Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов

Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- модулированных генераторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов. Цель изобретения - расширение диапазона измеряемых величин с одновремен .ным повьшением точности измерения. Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, умножитель 3 частоты, блок 4 задержки, лампу бегущей волны 5, фазовращатель 6, частотные детекторы 7 и 8, сумматор 9, переключатели 10 и 11, частотно-модулированный генератор 12. резонансные усилители 13 - 16, фильтр 17 нижних частот, интегратор 18, генератор 19 пилообразного напряжения, нелинейный элемент 20, генератор 21 высокой частоты, делитель 22 частоты, индикатор 23, электронно-счетньгй вольтметр 24, усилитель 25 сигнала ощибки, видеоусилитель 26. Расширение диапазона измеряемых величин с одновременным повышением точности измерения достигается за счет введения сумматора 9, резонансных усилителей 13 - 1, нелинейного элемента 20 и электронно-счетного вольтметра 24 и новых функциональных связей. 5 ил. с $ м |С ю 00 о IS9 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) 28028 А1 (51) 4 С 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

g(ргу, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ : - ",1

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

" 16 ) л "gg (21) 3738812/24-21 (22) 11.03.84 (46) 30.04.86. Бюл. Р 16 (72) Н.Г.Батурин, В.Т.Глянько и А.В.Зюзин (53) 621.376.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 706785, кл. G 01 К 23/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

)1 828104, кл. G 01 R 23/00, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ И ЛИНЕЙНОСТИ МОДУЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ (57) Изобретение может быть использовано в устройствах для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых величин с одновременным повышением точности измерения.

Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, умножитель 3 частоты, блок 4 задержки, лампу бегущей волны 5, фазовращатель 6, частотные детекторы 7 и 8, сумматор 9, переключатели 1О и 11, частотно-модулированный генератор 12. резонансные усилители 13 — 16, фильтр 17 нижних частот, интегратор 18, генератор 19 пилообразного напряжения, нелинейный элемент 20,. генератор 21 высокой частоты, делитель 22 частоты, индикатор 23, электронно-счетный вольтметр 24, усилитель 25 сигнала ошибки, видеоусилитель 26. Расширение диапазона измеряемых величин с одновременным повышением точности измерения достигается за счет введения сумматора 9, резонансных усилителей 13 — 16, нелинейного элемента 20 и электронно-счетного вольтметра 24 H новых функциональных связей. 5 ил ..

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно- 5 модулированных генераторов.

Цель изобретения — расширение диапазона измеряемых величин с одновременным повышением точности измерения путем использования нелинейного 10 элемента, резонансных усилителей, сумматора, электронно-счетного вольт метра и новых функциональных связей.

На фиг. 1 представлена функцио.нальная схема устройства; на фиг.2 — 15 зависимости амплитуд И„(ш,) составляющих спектра выходного сигнала преобразователя частоты на лампе бегущей волны; на фиг. 3 — спектр выходного сигнала преобразователя частоты на . 20 лампе бегущей волны при оптимальном индексе фазовой модуляции ш, равном

1,84; на фиг. 4 и 5 — эпюры, поясняющие работу устройства.

I 25

Устройство содержит смеситель 1, усилитель 2 промежуточной частоты, умножитель 3 частоты, блок 4 задержки, лампу 5 бегущей волны, фазовращатель 6, основной 7 и дополнительный 8 частотные детекторы, сумматор 9, первый 10 и второй 11 переключатели, частотно-модулированный генератор 12, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 резонансные усилители, фильтр 17 нижних частот, интегратор 18, генератор 19 пилообразного напряжения, нелинейный эле- :мент 20, генератор 21 высокой частоты, делитель 22 частоты, индикатор 23, электронно-счетный вольтметр 24, уси40 литель 25 сигнала ошибки и видеоусилитель 26. Выход усилителя 2 промежуточной частоты подключен к дополнитель.ному частотному детектору 8 через умножитель 3 частоты, а к входу основ- 45 ного частотного детектора 7 непосред- ственно. Выход частотного детектора 7 подключен к первым входам первого 10 и второго 11 переключателей, вторые входы которых соединены с выходом дополнительного частотного детектора 8, при этом выход первого переключателя 10 через фильтр 17 нижних частот соединен с усилителем 25 сигнала ошибки. Переключатели через последовательно соединенные интегратор 18 и видеоусилитель 26 подключены к первому входу инцикатора 23.

