Способ измерения передаточной функции радиотехнической линейной стационарной системы

Изобретение относится к способам определения передаточных функций (ПФ) линейных радиоэлектронных и радиотехнических систем, включая естественные и искусственные радиоканалы различных диапазонов. Способ определения передаточной функции стационарной линейной радиотехнической системы включает следующие этапы. На вход системы подают линейно-частотно-модулированный сигнал в заданном диапазоне частот. На выходе системы выходной сигнал сжимают по частоте, то есть умножают на такой же ЛЧМ сигнал, сдвинутый по частоте на величину промежуточной частоты, и пропускают через фильтр промежуточной частоты, который отсекает суммарные частоты сигнала, прошедшего систему, и опорного. Далее сигнал с выхода фильтра промежуточной частоты пропускают через корректирующий фильтр, выходной сигнал которого принимают за передаточную функцию системы в заданном диапазоне частот. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения ПФ при сокращении числа независимых измерений.

 

Изобретение относится к способам определения передаточных функций (ПФ) линейных радиоэлектронных и радиотехнических систем, включая естественные и искусственные радиоканалы различных диапазонов.

ПФ является исчерпывающей характеристикой линейной стационарной системы, к которым относятся радиотехнические системы, радиоэлектронные устройства, радиоканалы различных диапазонов и пр.

ПФ определяет результат (выходной сигнал) воздействия на систему при известном воздействии (входной сигнал).

Если S(ω) - спектр входного сигнала, то спектр выходного сигнала G(ω) определяется соотношением

G(ω)=H(ω)S(ω),

где Н(ω) - ПФ системы.

Известен способ определения ПФ измерительных систем [1], заключающийся в том, что на вход измерительной системы последовательно подают гармонические сигналы различных частот, измеряют выходные сигналы измерительной системы на каждой из частот и определяют ПФ системы, например, путем цифровой обработки дискретных отсчетов выходного сигнала.

Метод обладает недостатками: измерения необходимо проводить много раз, если требуется диапазон частот, при этом, поскольку фаза измеряется с точностью до 2π, восстановление непрерывной фазы требует либо дополнительных многократных измерений, либо каких-либо приближений.

Другой способ измерения ПФ [2] основан на использовании сигнала, подобного белому шуму, с широким спектром. Измеряют спектр выходного сигнала на различных частотах и делят на спектр входного сигнала. Это также требует детального знания спектра выходного сигнала на многих частотах, плюс к этому способ неустойчив в частотных областях, где спектр входного сигнала близок к нулю (деление на ноль).

К предлагаемому техническому решению наиболее близок способ, основанный на том, что на вход системы подают линейно-частотно-модулированный (ЛЧМ) сигнал, у которого спектр во всей полосе частот отличен от нуля [3], на выходе системы сигнал сжимают по частоте. Сжатие по частоте заключается в умножении на такой же ЛЧМ сигнал, сдвинутый по частоте, с последующей фильтрацией полосовым фильтром, отсекающим суммарные частоты. Результат содержит разностные частоты опорного сигнала и сигнала, прошедшего через систему.

Из сигнала разностной частоты выделяют короткие временные отрезки и делают преобразование Фурье для каждого сигнала отрезка. Результат преобразования Фурье отрезка сигнала разностной частоты эквивалентен результату прохождения системы комплексным сигналом, огибающая которого равна спектру временного окна, которым вырезается отрезок сигнала. Способ требует многократных определений спектра выходного сигнала, вырезанного временным окном, и тем самым эквивалентен методам с многократным пропусканием через систему монохроматических сигналов разных частот. Кроме того, полученный спектр делят на текущий спектр временного окна. Результат преобразования Фурье отождествляется с передаточной функцией радиоканала. Описанный способ требует многократного вычисления спектров и содержит операцию деления, которая даже в цифровой форме является неустойчивой в областях малости знаменателя. Это приводит к неопределенности значений ПФ и большим ошибкам в частотных областях, где мала передаточная функция фильтра. Фаза получаемой функции определена с точностью до слагаемого, кратного 2π, поэтому приходится вычислять спектры вырезанных полосок с мелким шагом по частоте, что приводит к увеличению количества операций.

