Устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик приемных трактов

Устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик приемных трактов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амплитудно-частотных характеристик (АХЧ) и фазочастотных характеристик (ФЧХ) приемных устройств. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Устройство для измерения АЧХ и ФЧХ приемных трактов содержит управляемые СВЧ-генераторы 1 и 2, приемный тракт 3, смеситель 4, блок 5 фазовой автоподстройки частоты, управляемый генератор 6 низкой частоты, фазовый детектор 7, индикатор 8, блок 9 управления, сумматор 10, аналого-цифровой преобразователь 11, управляемый дискретный фазовращатель 12, управляемый коммутатор 13, нагрузку 14, аналого-цифровой преобразователь 15 и генератор 16 синхроимпульсов. Устройство позволяет измерять АЧХ и ФЧХ приемных трактов с несколькими преобразованиями частоты, что расширяет его функциональные возможности, повышает точность измерений и достоверность контроля. При этом сокращается время измерений в число раз, равное количеству преобразований частоты в исследуемом тракте. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1522124

А1 (51)4 G 01 R 27 28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4303736/24-21 (22) 11.09.87 .(46) 15.11.89. Бюл, Р 42 (72) К.А.Бутаков (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 798637, кл. С 01 Н 27/28, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Р 918890, кл. G Oi R 27/28, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНЫХ И ФАЗОЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИЕМНЫХ ТРАКТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения амлитудно-частотных характеристик (АХЧ) и фазочастотных характеристик (ФЧХ) приемных устройств, Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Устройство для измерения АЧХ и ФЧХ приемных трактов

2 содержит управляемые СВЧ-генераторы

1 и 2, приемный тракт 3, смеситель 4, блок 5 фазовой автоподстройки частоты, управляемые генератор 6 низкой частоты, фазовый детектор 7, индикатор 8, блок 9 управления, сумматор 10, аналого-цифровой преобразователь 11, управляемый дискретный фазовращатель

12, управляемый коммутатор 13, нагрузку 14, аналого-цифровой преобразователь 15 и генератор 16 синхроимпульсов. Устройство позволяет измерять АЧХ и ФЧХ приемных трактов с несколькими преобразованиями частоты, что расширяет его функциональные возможности, повышает точность измерений и достоверность контроля.

При этом сокращается время измерений в число раз, равное количеству преобразований частоты в исследуемом тракте. 4 ил.

1522!24

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерений амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и фазочастотных характеристик (ФЧХ) приемных устройств.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет измерений АЧХ и ФЧХ трактов с несколькими преобразованиями частоты.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения .АЧХ и фЧХ приемных трактов; на фиг. 2 - блоксхема блока управления, на фиг..3 —блок-схема сумматора 10; на фиг. 4алгоритм функционирования микроЭВМ.

Устройство для измерения АЧХ и ФЧХ приемных трактов содержит (фиг. 1) управляемые СВЧ-генераторы 1 и 2, приемный тракт 3, смеситель 4, блок 5 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ)1 последовательно соединенные управляемый генератор б низкой частотЬ| (НЧ) и фазовый детектор 7, индикатор 8, соединенный с выходом блока 9 управления, сумматор 10, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11, управляемый дискретный фазовращатель 12 на и/2, подключенный к смесителю, управляемый коммутатор 13, соединенный с согласованной нагрузкой 14, АЦП 15 и генера-

30 тор 16 синхроимпульсов.

Блок 9 управления включает (фиг,2), например, буферные накопители 17,и 18, блок 19,сопряжения с микроЭВМ, микроЭВМ 20, цифроаналоговые преобразова- 35 тели 21 и 22 и программно управляемые ключи 23 и 24.

Сумматор 10 образуют (фиг.3) вентили 25 и 26 типа 9ВК-101 и СВЧ-трой- .40 ник 27.

Управляемый дискретный фазовращатель 13 на и/2 и управляемый коммутатор выполнены на р — x — n-диодах.

Выход генератора 1 соединен с первым 45 входом сумматора 10 и первым входом смесителя 4, выход генератора 2 соединен с входом. коммутатора 13 и входом фазовращателя 12, соединенного с входом смесителя 4, первый выход коммутатора 13 соединен с вторым входом сумматора 10, выход сумматора 10 соещинен с входом исследуемого тракта 3, вход АЦП 11 соединен с выходом генератора 6 НЧ, с опорным входом блока 5

ФАПЧ и опорным входом фазового детектора 7, выход исследуемого тракта 3 соединен с входом АЦП 15, выходы АЦП

1l н 15 соединены с цифровыми входами блока 9 управления, выход генератора

16 синхроимпульсов соединен с входами синхронизации АЦП 11 и 15 и входом ; синхронизации блока 9 управления, сигнальные входы блока 5 ФАПЧ и фазового детектора 7 соединены с выходом смесителя 4, выходы блока 5 ФАПЧ и фазового детектора 7 соединены с первым и вторым входами генератора 1, первый, второй, третий и четвертый управляющие выходы блока 9 управления соединены с управляющими входами СВЧ-генератора 1, генератора 6, коммутатора 13 и фазовращателя 12 соответственно, выход блока 9 управления соединен с входом цифрового индикатора 8 °

Блок 9 управления предназначен для управления и для регистрации вычислений.

