Устройство для измерения флуктуаций частоты сверхвысокочастотного диапазона

 

! с v. а> и лятентно-техническяя

ОПИ(.

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

<1и732758

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 26.04.76 (21) 2352059/18 09 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 05.05.80, Бюллетень ¹ 17

Дата опубликования описания 050580 (51)М. Кд.2

G 01 R 23/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (gy УД 621.317 (088. 8) (72) Авторы изобретен и я

В.Д.Бобрышев, В.М.Дмитриев и Н,Н.Пренцлау

Физико-технический институт низких температур

AH Украинской CCP (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФЛУКТУАЦИЙ

ЧАСТОТЫ СВЕРКВЫСОКОЧАСТНОГО ДИАПАЗОНА

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

Известно устройство для измерения флуктуаций частоты сверхвысокочастотного диапазона, содержащее разветвитель сигнала, к выходам которого соответственно подключены смеситель и амплитудный модулятор, а также резонатор, включенный между выходом амплитудного модулятора и вторым входом смесителя, усилитель промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с входом частотомера и упруправляющим входом амплитудного модулятора (1).

Однако это устройство не обеспечивает высокой точности измерений.

Цель изобретения — повыщение точности измерений.

Для этого в устройство для измерения флуктуаций частоты сверхвысокочастотного диапазона, содержащее развествитель сигнала, к выходам которого соответственного подключены смеситель и амплитудный моду.— лятор, а также резонатор, включенный между выходом амплитудного модулятора и вторым входом смесителя, усилитель промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен с -входом частотомера и управляющим входом амплитудного модулятора, введены последовательно соединенные генератор про межуточной частоты с блоком фазовой автоподстройки частоты и однополюсный модулятор, выход которого соединен с входом разветвителя сигналов, а второй вход соединен с источником исследуемого сигнала, вход опорного сигнала блока фазовой автоподстройки частоты подключен к выходу усилителя промежуточной частоты.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.l приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — диаграммы, поясняющие возможные варианты настройки устройства; на фиг.3 — графики, поясняющие работу устройства °

Устройство для измерения флуктуаций частоты сверхвысокочастотного диапазона содержит разветвитель 1 сигнала, к выходам которогп соответственно подключены смеситель 2 и амплитудный модулятор 3, а также

732758 резонатор 4, включенный между выходом амплитудного модулятора 3 и вторым входом смесителя 2, усилитель 5 промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя 2, выход соединен со входом частотомера 6 и управляющим входом амплитудного модулятора 3, последовательно соединенные генератор 7 промежуточной частоты с блоком 8 фазовой автоподстройки частоты, состоящим из фазового детектора 9 !О .и фильтра 10 нижних частот, и одно полосный модулятор Il выход которого соединен с входом разветвителя 1 сигналов, а второй вход соединен с источником 12 исследуемого сигнала, 15 при этом вход опорного сигнала блока фазовой автоподстройки частоты подключен к выходу усилителя 5 промежуточной частоты.

Устройство работает следующим щ0 образом.

Измеряемый сигнал f„ источника 12 подается на однополосный модулятор

11„ где он модулируется частотойгенератора 7. В резУльтате модуляции . в однополосном модуляторе ll образуется либо верхняя боковая (фиг.2а), либо нижняя f я (фиг.2б) .

Сигнал с частотой f gä, соответствующей йн или f g, через разветвитель 1 подается на смеситель 2 и амплитудный модулятор 3. В случае, если частота йррйэонатора 4 и частота fg> находятся в соотношении fg„ = fp + где Я - частота генератора 7 промежуточной частоты, которая с помощью блока 8 фазовой автоподстройки частоты подстраивается к частоте сигнала, снимаемого с усилителя 5 проме. жуточной частоты, то при выполнении баланса амплитуд и фаз замкнутая 40 система, состоящая из смесителя 2, усилителя 5., амплитудного модулятора

3 и резонатора 4 самовозбудится, генерируя сигнал промежуточной частотыМ . При этом возможны четыре случая настройки резонатора 4; на верхнюю боковую от верхней боковой однополосного модулятора 11 (фиг.2а) и нижнюю боковую от верхней боковой (фиг.2г), а также на нижнюю боковую от нижней боковой однополосного

