Устройство для измерения скорости изменения и нестабильности частоты частотно-модулированного сигнала генератора

 

Союз Советсиик

Соцналнстичесинк

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1ц 901931 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04. 06. 80 (21) 2937098/18-,21 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет (51)М. Кл.

6 01 В,23/02

Говудеретеевй квинтет

СССР ао делан изобретений н открытий

Опубликовано 30.01.82 ° Бюллетень № 4

Дата опубликования описания 02 . 02 . 82 (53) УД К 621 . 317 °

° 3(088.8) (72) Авторы изобретения

В. И. Гомозов, Н. Г. Батурин, Н. И. Прокопюк т,р щв;. о (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ

И НЕСТАБИЛЬНОСТИ ЧАСТОТЫ ЧАСТОТНОМОДУЛИРОВАННОГО СИГНАЛА ГЕНЕРАТОРА

Устройство относится к радиоизмерени ям.

Известно устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов, которое содержит генераторы, линию задержки, смесители,, делитель частоты, фазовращатель с аттенюатором, интегратор, фильтр нижних частот,переключатели, осциллографичес10 кий индикатор, электронно-счетный частотомер, частотные детекторы, умножители и управитель частоты И ).

Недостаток устройства - его сложность.

Наиболее близким по технической сущности к лредлагаемому является .устройство, содержащее усилитель промежуточной частоты, смеситель, усилитель промежуточной частоты, частотный детектор, смеситель, лампу бегущей волны (JIEB), фаэовращатель с аттенюаторои, генератор, гетеродин, и нтегратор, линию задержки, дели тель частоты, электронно-счетный частотомер, управитель частоты, видеоусилитель, генератор пилообразного напряжения, усилитель сигнала ошибки, фильтр нижних частот, индикатор. При этом выход делителя частоты подключен ко входам синхронизации генератора пилообразного напряжения и индикатора.

Выход генератора через последовательно соединенные линию задержки, лампу бегущей волны, смеситель, усилитель, смеситель, усилитель, частотный детектор, интегратор, фильтр нижних частот, усилитель, управитель частоты и гетеродин подключены ко входам делителя частоты, электронно-счетного частотомера и второму входу смесителя. Выход генератора подключен к первому аноду лампы бегущей волны непосредственно, а к спирали - через фазовращатель с аттенюатором. Кроме того, выход интегратора подключен через видеоусилитель ко второму входу осцил3 90193 логрвфического индикатора, а второй выход проверяемого генератора соединен со вторым входом смесителя (21.

Устройство не обеспечивает достаточной точности измерений. 5

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения скорости изменения и нестабильности час- 10 тоты частотно-модулированного сигнала генератора, содержащее первый усилитель промежуточной частоты, первый смеситель, один вход которого подключен к выходу гетеродина, а выход через 5 последовательно включенные второй усилитель промежуточной частоты и частотный детектор подключен к входу интегратора, второй смеситель, один вход которого соединен с выходом про- gp веряемого генератора, а второй вход второго смесителя соединен с выходом лампы бегущей волны, один вход которой через линию задержки соединен с выходом проверяемого генератора, à вто»; рой вход соединен с ее третьим входом через фазовращатель, индикатор, вход которого подключен к выходу первого усилителя, причем вход управления гетеродина через последовательно 5в включенные управитель частотой и второй усилитель подключен к выходу фильтра нижних частот, введены режекторный фильтр, ограничитель, второй фильтр нижних частот, переключатель, пиковый детектор, второй частотный детектор и измеритель, вход которого через второй частотный детектор соединен с выходом гетеродина и вторым входом лампы бегущей волны, причем выход первого смесителя через второй фильтр нижних частот и первый контакт переключателя соединен с входом первого из упомянутых усилителей, а выход интегратора через второй контакт переключателя соединен со входом пикового детектора, выход которого подключен ко входу фильтра нижних частот, при этом режекторный фильтр включен между выходом второго смесителя и входом первого усилителя промежуточной частоты, а ограничитель включен между выходом первого усилителя промежуточной частоты и вторым входом первого смесителя.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого уст ройст ва.

