Способ определения параметров модели радиотехнического устройства в виде типового радиотехнического звена

 

Использование: в радиотехнике, в частности способах измерения параметров устройств, представляемых в виде четырехполюсников . Сущность изобретения состоит в подаче на исследуемый четырехполюсник сигнала с изменяющейся в заданных пределах частотой, снятии АЧХ коэффициента передачи устройства на малом уровне сигнала, определении коэффициента передачи устройства и его изменении для рабочего уровня сигнала, снятии АЧХ входного и выходного напряжений устройства при уровнях сигнала, обеспечивающих на каждой частоте исследуемого диатгазона найденное изменение коэффициента передачи для рабочего уровня сигнала, определении по полученным АЧХ характеристик входного и выходного фильтров модели в виде типового радиотехнического звена (ТРЗ), снятии амплитудной и фазоамплитудной характеристик устройства на основной (рабочей) частоте и идентификации характеристик нелинейного элемента модели в виде ТРЗ Особенностью изобретения является проведение измерения при сигналах, соответствующих рабочим, что повышает точность измерения 1 з.п. ф-лы, 1 ил сл С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ Ы„„1767452 А1 (si)s G 01 R 27/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852544/21 (22) 20.07.90 (46) 07.10.92. Бюл. N 37 (71) Научно-производственное обьединение им. Коминтерна (72) М.Е,Левин и Э,С.Забалканский (56) Железовский Б.Е, и др. Анализ ЛБВ на базе типового радиотехнического звена, Радиотехника, ¹ 8, 1986, с. 24 — 28. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТР0В МОДЕЛИ РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА В ВИДЕ ТИПОВОГО РАДИОТЕХНИЧЕСКОГО ЗВЕНА (57) Использование: в радиотехнике, в частности способах измерения параметров устрОйств, представляемых в виде четырех, полюсников. Сущность изобретения состоит в подаче на исследуемый четырехполюсник сигнала с изменяющейся в заданных пределах частотой, снятии АЧХ коэффиИзобретение относится к радиотехнике, в частности к способам измерения параметров устройств, представляемых в виде четырехполюсников.

В радиотехнике широко используется модель четырехполюсника в виде типового радиотехнического звена (TP3). Последнее представляет собой последовательное соединение линейного входного фильтра, нелинейного элемента (НЭ) и линейного выходного фильтра. Такая модель позволяет учесть при анализе как нелинейность устройства, так и его частотные свойства (см. например, Радиотехника и электроника, 1975, ¹ 10, с. 2101 — 2112; 1978, ¹ 3, с. 525—

534; Радиотехника, 1981, № 8, с. 24 — 28).

Однако характеристики составляющих

ТРЗ элементов не всегда могут быть измециента передачи устройства на малом уровне сигнала, определении коэффициента передачи устройства и его изменении для рабочего уровня сигнала, снятии АЧХ входного и выходного напряжений устройства при уровнях сигнала, обеспечивающих на каждой частоте исследуемого диапазона найденное изменение коэффициента передачи для рабочего уровня сигнала, определении по полученным АЧХ характеристик входного и выходного фильтров модели в виде типового радиотехйического звена (TP3), снятии амплитудной и фазоамплитудной характеристик устройства на основной (рабочей) частоте и идентификации характеристик нелинейного элемента модели в виде ТРЗ. Особенностью изобретения является проведение измерения при сигналах, соответствующих рабочим, что повышает точность измерения, 1 з.п. ф-лы, 1 ил, E a рены непосредственно, так как сбв6купность последних есть эквивалентное представление единого физического устройства (СВЧ транзисторного усилителя мощности, многорезонаторногб клистрбна, ЛБВ и др.).

Известен способ определения амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) вход-. ного и выходного фильтров ТР3, состоящий в подаче на вход четырехполюсника двухчастотного испытательного сигнала с изменяющимися в пределах исследуемого частотного диапазона частотами f> и Гр и подборе для текущих значений этих частот такого соотношения амплитуд основных компонентэтого сигнала, при котором изменение общего уровня такого сигнала на входе ТР3 не приводит к изменению

1767452

10

20

35

50

55 соотношения амплитуд компонент с частотами f1 и fz на выходе ТРЗ (авт. св. М 1420549, кл. G 01 P 27/28). По найденным значениям амплитуд определяется отношение модулей коэффициентов передачи на частотах

f1 и fz и повторяют эксперимент для других частот f1 в предполагаемом диапазоне рабочих частот четырехполюсника. . Способ требует "построения сложной измерительной схемы M проведения боль1 шого количества измерительных операций, связанных с подбором необходимых соотношений амплитуд испытательного сигнала в каждой точке частотного диапазона, Способ не предусматривает определение параметров НЭ.

