Панорамный измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частотных характеристик (ГВ и АЧХ) объектов как со сосредоточенными, так и с разнесенными входами и выходами. 1 ель изобретения - повышение точности измерения при нелинейном законе изменения частоты. Это достигается за счет введения смесителя 7, селективного фильтра 9, дифференциатора 10, амплитудного детектора 11, делителя сигналов 13 блока синхронизации 16 и подавителя частотной модуляции 8. Панорамный измеритель также содержит передатчик 1, приемник 2, исследуемый объект 3. Передатчик 1 включает генератор 3 ГКЧ, генератор пилообразного напряжения 5 и модулирующий генератор 4. В приемник входят интегратор 14, индикатор 15, а также амплитудный детектор 12. В подавитель частотной модуляции входят фазовый модулятор, широкополосный усилитель , частотный демодулятор, селективный усилитель, фазовращатель и аттенюатор. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. fe

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„5Q „„1742784 А1 (gg)5 G 04 F 10/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и A5TopcNoMY свидетеиествт

1, 4 фь.

1 (21) 4804585/21 (22) 21.03.90 (46) 23,06.92. Бюл. и 23 (71) Каунасский научно-исследовательский институт радиоизмерительной техники (72) А.ВеБальчюнайтис и АтА.А.Гилис (53) 621.3 17 (088.8) (56) Патент ClUA h" 3968427, . G 01 R 27/00, 1976, .

Авторское свидетельство СССР

М 1018105, кл, G 04 F 10/06. t 983. (54) ПАНОРАМНЬ!Й ИЗМЕРИТЕЛЬ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ

ЗАПАЗДЬ!ВАНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частотных характеристик (ГВЗ и АЧХ) объектов как со сосредоточенными, так и с разнесенными входами и выходами. Цель

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения частотных характеристик (ГВЗ и АЧХ) устройств как с сосредоточенными, так и с разнесенными входами и выходами, Цель изобретения - повышение точности за счет уменьшения собственных неравномерностей ГВЗ приемника.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого измерителя, на фиг.2 - структурная схема подавителя частотной модуляции.

2 изобретения — повышение точности измерения при нелинейном законе изменения частоты. Это достигается за счет введения смесителя 7, селективного фильтра 9, дифференциатора 10, амплитудного детектора 11, делителя сигналов 13, блока синхронизации 16 и подавителя частотной модуляции 8. Панорамный измеритель также содержит передатчик t, приемник 2, исследуемый объект 3. Передатчик- 1 включает генератор 3 ГКЧ, генератор пилообразного напряжения 5 и модулирующий генератор 4, В приемник входят ин-. тегратор 14, индикатор 15, а также амплитудный детектор 12, В подавитель частотной модуляции входят фазовый модулятор, широкополосный усилитель, частотный демодулятор, селективный усилитель, фазовращатель и аттенюатор. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

Ы

Панорамный измеритель частотных характеристик ГВЗ содержит передат- ; +) чик 1 и приемник 2, Передатчик 1 со- ф стоит из генератора 3 качающейся еестоты (ГКЧ), иодулиеуещего геНе- )» ратора 4 и генератора 5 пилообразного напряжения, Выход ГКЧ 3 является выходом передатчика, который через исследуемый объект 6 связан с входом приемника 2, Приемник 2 содержит смеситель 7, информационный вход которого является входом приемника 2, подавитель частотной модуля1742784 ции (ЧМ) 8, селективный фильтр 9, дифференциатор 10, амплитудный детектор 11, амплитудный детектор 12, делитель 13 сигналов, интегратор 14, осциллографический индикатор 15, блок 16 синхронизации и преобразователь 17 частота-напряжение, Выход смесителя 7 через последова- тельно соединенные селективный фильтр

9, дифференциатор 10, амплитудный детектор 11 соединен с первым входом делителя 13 сигналов, Опорный вход смесителя 7 соединен с входом преобразователя 17 частоты в напряжение и с входом подавителя 8 частотной модуляции, вход которого объединен с входом первого амплитудного детектора 12 и информационным входом смесителя 7, выход делителя

13 сигналов подключен к входу интегратора 14, второй вход которого соединен с вторым входом осциллографического индикатора 15 и с выходом блока 16 синхронизации, вход которого соединен с выходом преобразователя 17 частоты в напряжение, а выход первого амплитудного детектора 12 подключен к второму входу делителя

13 сигналов и к третьему входу осциллографического индикатора 15, Панорамный измеритель частотных характеристик работает следующим образом, Передатчик 1 вырабатывает частотно-модулированный синусоидальным сигналом испытательный сигнал, который, пройдя через исследуемый объект 6, АЧХ и,У, ГВ3 которого соответственно