28 2

Генератор 21 высокой частоты, делитель 22 частоты, генератор 19 пилообразного напряжения, частотно-модулированный блок 12 и блок задержки соединены последовательно. Выход блока 4 задержки сбединен с первым входом лампы 5 бегущей волны, второй вход которой подключен к выходу фазовращателя 6, а выход — к первому входу смесителя, второй вход которого соединен с выходом частотно-модулированного генератора 12. Выход делителя 22 частоты соединен с вторым входом индикатора. Вход электронно-счетного вольтметра 24 соединен с выходом усилителя 25 сигнала ошибки, выход которого также соединен с управляющим входом основного 7 и дополнительного 8 частотных детекторов. Выход смесителя 1 подключен к входу усилителя 2 промежуточной частоты. Выход генератора высокой частоты 21 подсоединен к входу нелинейного элемента 20, выход которого соединен с входами четырех резонансных усилителей 13 - 16, выходы последних соединены через сумматор 9 с третьим входом лампы 5 бегущей волны. Выход первого резонансного усилителя 13 подключен к входу фазовращателя 6.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с частотой F „с выховдв да генератора 21 высокой частоты поступает на делитель 22 частоты, который формирует импульсы запуска генератора 19 пилообразного напряжения и индикатора 24. С выхода генератора 19 пилообразного напряжения напряжение управления подается на вход частотно-модулированного (ЧИ) генератора 12. ЧИ-генератор 12 формирует сигнал с линейно изменяющейся частотой, который поступает на вход широкополосного дифференцирующего четырехпопюсника. Дифференцирующий четырехполюсник образован смесителем 1, блоком 4 задержки с временем . задержки су и преобразователем частоты, содержащий лампу 5 бегущей волны, фазовращатель 6 и формирователь квазипилообразного напряжения, в состав которого входят нелинейный элемент 20, резонансные усилители 13—

16 и сумматор 9. Частота смещения

Р „ преобразователя частоты выбирается из условия однозначного измерения параметров выходного сигнала исз 1228028 4 следуемого ЧМ-генератора 12 и состав- бегущей волны представляет сумму четырехкратных произведений бесселевых выбирается из условия обеспечения функций, Зависимости амплитуд MÄ(ш ) требуемого диапазона измеряемых вели- составляющих спектра приведены на чин и составляет десятые доли микро- фиг.4. Для наглядности: на Фиг. 5 секунды. условно представлены распределения

Преобразователь частоты работает амплитуд составляющих спектра .выходследующим об азом. р ом. ного сигнала преобразователя частоты

Известно, что наилучшими характе- при m =1,84 . Из фиг.. 5 видно, что ристиками обладают серродинные преоб- 10 в спектре присутств е исутствует и зеркальная разователи частоты, основанные на фа- боковая составляющая Е (С) +Р,„ . Для зовои модуляции СВЧ-сигнала пилооб- ее подавления напряжение первой гарразным модулирующим напряжением. Од- моники с выхода первого резонансного вако формирование пилообразного на- усилителя 13 через фазовращатель 6 пряжения большой амплитуды (поряд- 15 на «/2 подается на первый анод лам° ка 100 В) и малой длительности с ма- пы 5 бегущей волны. Тем самым осущелым обратным ходом является сложной ствляется дополнител олнительная квадратуртехнической задачей, поэтому этот ная амплитудная модуляция. процесс целесообразно заменить конеч- Из выходного сигнала ффе ен ным чис лом гармоник -со специально 20 ющего четырехполюсиика усилителем подобранными амплитудами и Фазами: промежуточной частоты 2 выделяется напряжение первой промежуточной часи(t)=u с=-- — (-1) - .пКа тоты Р„,, которое поступает на. вход основного частотного детектора 7 и (1) 25 через умножитель частоты 3 с коэффициентом умножения N на-дополнительДля этого напряжение с частотой ный частотный детектор 8. Частотные с выхода генератора высокой час-, детекторы 7 и 8 имеют переходные тоты 21 поступает на вход нелинейно- частоты Р8, соответственно F -=F

О «P< го элемента 20, в качестве которого 3O " Ро NF.8ð пРи 8 "з+Р )=0.

I могут быть использованы: электронная С выходов частотных детекторов 7 лампа, полупроводниковые диод, тран- и 8 напряжения, пропорциональные зистор и т.д. Рабочим режимом нели- С +((й) и Njy >+((t)j, поступают сонейного элемента 20 является режим ответственно на первые и вторые вхос отсечкой тока. Выходной сигнал не- 35 ды переключателей 10 и 11. Выход перелинейного элемента содержит гармони- ключателя 10 подключен через послеческие колебания с частотами n ° F 8 довательно соединенные фильтр 17 ниж(,,3,,), причем амплитуды них частот и усилитель 25 сигнала (n123 гармоник распределены но коэффициен- ошибки к управляющим входам частоттам Берга, которые зависят от угла 40 ных детекторов 7 и 8, образуя цепь отсечки. Подбирая режим работы нели" обратной связи системы автоподстройнейного элемент ного элемента 20 (регулируя угол ки переходной частоты. В фильтре нижотсечки) и изменяя коэффициенты уси- них частот 17 осуществляется интеления резонансных усилителей 13 — 16, грирование импульсного сигнала ошиб-. настроенных соответственно на 4 Fc481 45 ки. Поэтому система автоподстройки

Р „8, можно получить частот отслеживает изменения частот, квазипилообразное напряжение, описы" пропорциональные только средней сковаемое выражением (1). В качестве сум- рости перестройки частотно-модулироматора 9 может. использоваться собран- ванного генератора 12. Изменение на иый на сопротивлениях сумматор, на 50 пряжения сигнала ошибки, пропорциокотором происходит сложение гармони- нальные средней скорости перестройки ческих составляющих пилообразного частоты, фиксируются электронно-счетнапряжения. С выхода сумматора 9 ква- ным вольтметром 24. Скорость перезинилообразное напряжение подается стройки частоты g определяется по вена спиральлампы 5бегущей волны, тем. SS личине и знаку напряжения сигнала самым осуществляется фазовая модуля- ошибки. ,ция сигнала, поступающего на ее СВЧ- . Запуск устройства осуществляется вход. Спектр сигнала на выходе лампы импульсами запуска, вырабатываемыми

12280 делителем частоты из колебаний генератора высокой частоты, которые поступают на вход генератора пилообразного напряжения и синхронизирующий вход осциллографического индикатора.

