Измеритель добротности резонатора

 

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения добротности объемных резонаторов в СВЧ-диапазоне, а также высокодобротных колебательных систем в радиочастотном диапазоне . Целью изобретения является повышение точности измерения добротности. Измеритель содержит генераторы 1, 2, блок 3 отношения частот, запоминающие блоки 4, 5, 14, нуль-органы 6, 7, блоки 8, 17 выделения соответственно первой и второй производных , блок 9 управления, детекторы 10, 13, резонатор 11, модулятор 12, делитель 15 напряжения, компаратор 16. Особенностью изобретения является введение детектора 13, выполнение блока 17 в виде блоков 14- 16, а также выполнение модулятора 12 в виде амплитудного модулятора. 1 ил.

СОЮЗ ССВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01R 27/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4670316/21 (22) 18,01,89 (46) 30.05,92. Бюл. ¹ 20 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) А,Д.Плоткин, И.Л, Афонин, Ю,Б, Гимпилевич и В,Б. Салицкий (53) 621.317,337(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 750389, кл. G 01 R 27/26, 1976. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ РЕЗОНАТОРА (57) Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения добротности объемных резонаторов в,, Ы„, 1737365 А1

СВЧ-диапазоне, а также высокодобротных колебательных систем в радиочастотном диапазоне, Целью изобретения является повышение точности измерения добротности.

Измеритель содержит генераторы 1, 2, блок

3 отношения частот, запоминающие блоки

4, 5, 14, нуль-органы 6, 7, блоки 8, 17 выделения соответственно первой и второй производных, блок 9 управления, детекторы 10, 13, резонатор 11, модулятор 12, делитель 15 напряжения, компаратор 16. Особенностью изобретения является введение детектора

13, выполнение блока 17 в виде блоков 1416, а также выполнение модулятора 12 в виде амплитудного модулятора, 1 ил.

1737365

15

25

35

45

55

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения добротности объемных резонаторов в СВЧ-диапазоне, а также высокодобротных колебательных систем в радиочастотном диапазоне.

Цель изобретения — повышение точности.

На чертеже приведена функциональная электрическая схема измерителя добротности резонатора.

Измеритель добротности резонатора содержит генератор 1 высокой частоты, генератор 2 низкой частоты, блок 3 отношения частот, первый 4 и второй 5 запоминающие блоки, первый 6, второй 7 нуль-органы, блок

8 выделения первой производной, блок 9 управления, первый амплитудный детектор 10, исследуемый резонатор 11, амплитудный модулятор 12, второй амплитудный детектор 13, третий запоминающий блок 14, делитель 15 напряжения, компаратор 16, блок

17 выделения второй производной.

К входам модулятора 12 подключены выходы перестраиваемых генераторов высокой 1 и низкой 2 частоты, резонатор 11, подключенный к выходу амплитудного модулятора 12 и входу первого амплитудного детектора 10, выход которого подключен к входу второго амплитудного детектора 13.

Выход последнего подключен к информационному входу блока 8 выделения первой производной, выход которого соединен с входом первого нуль-органа 6, подключенного выходом к информационному входу первого запоминающего блока 4. Выход блока 4 соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 1 высокой частоты, выход второго амплитудного детектора 13 подключен к информационному входу третьего запоминающего блока 14 и одному входу компаратора 16. Второй вход компаратора 16 через делитель 15 напряжения соединен с выходом третьего запоминающего блока 14, а выход компаратора 16 подключен к входу второго нуль-органа 7, выход которого подключен к информационному входу второго запоминающего блока

5, выходом подключенного к управляющему входу перестраиваемого генератора 2 низкой частоты. Выходы перестраиваемых генераторов высокой 1 и низкой 2 частоты подключены к блоку 3 отношения частот.

Блок управления подключен к управляющим входам первого 4, второго 5 и третьего

14 запоминающих блоков и управляющему входу блока 8 выделения первой производной.

Измеритель добротности резонатора работает следующим образом.

В режиме поиска резонансной частоты блок 9 управления на заданное время открывает первый 4 и третий 14 запоминающие блоки, закрывает второй запоминающий блок 5.

В это время на амплитудный модулятор

12 поступают напряжения перестраиваемого высокочастотного 1 и низкочастотного 2 генераторов, частота которых будет наименьшей (минимальной по диапазону перестройки).

Первый нуль-орган 6 вырабатывает линейно изменяющееся во времени напряжение, Этим напряжением изменяется частота выходного напряжения перестраиваемого генератора 1 высокой частоты. На выходе амплитудного модулятора 12 в это же время будет амплитудно-модулированный сигнал, содержащий спектральные составляющие с частотами: 1„-F;f„;f„+ F, где fg — несущая частота амплитудно-модулированного сигнала; F — частота модуляции, причем несущая частота 1н линейно изменяется во времени, После прохождения амплитудно-модулированного сигнала с изменяющейся несущей частотой через резонатор 11 и первый амплитудный детектор 10 напряжение будет представлять собой низкочастотный сигнал с частотой, равной частоте модуляции

F, амплитуда которого будет изменяться во времени в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой исследуемого резонатора 11. После прохождения низкочастотного сигнала с изменяющейся во времени амплитудой через второй амплитудный детектор

13 на его выходе будет напряжение, изменяющееся во времени в соответствии с амплитудно-частотной характеристикой исследуемого резонатора 11. Это изменяющееся во времени напряжение блока 8 выделения первой производной по частоте, управляемого блоком 9 управления, дифференцирует, в результате чего на его выходе выделяется напряжение, пропорциональное первой производной по частоте от амплитудно-частотной характеристики резонатора 11.

