л

Составитель H.Ìèõàëåâ

Редактор М.Кобылянская Техред М,Моргентал Корректор M,Êó÷åðÿeàÿ

Заказ 4394 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 преобразователей интервал времени — код, пятый выход блока управления соединен с входом первого цифроаналогового преобразователя, выход вычислителя разности кодов соединен с первым входом элемента сравнения, вход разрядов допуска устройства соединен с информационным входом регистра, выход регистра соединен с вторым входом элемента сравнения, выход которого соединен с каналом Z осциллографического индикатора, горизонтальный и вертикальный каналы которого соединены с соответствующими выходами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, вход последнего соединен с выходом первого преобразователя интервал времени — код, а управляющий вход перестраиваемого генератора соединен с выходом первого цифроаналогового преобразователя, о т л и ч а ю щ е е с я тем; что, с целью расширения диапазона измеряемых углов, превышающих 360О, в него дополнительно введены первый, второй и третий двоичные делители частоты, первый, второй и третий мультиплексоры, управляемый делитель частоты, вход разрядов диапазона измерений устройства, причем выход iiepваго смесителя частот соединен с первым входом первого преобразователя фазовый сдвиг — интервал времени через последова5 тельно соединенные первый двоичный делитель частоты и первый мультиплексор, r выход второго смесителя частот соединен с первым входом второго преобразователя фазовый сдвиг — интервал времени через

10 последовательно соединенные второй двоичный делитель частоты и второй мультиплексор, выход генератора фиксированной частоты соединен с вторыми входами первого и второго преобразователей фазовый

15 сдвиг — интервал времени через последовательно соединенные третий двоичный делитель и третий мультиплексор, первый выход блока управления через управляемый делитель частоты соединен с первыми управляю20 щими входами первого и второго преобразователей интервал времени — код, управляющие входы первого, второго итретьего мультиплексоров и управляемого делителя частоты соединены с входом разрядов

25 диапазона измерений устройства.