Предлагаемое техническое решение основано на том, что при пропускании через систему ЛЧМ сигнала с последующим сжатием его по частоте выход полосового фильтра на промежуточной частоте соответствует сигналу, совпадающему с ПФ системы, но с дополнительной квадратичной фазой, что является следствием влияния квадратичности фазы входного сигнала. Этот сигнал совпадал бы с ПФ, если бы фильтр промежуточной частоты имел характеристику, равную единице, и отсутствовала квадратичная фаза.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На вход системы подают линейно-частотно-модулированный сигнал в заданном диапазоне частот. На выходе системы выходной сигнал сжимают по частоте, то есть умножают на такой же ЛЧМ сигнал, сдвинутый по частоте на величину промежуточной частоты, и пропускают через фильтр промежуточной частоты, который отсекает суммарные частоты сигнала, прошедшего систему, и опорного. Далее сигнал с выхода фильтра промежуточной частоты пропускают через корректирующий фильтр, который компенсирует действие фильтра промежуточной частоты и квадратичную фазу. Воспользовавшись тем, что действие фильтров перестановочно, на выходе фильтра получают функцию времени u(t)=H10+βt), где t – время, β - скорость изменения частоты ЛЧМ сигнала, ω0 - начальная частота, H1 - функция частоты, совпадающая с передаточной функции системы в полосе частот исходного сигнала.

Техническим результатом является обеспечение возможности измерения ПФ при сокращении числа независимых измерений.

Источники информации

1. RU патент 2142141, G01R 27/28, H04R29.

2. Макс Ж. Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях: В 2-х томах. Пер. с франц. - М.: Мир, 1983. - Т. 1. 312 с.

3. Михайлов С.Я. Моделирование отклика анализатора спектров вертикального ЛЧМ-ионозонда и восстановление передаточной функции в области полупрозрачности Е-слоя ионосферы // Изв. ВУЗов. Радиофизика. 2001. Т. 44, 8. С. 933-944.

Способ определения передаточной функции стационарной линейной радиотехнической системы, заключающийся в том, что на вход системы подают ЛЧМ сигнал, частота которого изменяется в заданном диапазоне, а на выходе сигнал сжимают по частоте, отличающийся тем, что сигнал с выхода фильтра промежуточной частоты пропускают через корректирующий фильтр, выходной сигнал которого принимают за передаточную функцию системы в заданном диапазоне частот.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к калибровке инструментов, используемых для измерения поведения сигналов. Технический результат – получение характеристики сети и выполнение калибровки сети с неподдерживаемыми типами разъема, которые не отслеживают в соответствии с известными стандартами.

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при контроле амплитудно-частотных характеристик различных радиотехнических блоков. Измеритель содержит генератор качающейся частоты (ГКЧ) 1, измеряемый объект (ИО) 2, амплитудный детектор (АД) 3, делитель (Дл) 4, формирователь опорного сигнала (ФОС) 5, индикатор (ИД) 6, преобразователь частоты в напряжение (ПЧН) 7, первый дифференциатор (ДФ) 8, компаратор (КП) 9, согласующий блок (СБ) 10, масштабный усилитель (МУ) 14, амплитудный селектор (АС) 15, первый временной селектор (ВС) 16, первый декадный счетчик (ДС) 17, второй дешифратор (ДШ) 18.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении группового времени запаздывания и для определения действительного значения сдвига фаз устройств с преобразованием частоты (смесителей).

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических свойств (концентрации, смеси веществ, влагосодержания, плотности и др.) жидкостей, находящихся в емкостях (технологических резервуарах, измерительных ячейках и т.п.).

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерении абсолютных комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты (СВЧ-смесителей).

Измеритель фазоамплитудных характеристик преобразователя частоты предназначен для определения фазовой погрешности преобразователей частоты, предназначенных для работы в широком динамическом диапазоне входных сигналов.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения метрологических характеристик СВЧ-устройств. Способ заключается в том, что в устройстве для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ, состоящем из двухчастотного источника первого и второго когерентных испытательных сигналов СВЧ и двухканального супергетеродинного приемника, включающего два входных полупроводниковых СВЧ-смесителя и индикатор отношений уровней сигналов, в первом и втором его каналах измеряют сумму и разность фазовых сдвигов двух полупроводниковых СВЧ-смесителей, включенных на входах двухканального супергетеродинного приемника.