1 4

Устройство содержит усилители 1 и

2 промежуточной частоты, смесители 3 и 4, частотный детектор 5, лампу 6 бегущей волны (ЛБВ), фазовращатель 7, гетеродин 8, интегратор 9, линию 10 задержки, усилители 11 и 12, фильтры 13 и 14 нижних частот, пиковый детектор 1, режекторный фильтр 16, ограничитель 17, индикатор 18, управитель 19 частотой гетеродина, частотный детектор 20, измеритель 21, переключатель 22. Индексом 23 обозначен проверяемый генератор, Работа устройства заключается в следующем.

При йэмерении скорости частотной модуляции и линейности модуляционных характеристик ЧИ генераторов (отклонений частоты от линейного закона частотной модуляции) переключатель 22 находится в первом положении. Выходной линейно-частотно модулированный сигнал исследуемого генератора 23 поступает через линию 10 задержки с временем задержки q на ЛБВ 6 с квадратурной амплитудно-,фазовой модуляцией выходным гармоническим колебанием гетеродина 8. Номинальная частота колебаний гетеродина 8 Г„„ выбирается с таким расчетом, чтобы она была значительно больше предполагаемых отклонений мгновенной частоты исследуемых сигналов от линейного закона изменения частоты во времени. Величина F составляет десятки мегагерц. Величина запаздывания линии 10 задержки выбирается из условия обеспечения требуемого диапазона измеряемых величин и составляет десятые доли микросекунды. о

Задержанный сигнал, смещенный по частоте на величину F„, перемножается в смесителе 4 с неэадержанным сигналом исследуемого генератора 23. На выходе смесителя 4 образуются комби,национные составляющие разностной .и суммарной частоты, а также низкочастотная составляющая. Составляющая раэностной частоты %ч = Рг+ $ + () выделяется усилителем 1. Низкочастотная составляющая обусловлена тем, что квадратурная амплитудно-Фазовая модуляция не обеспечивает полноro подавления несмещенной составляющей спектра выходного сигнала ЛБВ 6 и в смесителе 4 происходит перемножение неэадержанного и задержанного несме-1 щенного сигнала. Она приводит к па5 90193 разитной амплитудной модуляции полезной разностной составляющей, а следовательно, к снижению точности измерений. Для уменьшения паразитной амплитудной модуляции полезной составляющей .сигнал на вход усилителя 1 подается через режекторный фильтр 16, который подавляет нежелательную низкочастотную составляющую. Полное устранение паразитной амплитудной моду- 10 ляции осуществляется ограничителем 17.

С выхода ограничителя 17 сигнал разностной частоты поступает на вход смесителя 3, на другой вход которого подается гармонический сигнал гетеро- 15 дина 8. Усилитель 2 выделяет сигнал второй промежуточной частоты

Fgpg = 2 + g >+ 3 (t ) .

Сигнал с выхода усилителя 2 подается на вход частотного детектора 5, 2о переходная частота которого равна удвоенной номинальной частоте гетеродина 8 и составляет 2 < .

При отрицательном знаке скорости частотной модуляции (— g) величина 25 второй промежуточной частоты F„q относительно частоты 2ц-О уменьшается, а при положительном знаке скорости частотной модуляции (+ g ) — увеличивается. При этом среднее за время зв лительности импульса значение смещения частоты сигнала на выходе усилителя 2 относительно 2F« однозначно определяет величину скорости частотной модуляции сигнала генератора 23.