Этим напряжением управляется первый нуль-орган 6, в котором при прохождении напряжения, пропорционального первой производной, через нуль устанавливается постоянное выходное напряжение

01, соответствующее настройке перестраиваемого генератора 1 высокой частоты на собственную резонансную частоту резонатора 11, при этом fi, = fo, где fo — собственная резонансная частота резонатора 11.

В режиме поиска полосы пропускания блок 9 управления на заданное время закрывает первый 4 и третий 14 запоминаю1737365

55 щие блоки, а блок 8 выделения первой производной открывает второй запоминающий блок 5. На это время в первом запоминающем блоке 4 запоминается постоянное напряжение 01, а следовательно, частота выходного напряжения перестраиваемого генератора 1 высокой частоты будет равна собственной резонансной частоте fp резонатора 11.

3а то же время в третьем запоминающем блоке 14 запоминается, максимальное напряжение Uo с выхода второго амплитудного детектора 13 при наименьшей частоте модуляции F и несущей частоте fH = fp. Напряжение Uo с выхода третьего запоминающего блока 14 поступает на делитель 15 напряжения. Коэффициент передачи делителя выбирается равным 0,707, когда первый амплитудный детектор 10 работает в линейном режиме детектирования, и равным 0,5 — в режиме квадратичного детектирования, Таким образом, на входы компаратора 16 поступают два напряжения соответственно О, и, например, 0,5 U . При этом компаратор будет находиться в одном из двух устойчивых состояний.

B это время второй нуль-орган 7 вырабатывает линейно изменяющееся во времени напряжение, Этим напряжением увеличивается частота выходного напряжения перестраиваемого генератора 2 низкой частоты, которое поступает на вход амплитудного модулятора 12. На выходе амплитудного модулятора 12 в это время будет ам пл итуд но-модул и рова н н ы и си гнал, содержащий спектральные составляющие с частотами fo — F, fo, fo+ F, причем несущая частота fo остается неизменной, а частота модуляции F линейно увеличивается во времени. С ростом частоты F боковые частоты

fo — F u fo + F будут линейно удаляться от несущей частоты fo. После прохождения амплитудно-модулированного сигнала с линейно удаляющимися от несущей частоты f боковыми частотами fo — F и 1, + F через исследуемый резонатор 11 амплитуды боковых частот амплитудно-модулированного сигнала будут уменьшаться с ростом частоты модуляции F. Это связано с уменьшением коэффициента передачи резонатора 11 на частотах отличных от резонансной частоты fo, Следовательно, будет уменьшаться амплитуда напряжения модулирующей час- тоты на выходе первого амплитудного детектора 13, которое поступает на один вход компаратора 16. На втором входе компаратора 16 напряжение поддерживается постоянным и равным 0,5 0О с помощью третьего запоминающего блока 14, 5

При равенстве уменьшающегося напряжения на одном входе компаратора 16 с напряжением на его втором входе произойдет переброс компаратора из одного устойчивого состояния в другое и на его выходе сформируется сигнал, которым управляется второй нуль-орган 7. При этом во втором нуль-органе 7 установится постоянное выходное напряжение Uz, которое фиксируется во втором запоминающем блоке 5, а следовательно, фиксируется частота выходного напряжения перестраиваемого генератора 2 низкой частоты, равная половине полосы пропускания резонатора на уровне

0,5, Переход из режима поиска резонансной частоты в режим поиска полосы пропускания производится автоматически блоком

9 управления через заданные интервалы времени.

При этом добротность определяется по формуле 0 = 1о/2F и непосредственно измеряется блоком 3 отношения частот, Этим же блоком измеряется резонансная частота f,, на которой измеряется добротность.

Измеритель добротности резонаторов позволяет снизить погрешность измерения за счет более точного измерения полосы пропускания, Повышение точности достигается, во-первых, применением амплитудного модулятора 12 (вместо частотного в прототипе), что позволяет исключить операцию выделения одной боковой частоты и погрешности, связанной с этим фактором, а, во-вторых, применением второго амплитудного детектора 13, третьего запоминающего блока 14, прецизионного делителя 15 напряжения и компаратора 16 для определения полосы пропускания, что позволяет исключить определение второй производной и погрешности, связанной с этим.

Изобретение реализуемо в широком частотном диапазоне 100кГц - 100 ГГц, Формула изобретения

Измеритель добротности резонатора, содержащий модулятор, первый и второй входы которого соединены с блоком отношения частот, выход которого является первой клеммой для подключения исследуемого резонатора, первый амплитудный детектор, вход которого является второй клеммой для подключения исследуемого резонатора, блок выделения первой производной, выход которого соединен последовательно с первым нуль-органом, первым запоминающим блоком, генератором высокой частоты, выход которого соединен с первым входом модулятора, блок выделения второй производной, выход которого соединен по17373б5

25

35

45

Составитель В,Ежов

Техред М.Моргентал

Корректор О.Кундрик

Редактор М,Келемеш

Заказ 1888 Тираж 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 следовательно с вторым нуль-органом, вторым запоминающим блоком, генератором низкой частоты, выход которого соединен с вторым входом модулятора, блок управления, первый, второй и третий выходы кото- 5 рого соединены с управляющими входами соответственно блока выделения первой производной, блока выделения второй производной и первым и вторым запоминающих блоков, о тл и ч а ю щи и с ятем, что, 10 с целью повышения точности, модулятор выполнен в виде амплитудного модулятора, введен второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом первого амп15 литудного детектора, а выход — с входом блока выделения первой и второй производной, блок выделения второй производной выполнен в виде соединенных последовательно третьего запоминающего блока, делителя напряжений и первым входом компаратора, причем вход блока выделения второй производной соединен с входами третьего запоминающего блока и вторым входом компаратора, выход компаратора является выходом. а управляющий вход третьего запоминающего блока является управляющим входом блока выделения второй производной,