А (И . и с, (Яс), принимает вид х(с) Сти (03с

+ )bi(QГЯ „(Са )+ Р )+ Р,(а,)+ „(Я,)), -де = я /g — индекс частотной модуляции;

Я (Я } - фазовый сдвиг, вносимый исследуемым устройством 6 на несущей частоте 00

Сигнал (1), содержащий информацию об РЧХ и ЧХ ГВР исследуемого объекта

6, поступает на вход приемника 2, т,е. одновременно на вход подавителя частотной модуляции 8 и информационный. вход смесителя

Сигнал на выходе подавителя 8 ЧМ является синхронным с сигналом Б (г), но не содержит частотной модуляции:

Б () Аxi+c) 1спчмЩ)ц Яхп(д c+ ф(") ) + п м(Me)+pc(00c)) в (2)

5 где ОЧИ Ос) и< п, мМо) модуль и аргумент коэффициента передачи подавителя 8 частотной модуляции, U>(t) и U (4) поступают на входы смесителя 7, причем посредством селективного фильтра 9, включенного на выходе смесителя 7, выделяется сигнал модулирующей частоты g.:

С (®) сМАХ(Юс)Х s i+ec+52 .„(й,)+Ц +(, (Р)), 20 1 где К - коэффициент передачи смесителя 7, Л,(P) — функция Бесселя первого порядка, с,,ф) и (Д) - модуль и аргумент коэффициента передачи селективного фильтра 9.

Далее сигнал 05(г.) дифференцируЗ0 ется аналоговым дифференциатором 10 и детектируется линейным амплитудным детектором 11, на выходе которого посредством фильтра низких частот выделяется низкочастотная сос3 тавляющая:

7 с)-К р1 Кс А (бас) КяцM(с)"

"Кди р" ир."t(P) +U ъ di

40 где K AD< — коэффициент передачи амплитудного детектора 11 ;

К „, - коэффициент передачи дифференциатора 10, С и< - постоянная времени диф" ференциатора, На выходе амплитудного детектора

12 выделяется низкочастотная составляющая

Ю2 (5) где K - коэффициент передачи ам" плитудного детектора 12.

Для исключения зависимости измеряемой частотной характеристики ГВЯ от изменения АЧХ устройства информационный сигнал U (t) делителем сигналов 13 делится на сигнал Ua, и на его выходе получаем сигнал

742784

6 а его выходом является выход широкополосного усипителя 19.

Подавитель частотной модуляции 8 работает следующим образом.

Сигнал U (t ), содержащий частотную модуляцию, поступает на вход фазового модулятора 18. При линейной модуляционной характеристике Фазового мо7р дулятора 18 (6) Чмок(я ) { )) од(77мо)),) =(7 77мод, где Utt

U<>=Ksn)(U)s) )) sin ((U n+Psin(inc+

+Qt,(Q,) ф„)+(м.,((О,)+q„((a,) +

+((G3()j, (9)

К о (< ) и(р„„ (63<) — модуль и аргумент коэффициента передачи фазового модулятора 18.

Сигнал на выходе широкополосного

25 усилителя 19 может быть. представлен в виде () К (Я ) К (Я ) Б, sin((s)nc +

+ P б(п(яс+яс (я ) 0Я(. (я ) «(1 ) 0

+СР„, (а,)+q„(Cg,)+Cy (Q,)+op,(О,), (7O) ратора.

Сигнал синхронизации U2,обеспечивающий синхронную работу интегра- . тора 14 и .осциллографического индикатора. 15, формируется блоком син35 хронизации 16 из сигнала U 47(t), изменяющегося во времени по линейному закону. Этот сигнал формирует преобразователь 17 частота-напряже- 4р ние из сигнала V>(c), частота которого изменяется синхронно с несущей частотой испытательного сигнала UZ(e), Сигнал U > содержит информацию об АЧХ исследуемого устройства, для отображения которой используется второй канал осциллографического индикатора 15, Подавитель 8 частотной модуляции выполнен по структурной схеме, при"

,веденной на фиг,2, Он содержит соединенные в кольцо фазовый модулятор

18, широкополосный усилитель 19> частотный демодулятор 20, селективный усилитель 21, регулируемый фазовращатель 22, аттенюатор 23, причем вход Фазового модулятора 18 является входом подавителя частотной модуляции, 50 (I (- х (Яс)

") КК(() "К Кг (а

Кдр где К Кде((К К п м()с)

AU2

" Кд, ср J t () °

Далее сигнал U, прямо пропорцио" нальный производной ЧХ ГВ3 исследуемого объекта, в интеграторе 14 подвергается линейному интегрированию.