Фиксация результатов измерения отклонений модуляционной характеристики от линейного закона f(t) осуществляется на экране осциллографического индикатора в реальном масштабе време- 10 ни. Фиксация результатов измерения средней скорости изменения частоты частотно-модулированного генератора осуществляется с помощью электронносчетного вольтметра, поскольку величина и знак напряжения на выходе усилителя сигнала ошибки однозначно характеризуют величину и знак / . Цикличность процесса измерения обеспечивается выработкой делителем частоты . циклично повторяющихся импульсов запуска.

С помощью переключателей 10 и 11 выбирается необходимый диапазон измеряемых величин. В зависимости от положения переключателей 10 и 1 1 уст ройство позволяет измерять характеристики частотно-модулированных генераторов с большой скоростью перестрой30 ки частоты и выраженной нелинейностью модуляционной характеристики, что достигается подключением основного частотного детектора к интегратору и фильтру нижних частот (переключатели 10 и 11 в положении 1); с большой скоростью перестройки частоты и незначительной нелинейностью модуляционной характеристики, что осуществляется расширением нижнего предела диапазона измерения линеиности модуляv

40 ционных характеристик в mN pB9 путем подключения выхода дополнительного частотного детектора к интегратору ,(переключатель 10 в положении 1, переключатель 11 в положении 2); с малои

45 . скоростью перестройки частоты и выра- женной нелинейностью модуляционной характеристики, что реализуется расширением нижнего предела диапазона измерения средней скорости перестройки

50 частоты в аН раз за счет подключения выхода дополнительного частотного детектора к фильтру нижних частот (пе° реключатель 10 в положении 2, переключатель 11 в положении 1); с малой 5 скоростью перестройки частоты и не-. значительной нелинейностью модуляционной характеристики, что достигает28 б ся расширением нижнего предела измеряемых величин в шИ раз путем подключения выхода дополнительного частотного детектора к интегратору и фильтру нижних частот (переключатели 10 и 11 в положении 2).

Системой автоподстройки частоты обрабатываются изменения F„«, обусловленные только средней скоростью перестройки частоты частотно-модулированного генератора 12. Поэтому выходное напряжение частотных детекторов 7 и 8 определяется нелинейностью модуляционной характеристики частотно-модулированного генератора 12 . (()) .

Частотные детекторы 7 и 8 могут быть перестраиваемыми и выполняться как в аналоговом, так и в цифровом вариантах.

Применение умножителя 3 частоты и частотного детектора 8 расширяет нижний предел диапазона измеряемых величин при использовании основного частотного детектора 7 в mN раз, где шК /К„ — отношение крутизны ам2 плитудно — частотных детекторов

8 и7.

Формула изобретения

Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов, содержащее усилитель промежуточной частоты, выход которого подключен к дополнительному частотному детектору через умножитель частоты, а к входу основного частотного детектора непосредственно, выход которого подключен к первым входам первого и второго переключателей, вторые входы которого соединены с выходом дополнительного частотного детектора, при этом выход первого переключателя через фильтр нижних частот соединен с усилителем сигнала ошибки, а выход второго переключателя через последовательно соединенные интегратор и видеоусилитель подключен к первому входу индикатора, последовательно соединенные генератор высокой частоты, делитель частоты, генератор пилообразного напряжения, частотномодулированный генератор и блок задержки, выход блока задержки соединен с первым входом лампы бегущей волны, второй вход которой подключен

1228028 8 к выходу фазовращателя, а выход— выход которого также подключен к ynk первому входу смесителя, второй равляющим входам основного и дополвход которого соединен с выходом час. нительного частотных детекторов, вытотно-модулированного генератора, а ход смесителя подключен к входу усивыход делителя частоты соединен лителя промежуточной частоты, выход с вторым входом индикатора, о т л и= генератора высокой частоты - к входу ч а ю щ е е с я тем, что, с целью нелинейного элемента, выход которого расширения диапазона измеряемых вели соединен с входами четырех резонансчин с одновременным повышением точ- ных усилителей, выходы последних соености измерений, в него введены сум 1О динены через сумматор с третьим вхоматор, четыре резонансных усилителя, дом лампы бегущей волны, выход нелинейный элемент, электронно-счет- первого резонансного усилитеный вольтметр, вход которого соединен ля подключен к входу фазоврас выходом усилителя сигнала оибки 1 щателя

ОВ

-P4

088

1228028

Составитель В Лешков

Редактор Л.Пчелинская Техред Г.Гербер Корректор E.Ñèðîõìàí

Заказ 2284/46 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий . 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграФическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, 4