50 модулятора ll (фиг.2д) и верхнюю боковую от нижней боковой однополосногс модулятора 11 (фиг.2е). Используя при )цип переноса фаз в элементах устфойства, а также условия баланса 55 фаэ в системе с самовоэбуждением, состоящей из смесителя 2, усилителя 5, амплитудного модулятора 3 и резонатора 4, уравнение, характеризующее сложение нестабильности щ0 частоты в однополосном модуляторе 11 и амплитудном модуляторе 3 можно записать в виде: дf + ДЯ+ дй = д fó

1 а уравнение, характеризующее распределение фаз в замкнутой системе (смеситель 2, усилит ель 5, амплитудный модулятор 3, резонатор 4, смеситель 2) — в виде: ; Ы,=+ дЯ где д Йри ДЯ- частотные нестабильности сигналов резонатора 4 и усилителя 5, д f„ — измеряемая частотная нестабильность, Г, и 7 — крутизна фазочастотных характеристик резонатора 4 (фиг.Зж) и усилителя 5 промежуточной частоты (фиг.Зз), которые можно .принять линейными при малых значениях д Й„; знак " " относится к настройке резонатора 4 на нижнюю или верхнюю боковую модулятора 3, а знак "6" — к верхней или нижней боковой выхода однополосного модулятора 11.

Для определения коэффициента преобразования нестабильности частоты необходимо совместно решить эти уравнения для различных. комбинаций знакОв при символах " - " и "Ч" в них, т.е. для четырех случаев.

Из результатов рещения следует, что перенос нестабильности частоты драп с коэффициентом переноса, большим единицы, получается не во всех случаях, а только в случаях различных знаков при символах " - и

"Ч" (т.е. + и y ), В этом случае д 1„,. . "

Таким образом, изменение фазы в резонаторе 4 при отклонении частоты на дйр вызывает равное ему изменение фазы в усилителе 5,что является условием баланса фаз системы с самовозбуждением. Это значит, . что в усилителе 5 происходит сдвиг частоты на д Q.

При сложении (вычитании) в однонолосном модуляторе 11 д f„ è д.й образуется а f (фиг . 3) . В амплитуд,ном модуляторе 3 происходит вычитание (сложение) Дй и д A . В результате этого через резонатор 4 проходит сигнал с изменением частоты в д f которое вызывает сдвиг фазы сигнала на выходе резонатора 4, равный дЧ .. Однако, как уже указывалось, для существования колебаний в систеI ме, состоящей из смесителя 2, усилителя S, амплитудного модулятора 3 и резонатора 4, необходим такой же сдвиг фаз и в усилителе 5, что может осуществиться при частотном изменении в нем, равном дЯ > f (фиг.3) °

Иэ графиков (фиг.3) видно, что изменение промежуточной частоты Я, соответствующее изменению частоты

af источника 12, прямо пропорционально крутизне фазочастотной характеристики резонатора 4 и обратно

732758 пропорционально характеристике усилителя 5.

Так как через резонатор 4 проходит сигнал с изменением частоты д f то измеряемая величина ай „ не должна превосходить полосу пропускания резонатора 4. Полоса пропускания усилителя 5 промежуточной частоты должна быть больше s V,)Ò раз, чем измеряемая нестабильность частоты.

Устройство по сравнению с прототипом имеет более высокую точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения флуктуаций частоты сверхвысокочастотного диапазона, содержащее разветвитель сигнала, к выходам которого соответственно подключены смеситель и -. амплитудный модулятор, а также резонатор, включенный между выходом амплитудного модулятора и вторым входом смесителя, усилитель промежуточной частоты, вход которого подключен к выходу смесителя, а выход соединен -с входом частотомера и управляющим. входом амплитудного модулятора,о,тличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в устройство введены последовательно соединенные генератор промежуточной частоты с блоком фазовой автоподстройки частоты и, однополосг ный модулятор, выход которого соединен с входом разветвителя сигналов, а второй вход соединен с источником исследуемого сигнала, вход опорного сигнала блока фазовой автоподстрой1З ки частоты подключен. к выходу усилителя промежуточной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Я 1. Авторское свидетельство СССР

9321766, кл G Ol R 23/00 1969

;(прототип). ф: 41 э. е.а °

1,с* 4%4

732758

4 i/õ

Составитель A.Êóçíåöoâ

Техред О,Андрейко Корректор М.Шароши

Редактор Ж.Рожкова

Эаказ 1730/35

Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

ФИлиал ППП Патент!, г. Ужгород, ул. Проектная, 4