Устройство для измерения АЧХ и ФЧХ приемных трактов работает следующим образом.

На генераторе 2 устанавливается постоянная частота в пределах полосы пропускания исследуемого тракта 3.

В блоке 9 управления вырабатываются управляющие напряжения, устанавливаю щие частоту сигнала генератора 1 на границу полосы анализируемых частот, а частоту генератора 6 низкой частоты равной разности частот генераторов 1 и 2. При этом начинает функционировать схема ФАПЧ, состоящая из смесителя 4, блока 5 ФАПЧ и фазового детектора 7, поддерживающая разность частот генераторов 1 и 2 с точностью до фазы, равной частоте генератора 6

НЧ. Сигналы генератрров 1 и 2 через сумматор 10 поступают на вход исследуемого тракта 3. Сигнал с выхода генератора 6 НЧ оцифровывается АЦП 11 одновременно с оцифровкой выходного сигнала тракта 3 в АЦП 15. Цифровые сигналы с выходов АЦП 11и 15 поступают на цифровые входы блока 9 управления, где происходит их считывание и накопление в буферных накопителях

17 и 18 (фиг. 2). Одновременность работы АЦП 11 и 15 и блока 9 управления обеспечивается подачей синхроимпульсов от генератора 16 на их входы синхронизации.

Измерение в каждой частотной точке генератора 1 амплитудной и фазовой характеристики тракта 3 производится в два. этапа.

На первом этапе измеряется амплитудная характеристика тракта. Для

5 152212 этого по сигналу блока 9 уйравления коммутатор переводится в положение, при котором сигнал с выхода генерато-. ра 2 подается через коммутатор 13 в согласованную нагрузку 14, а на вход сумматора не подается. Подключение согласованной нагрузки 14 обеспечивает постоянство нагруэочного режима генератора 2 и режима схемы ФАПЧ, а сле-10 довательно, постоянство частоты генератора 1. Сигнал на первом цифровом входе блока 9 управления является оцифрованным выходным сигналом тракта 3, на вход которого подается толь- 15 ко сигнал генератора 1. В накопителе 17 блока 9 управления накапливается массив чисел. После накопления всех чисел они, например, через блок 19

1сопряжения поступают в ОЗУ микро- 20

ЗВМ 20. Производится обработка массива в микроЭВМ 20 блока 9 управленя.

Амплитуда выходного сигнала вычисляется по формуле

30

0ВЫх, х бих

f бЫХ

Nл с

Сигнал генератора 6 НЧ имеет .частоту, с точностью до фазы равную разности частот генераторов 1 и 2, побих„ коэффициент передачи тракта — по амплитуде: ВЫХ, k(f )—

Пвх1 где Пб„— известная амплитуда вход1 ного сигнала генератора 1.

На втором этапе опРеделяется фазо- 35 вый сдвиг, вносимый исследуемым трактом 3 на частоте генератора 1. Для этого по сигналу блока 9 управления, по команде микроЭВМ 20 через, блок 19 сопряжения и посредством ключа 24, 40 коммутатор 13 переключается в положение, при котором выход генератора 2 подключен к входу сумматора. Фазовый сдвиг определяется как разность фаз между разностной частотой сигналов первого и второго генераторов на выходе тракта 3 и сигналом генератора 6 низкой частоты через вычисление его квадратур. Квадратура, пропорциональная косинусу фазового сдвига, вычисляется при выключенном фазовращателе 12, а квадратура, пропорциональная синусу, вычисляется при включенном фазовращателе 12, вносящем дополни тельный фазовый сдвиг сигнала геке- 55 ратора 2 на и/2. Управление фазовращателем 12 производится по сигналам блока 9 управления, по командам микроЭВМ 20 через устройство 19 сопряже4 6 ния и посредством ключа 23. Вычисле.ние квадратур производят по формуле н

С =, (а„- )b„, )с= 1

П где а = Х а /N;

1=

Ь1, — k-й элемент массива чисел оцифрованных значений сигнала генератора 6 с выхода

AIUI 11.

Фазовый сдвиг определяется по формуле

arctg — при С, О;

Сs

Сс ф Е „) = 180 +are tg-- при С сО, С > 0;

-180 +are tg- при Сс c0 > q(0*

Сс где С,,С 5 — квадратуры, пропорциональные косинусу и синусу фазового сдвига соответст.венно.

Полученные значения 1с(Е,) и („) поступают на цифровой индикатор 8, где отображаются. Блок 9 управления устанавливает управляющие напряжения на генераторах 1 и 6, соответствующие следующей точке. Измерение заканчивается по достижении границы анализируемых частот.