Для исключения накапливающейся погрешности интегрирования используется синхронизируемый интегратор, выходное напряжение которого "сбра" сывается" до нуля в конце каждого цикла перестройки частоты, Сигнал на выходе интегратора 14 при линейном законе перестройки несущей частоты испытательного сигнала U<(t) прямо пропорционален ЧХ ГВР исследуемого объекта:

U, = Р К j Us(s)ds (tt и, (декр

= К„К -" — Р „((,(.)), (7) где К И - коэффициент передачи интегратора; л . с - временная постоянная интеггде К (Я,) и ц) () ) - модуль и аргумент коэффициента передачи широкополосного усилителя 19;

6у (03 ) — ЧХ ГВЗ усилителя 19.

Сигнал U демодулируется частотным демодулятором 20, и íà его выходе сигнал пропорционален производной мгновенной фазы сигнала (10).

Посредством селективного усилителя 21 выделяется составляющая первой гармоники модулирующей частоты g.:

77 =К (а) S (PSZ) (7 + — — — — + 7 ) (о с)

82 СJ dt дс м(Яс) г л л

+ -- — — ) сов Рс+Яь (Я )+Я(, (Я )+

dt к у с

« +((, (а)), где S > - коэффициент .передачи час.тотного демодулятора 20, К с ®) иЦ) (Q) — модуль и аргумент коэффициента передачи селективного усилителя 27.

При малых скоростях dcс7,(бз )Ис удовлетворяются условия

1 71>27Я4 (I а. „(Сд,)

«1 (It (12)

d >-+((А)

-------- ((1, с1 Г и тогда сигнал 1!, прошедший через регулируемый фазовращатель 22 и аттенюатор 23, может быть .записан в виде

11мо С ®). 1 лтт рь(® ЧО ям" (а О:,Ю,>+a: О>,)+g„+9, (Ï).

+ф,(a>), () з > где K (A) и g (9). — модуль и аргумент коэффициента передачи фазовращателя 22, К вЂ” коэффициент передачи аттенюатора 23.

Сигнал U cop модулирует входной ЧМ сигнал U (t), причем при определенном фазовом сдвиге, устанавливаемом посредством регулируемого фазовращателя 23, в выходном сигнале Uz(t) исчезает частотная модуляция, и сигнал принимает вид:.

U r) (г) K (03с) 1 моД(6)с) U x ия>п(Ы с+ц (Ы„,) +>р (Q<)+g Щ)); (14)

Таким образом осуществляется полное подавление частотной модуляции в выходном сигнале UZ (t) = U>(t), Как следует из выражения (7), выходное напряжение интегратора прямо пропорционально ЧХ ГВЯ исследуемого устройства, Повышение точности получается за счет исключения собственных неравномерностей ЧХ ГВ? приемника, обусловленных усилителем ПЧ, амплитудным детектором и нестабильностью параметров опорного генератора в прототипе.

Формула и з о б р е т ения 1, г1анорамный измеритель частотных характеристик группового времени запаздывания, содержащий передатчик, соединенный с входом исследуемого

10 объе к та, и приемник, roeäè Håííû>> с его выходом, причем передатчик содер

1 жит последовательно соединенные гене- ратор пилообразного напряжения и генератор качающейся частоты, а также модулирующий генератор, приемник содержит амплитудный детектор, преобразователь частоты в напряжение, ин- тегратор и осциллографический индикатор, причем выход интегратора соединен с первым входом осциллографического индикатора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыlS шения точности, в передатчике выход модулирующего генератора соединен с вторым входом генератора качающейся частоты, а в приемник введены последовательно соединенные смеситель, ин20 формационный вход которого является входом приемника, селективный фильтр, дифференциатор, второй амплитудный детектор и делитель сигналов, а также блок синхронизации и подавитель час25 тотной модуляции, причем опорный вход смесителя соединен с входом преобразователя частоты в напряжение и с выходом подавителя частотной модуляции, вход которого объединен с входом первого амплитудного детектора и информационным входом смесителя, выход делителя сигналов подключен к входу интегратора, второй вход которого соединен с вторым входом осциллогра35 фического индикатора и с выходом блока синхронизации, вход которого соединен с выходом преобразователя частоты в напряжение, а выход первого амплитудного детектора подключен к

40 второму входу делителя сигналов и к третьему входу осциллографического индикаТора, 2, Измеритель по п,1, о т л и ч а ю шийся тем, что подави45 тель частотной модуляции содержит соединенные в кольцо фазовый модуля тор, широкополосный усилитель, частотный демодулятор, селективный усилитель, фазовращ>атель и аттенюатор, причем сигнальный вход фазового модулятора является входом, а выход широкополосного усилителя - выходом подавителя частотной модуляции, 1742784

1742 !84

Составитель Л. Бальчюнайтис

Редактор С, Стенина Техред Mä;Opðeí ää 1 орректор С,йекмар

Заказ 2426 Тираж Подписное

BflHHIIH 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