Более близким по существу предлагаемого решения и предлагаемому способу является способ, рассмотренный в журнале

Радиотехника, 1981, N. 8, с, 24-28. Он принят за прототип. Способ состоит в определении реакции ТРЗ на различных частотах на изменяющийся по амплитуде входной измерительный одночастотный сигнал и сводится к вычислению относительных значений модулей коэффициентов передачи входного и выходного фильтров ТРЗ по координатам точек насыщения амплитудных характеристик (АХ), снятых на различных частотах, В качестве характеристики

НЭ берется АХ, снятая на центральной частоте диапазона частот устройства.

Данный способ обладает двумя недостатками, существенно ограничивающими область его применения. В нем принципиально необходимо получение точек насыщения АХ. На практике далеко не все нелинейные четырехполюсники допускают работу в режимах, где достигается максимум АХ. Способ не применим, когда технические условия не допускают работы в режиме насыщения и близок к нему. Сказанное свойственно большинству приборов, используемых в. радиопередающей технике, например мощным биполярным и полевым транзисторам, многорезонаторным клистронам, Фактически требуется проведение измерений на уровнях входного сигнала, превышающих тот, который дает максимум выходного. Только в этом случае находят с допустимой погрешностью уровень входного сигнала, который используют для определения модулей коэффициентов передачи входного и выходного фильтров

ТРЗ.

Рабочие режимы нелинейных четырехполюсников обычно выбирают существенно ниже уровня насыщения и именно в этих условиях важно корректно определить свойства всех элементов ТРЗ, В обоих способах в качестве НЭ рассматривается четырехполюсник, обладаю- щий лишь амплитудной нелинейностью.

Однако в большинстве реальных усилительных приборов (клистроны, ЛБВ, транзисторы и т.д.) имеет место зависимость не только коэффициента усиления, но и фазы сигнала от уровня использования АХ вЂ” амплитуднофазовая конверсия.

Целью изобретения является расширение области применения способа определения параметров ТРЗ на устройства, в которых по техническим условиям получение точек насыщения АХ недопустимо, уменьшение погрешности определения параметров модели устройства в виде ТР3 и уточнение модели за счет учета комплексного характера нелинейного звена ТРЗ.

Цель достигается тем, что по способу, основанному на определении реакции исследуемого радиотехнического устройства на подаваемые на его вход одночастотные испытательные сигналы и фиксировании их амплитуд на входе и выходе устройства, регистрацию выходного сигнала на выбранной (основной) частоте диапазона производят при уровне входного сигнала, равном рабочему, а регистрацию уровней входного и выходного сигналов на других частотах производят при уровне входного сигнала, обеспечивающего такое же изменение коэффициента усиления, как и при регистрации на выбранной частоте диапазона. В целях представления в модели комплексного характера нелинейности устройства на выбранной частоте диапазона дополнительно снимают фазоамплитудную характеристиику (ФАХ).

В качестве выбранной (основной) частоты для снятия ФАХ и определения рабочей величины изменения усиления выбирают среднюю частоту полосы пропускания устройства или основную (несущую) частоту используемого при работе устройства радиосигнала.

Представленный способ существенно отличается от прототипа тем, что в нем для определения частотных характеристик входного и выходного фильтров ТРЗ вместо точек насыщения АХ, снятых на семействе

АХ, используют частотные характеристики, снятые при рабочих уровнях сигнала, лежащих в пределах рабочего динамического диапазона исследуемого устройства.

Уменьшение погрешности измерения параметров ТРЗ достигнуто строгим определением и фиксацией измерительного уровня сигнала при определении частотных характеристик входного и выходного фильтров. счет использования в качестве меры нелинейности компрессии усиления, которая 5 соответствует первой производной АХ, а из10

50 частоте с помощью фазометра 4 снимают 55

Уточнение ь.одели в части ее нелинейных свойств f. Ñèëñíÿåòñÿ уменьшением по грешности измерения нелинейности АХ за мерение ФАХ дает информацию о мнимой части комплексного коэффициента передачи нелинейного элемента ТРЗ, пренебоегать которой при замещении реальных устройств их моделями недопустимо.