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерении комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ. Сущность изобретения: в устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ, содержащее двухчастотный синтезатор когерентных первого и второго испытательных СВЧ сигналов, испытуемый четырехполюсник СВЧ, двухканальный супергетеродинный приемник, имеющий первый и второй СВЧ смесители, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, управляющий компьютер, индикатор отношений, первый дискретно регулируемый операционный усилитель, состоящий из первого усилителя, первого переменного и первого постоянного резисторов, второго дискретно регулируемого операционного усилителя, состоящего из второго усилителя и второго переменного и второго постоянного резисторов, дополнительного генератора, переменного аттенюатора, равноплечного делителя, вольтметра, блока управления и шести переключателей, дополнительно ввести первый и второй ампервольтметры, вычислитель и четыре переключателя.

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при аттестации и контроле собственных S-параметров устройств для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения четырехполюсников СВЧ.

Изобретение относится к области микроминиатюризации и технологии радиоэлектронной аппаратуры и может быть использовано для контроля параметров усилителей при их производстве.

Изобретение относится к области радиоизмерений и может быть использовано при измерениях комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты вверх (СВЧ-смесителей), когда промежуточная частота лежит выше частоты входного преобразуемого сигнала. Технический результат заключается в повышении точности измерения комплексных коэффициентов передачи СВЧ-устройств с преобразованием частоты и расширении функциональных возможностей. Предлагается устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты вверх, состоящее из измерителя параметров четырехполюсников СВЧ, испытуемого четырехполюсника без преобразования частоты и двухканального супергетеродинного приемника и дополнительно введенных в него второго генератора опорных частот, второго фазового детектора, второго смесителя фазовой автоподстройки частоты, второго гетеродина, усилителя и регулируемого аттенюатора. 1 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей и СВЧ-устройств с преобразованием частоты. Технический результат заключается в увеличении точности измерения абсолютного комплексного коэффициента передачи и повышении универсальности устройства. Устройство для измерения абсолютных комплексных коэффициентов передачи СВЧ-смесителей содержит векторный анализатор цепей, испытуемый СВЧ-смеситель, опорный СВЧ-смеситель, СВЧ-гетеродин, смеситель промежуточной частоты, три переключателя, измеритель разности фаз и отношения уровней, два направленных ответвителя. Дополнительно введены усилитель промежуточной частоты, регулируемый аттенюатор, делитель мощности. Связи вновь введенных элементов между собой и общими с прототипом элементами в совокупности образуют устройство, позволяющее устранить амплитудно-фазовую погрешность при определении абсолютных комплексных коэффициентов передачи испытуемого СВЧ-смесителя и использовать векторный анализатор цепей, не имеющий отдельного вывода зондирующего сигнала. 1 ил.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты. Технический результат заключается в повышении точности измерений. Устройство для измерения комплексных коэффициентов передачи и отражения СВЧ-устройств с преобразованием частоты состоит из измерителя параметров четырехполюсников СВЧ и двухканального супергетеродинного приемника, дополнительно введены усилитель промежуточной частоты, регулируемый аттенюатор, измеритель отношений сигналов, два направленных ответвителя и два переключателя. Связи вновь введенных и общих с прототипом элементов в совокупности образуют устройство, позволяющее исключить амплитудно-фазовую погрешность и тем самым повысить точность измерений. 1 ил.

Изобретение относится к способам определения передаточных функций линейных радиоэлектронных и радиотехнических систем, включая естественные и искусственные радиоканалы различных диапазонов. Способ определения передаточной функции стационарной линейной радиотехнической системы включает следующие этапы. На вход системы подают линейно-частотно-модулированный сигнал в заданном диапазоне частот. На выходе системы выходной сигнал сжимают по частоте, то есть умножают на такой же ЛЧМ сигнал, сдвинутый по частоте на величину промежуточной частоты, и пропускают через фильтр промежуточной частоты, который отсекает суммарные частоты сигнала, прошедшего систему, и опорного. Далее сигнал с выхода фильтра промежуточной частоты пропускают через корректирующий фильтр, выходной сигнал которого принимают за передаточную функцию системы в заданном диапазоне частот. Техническим результатом является обеспечение возможности измерения ПФ при сокращении числа независимых измерений.

Наверх