Порядок определения фазового сдвига следующий. Сигналы на выходе исследуемого тракта 3 при включенном фазовращателе имеют значения а,-U8g(27iif ggix k<+q(,)+,j+ где <р, — начальные фазы первого и второго генераторов; амплитуды выходных сигналов первого 1 и второ го 2 генераторов на выходе тракта 3; частоты сигналов генераторов 1 и 2 на выходе тракта 3; число оцифрованных значений выходных сигналов; период следования синхроимпульсов генератора 16;

V(f ) — дополнительный фазовый

1 сдвиг, вносимый трактом 3 на частоте генератора 1.

1522 1I 24 этому оцифрованные сигналы на выходе АЦП 11 имеют вид

b1,=Uç sin f2i((f,-fz)ki+ Ч;Ч„1, где 11 — амплитуда сигнала генератора 6. а квадрат оцифрованного значения выходного сигнала тракта 3 имеет вид а =U, +U соs (2 Ilаfkа+q(f, )+ g,— Мг)+

+U„(2f, )+U (2f, ), где U — постоянная составляющая;

2U a (> „ 11выл, q

1.1„(2Й, ) =15 „„cps(4l f „„1с,+2Ц(, )+ 15

+2Ч,1у

Uz (2f z)=Uü„„cost4 f ь "+2г

Квадратура, пропорциональная косинусу фазового сдвига, определяется 20 как

Гг

С = IU cos 2ltd fr+4(f, )+ V,-g ) .V,coo(21infk „;ц,ф + X (U,(2f,)+

+Uz(2fz))0 сов (2М йМ+ 4,— gz)$ .

Считая, что кторое слагаемое и сос/ тавляющая с частотой 2df, получаемая в первом слагаемом, дают достаточно малую погрешность за счет выбора со-, 30 ответствующих величин Й и И, квадратура имеет величину

С = ††-costg(f )) .

NUp Uz с— 1

Аналогично можно показать, что при 3 внесении дополнительного фазового сдвига п/2 в сигнал генератора 2 путем включения фазовращателя 12 получаемая квадратура имеет вид

С вЂ, 2 sinter(f ))

44О откуда вычисляется фазовый сдвиг по приведенной формуле.

Измерение АЧХ,и ФЧХ приемных трактов реализуется по программе в блоке 9 управления в микроЭВИ 20 по алгоритму, представленному на фиг. 4.

Устройство для измерения АЧХ и ФЧХ

50 приемных трактов позволяет измерять

АЧХ и ФЧХ приемных трактов с несколькими преобразованиями частоты в собранном состоянии (сквозные частотные характеристики трактов), за счет чего 55 расширяются функциональные возможности устройства, а также повышается точность измерений и достоверность контроля, кроме того, сокращается время измерений в число раз, равное количеству преобразований частоты в исследуемом тракте.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик приемных трактов, содержащее последовательно соединенные первый управляемый генератор, смеситель и блок фазовой автоподстройки частоты, последовательно соединенные блок управления и индикатор, второй управляемый генератор, третин управляемый генератор низкой частоты, фазовьгй детектор, первый выход блока управления соединен с первым входом первого управляемого генератора, второй выход блока управления через третий управляемый генератор низкой частоты соединен с вторым входом блока фазовой автоподстройки частоты, выход фазового детектора подключен к второму входу первого управляемого генератора, к третьему входу которого подключен выход блока фазовой автоподстройки частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем измерения амплитудно-частотных и фазочастотных характеристик трактов с несколькими преобразованиями частоты, в него введены последовательно соединенные генератор синхроимпульсов и первый аналого-цифровой преобразователь, сумматор, управляемый фазовращатель на и/2, управляемый коммутатор, согласованная нагрузка и второй аналого-цифровой преобразователь, выход первого генератора через сумматор подключен к клеммам для подключения испытуемого объекта, выходные клеммы которого соединены с вторым входом первого аналого-цифрового преобразователя, первый вход которого соединен с первым входом второго аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления и первым входом управляемого фазовращателя на n/2, второй вход которого подключен к выходу второго генерато.ра и первому вг оду управляемого коммутатора, второй вход которого соединен с четвертым выходом блока управления, первый выход управляемого коммутатора подключен к согласованной нагрузке, второй выход управляемого коммутатора соединен с вторым вхо9 1522124, 10 дом сумматора, выход управляемого выходы первого аналого-цифрового фазовращателя на п/2 подключен к вто- преобразователя, генератора синхророму входу смесителя, выход которого импульсов и второго аналого-цифровосоединен с вторым входом фазового го преобразователя соединены соответдетектора и с выходом третьего управ- ственно. с первым, вторым и третьим

5 ляемого генератора низкой частоты, входами блока управления.

1522124

Составитель Ю.Минкин

Редактор A,Orap Техред H.Äèäûê Корректор М.Самборская

Заказ 6955/42 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101