Инерционная система АПЧ гетеродина 8, состоящая из смесителя 3, усилителя 2, частотного детектора 5, интегратора 9, пикового детектора 15, 40 фильтра 13, усилителя 12 и управителя 19, а также частотный детектор 20 и измеритель 21 позволяют автоматизировать измерение величины и определение знака скорости частотной модуляции, а также одновременно расши45 рить диапазон измерения отклонений

:частоты от линейного закона частотной модуляции. Постоянная времени фильтра 13 выбирается значительно больше времени корреляции отклонений от линейного закона частотной модуляции. Поэтому величина и знак усредненного смещения частоты сигнала на входе частотного детектора 5 относительно частоты 2ГО, характеризующие величину и знак, отслеживаются гетеродином 8 и измеряются частотным детектором 20 с измерителем 21. Переход1 6 ная частота детектора 20 выбирается равной 2F(р а измеритель 21 имеет нулевое значение на середине шкалы. Это обеспечи вает непосредственное и змерение скорости частотной модуляции с учетом ее знака. Внутриимпульсные же отклонения частоты от линейного закона ()(t) измеряются по индикатору, подключенному через переключатель 22 и усилитель 11 к выходу интегратора 9.

Включение пикового детектора 15 обеспечивает устойчивость независимо от периода следования исследуемых радиоимпульсов и повышает точность измерения скорости частотной модуляции

$ за счет уменьшения ошибок системы в паузах между импульсами.

При измерении нестабильностей час" тоты немодулированных сигналов переключатель 22 находится в другом положении. Выходной сигнал генератора 23 поступает на смеситель 4 и линию 10 задержки и после перемножения незадержанного и задержанного смещенного на частоту Гг сигналов в смесителе 4, как и в ранее рассмотренном случае, на его выходе образуется составляющая разностной частоты Fppq— = Fq.1 лГ(й), где h F (t ) - Функци я, описывающая в данном случае отклонения (Флуктуации) частоты от ее среднего постоянного значения. Эта составляющая выделяется усилителем 1, усиливается и через ограничитель 17 поступает на вход смесителя 3. На другой вход смесителя 3 подается сигнал гетеродина 8 с частотой колебаний F„ . Так как частоты сигналов на обоих входах смесителя 3 одинаковы, то он работает в режиме фазового детектора, и его выходное напряжение пропорционально флуктуациям частоты исследуемого сигнала. Это напряжение выделяется фильтром 14 и через переключатель 22 и усилитель 11 подается на индикатор 18.

Использование фазового детектирования позволяет повысить точность измерения флуктуаций частоты.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости изменения и нестабильности частоты частотно-модулированного сигнала генератора, содержащее первый усилитель промежуточной частоты, первый смеси90193 тель, один. вход которого подключен к выходу гетеродина, а выход через последовательно включенные второй усилитель промежуточной частоты и частотный детектор подключен ко входу интегратора, второй смеситель, один вход которого соединен с выходом проверяемого генератора, а второй вход второго смесителя соединен с выходом лампы бегущей волны, один вход кото- ip рой через линию задержки соединен с выходом проверяемого генератора, а второй вход соединен с ее третьим входом через фаэовращатель, индикатор, вход которого подключен к выходу первого усилителя, причем вход управления гетеродина через последовательно включенные управитель частоты и второй усилитель подключен к выходу фильтра нижних частот, о т л и ч а - щ ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены режекторный фильтр, ограничитель, второй Фильтр нижних частот, переключатель, пиковый детектор, zs второй частотный детектор и измери1 8 тель, вход которого через второй частотный детектор соединен с выходом гетеродина и вторым входом лампы бегущей волны, причем выход первого смесителя через второй фильтр нижних частот и первый контакт переклю-, чателя соединен с входом первого из упомянутых усилителей, а выход интегратора через второй контакт переключателя соединен со входом пиково го детектора, выход которого подключен ко входу фильтра нижних частот, при этом режекторный фильтр включен между выходом второго смесителя и входом первого усилителя промежуточной частоты, а ограничитель включен между выходом первого усилителя промежуточной частоты и вторым входом первого смесителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Н 706795, кл. G 01 R 27/06, 27.07.78.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 665278, кл. G 01 R 27/06, 86.12.76.

Р

12371/54 Тираж 718 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303) Москва Х" 3 Раушская наб, g. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

„g

Заказ

Составитель A. Артюх

Ре акто E. Папп Техред I,Êàñòånåâè÷ Корректор Г Решетник