Использование рабочих значений величин сигналов, соответствующих одинаковому изменению коэффициентов усиления на разных частотах для определения АЧХ входного и выходного фильтров ТРЗ, в технической и патентной литерат ре не известно.

Пример устройства, реализующего предложенный способ, приведен на чертеже.

Устройство содержит генератор 1 (например, типа Г4 — 76А), два направленных ответвителя 2 и 5, исследуемый четырехполюсник 3, фазометр 4, имеющий измерители уровней сигнала в каждом из каналов (например, ФК2 — 12) поглощающую нагрузку 6. От генератора 1 подают на исследуемое радиотехническое устройство малый сигнал с изменяющейся в заданных пределах частотой и при помощи измерителей уровней сигнала снимают сквозную АЧХ коэффициента передачи устройства, Затем на выбранной частоте f» диапазона (например, на несущей сложного радиосигнала) устанавливают на генераторе 1 уровень сигнала, равный рабочему, измеряют уровень выходного сигнала, определяют коэффициент передачи и его изменение Ку** по сравнению с измеренным при снятии АЧХ на малом сигнале. Затем изменяют частоту генератора и снимают АЧХ входного и выходного напряжения (мощности), При этом на каждой иэ частот исследуемого диапазона подбирают такой уровень входного сигнала для которого изменение коэффициента усиления составляет величину K>**. Полученная таким образом АЧХ выходного напряжения (мощности) есть АЧХ коэффициента передачи выходного фильтра модели устройства в.виде ТР3, а АЧХ, обратная

АЧХ входного напряжения (мощности), есть

АЧХ входного фильтра модели устройства в виде ТР3. Для идентификации НЭ ТР3 на амплитудную (зависимость амплитуды выходного напряжения от амплитуды входного напряжения) и фазо-амплитудную (за20

35 висимость фазы выходного напряжения от амплитуды входного напряжения) характеристики устройства, которые принимают за характеристики НЭ модели в виде ТР3.

Поскольку определение рабочей величины изменения усиления Ку может производиться для любого рабочего уровня сигнала (имеются лишь физические ограничения, определяемые конкретным устройством), способ позволяет определять параметры ТРЗ в режимах, наиболее бл эких к рабочим, снижая тем самым погрешность определения параметров модели в виде ТРЗ.

Введение в НЭ комплексной нелинейности, представленной ФАХ, дополнительно расширяет функциональные возможности идеальной модели ТР3 для устройств, обладающих комплексной нелинейностью.

Способ позволяет идентифицировать характеристики всех звеньев ТРЗ, а не только входного и выходного фильтров (как в способе по авт. св. М 1420549). Число операций способа при этом существенно сокращается.

Способ имеет расширенную по сравнению с прототипом область применения, поскольку позволяет получить характеристики модели в виде ТРЗ устройств, содержащих усилительные приборы, не достигающие насыщения, и обладающих комплексной нелинейностью, Формула изобретения

1. Способ определения параметров модели радиотехнического устройства в виде типового радиотехнического звена, основанный на подаче на вход радиотехнического устройства одночастотных испытательных сигналов и фиксирования их амплитуд на входе и выходе устройства. о т л и ч ею шийся тем, что, с целью повышения точности эа счет определения параметров в режиме рабочих сигналов, фиксируют уровень выходного сигнала на выбранной частоте диапазона при уровне входного сигнала, равном рабочему, а фиксирорание уровней входного и выходного сигналов на других частотах производят при уровне входного сигнала, который обеспечивает такое же изменение коэффициента усиления, как и при регистрации на выбранной частоте диапазона.

2. Способ по и. 1, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью идентификации в модели комплексной нелинейности радиотехнического устройства, на выбранной частоте диапазона дополнительно снимают фазоамплитудную характеристику.

1767452

Составитель 3. Забалканский

Техред М.Моргентал Корректор О. Густи

Редактор С. Кулакова

Произеодстеенно-издательский комбинат "Патент", г. Узтгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3546 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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