Устройство для измерения группового времени запаздывания генератора качающейся частоты

Устройство для измерения группового времени запаздывания генератора качающейся частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) генераторов качающейся частоты. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения. Устройство содержит исследуемый генератор 1 качающейся частоты, состоящий из перестраиваемого 2 и модулирующего 3 генераторов и блока 4 перестройки частоты, а также плавно перестраиваемый гетеродин 5, преобразователь 6 частоты, линию 7 задержки, первый 8 и второй 9 фазовые детекторы, панорамный индикатор 10, плавно регулируемый фазовращатель 11 и фазоиндикатор 12. Поставленная цель достигается за счет исключения влияния неравномерности ГВЗ частотной характеристики преобразователя путем использования компенсационного метода измерения и фазового детектора, выделяющего задержку на модулирующей частоте Ω. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51 ) 5 G 04 F. 1 О/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (2! ) 4405944/24-21 (22) 08.04.88 (46) 23.01.90. Бюл. У 3 (72) А,В,Бальчюнайтис и А.-А.А.Гилис (53) 621.317.7(088.8) (56) Бычков С.С. и др. Исследование метода измерения характеристик ГВЗ

СВЧ-генераторов качающейся частоты.

Труды НИИР, 1983, У 2, с. 77-83.

Авторское свидетельство СССР

Р 1255987, кл. G 04 F 10/06, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГРУППО ВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ ГЕНЕРАТОРА

КАЧАЮЩЕЙСЯ ЧАСТОТЫ

В (57) Изобретение может быть исполь1эовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) генераторов качающейся частоты. Цель изобретения повышение точности и расшире„„SU„„1538164 А 1

2 ние области применения. Устройство содержит исследуемый генератор 1 качающейся частоты, состоящий иэ перестраиваемого 2 и модулирующего 3 генерато ров и блока 4 перес тройки час тоты, а также плавно перестраиваемый гетероднн 5, преобразователь 6 частоты, линию 7 задержки, первый 8 и второй 9 фазовые детекторы, панорамный индикатор 10, плавно регулируемый фазовращатель. 11 и фазоиндикатор 12.

Поставленная цель достигается за счет исключения влияния неравномерности ГВЗ частотной характеристики преобразователя путем использования компенсационного метода измерения и фазового детектора, выделяющего задержку на модулирующей частоте Я.

1 ил.

1538164

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения группового времени запаздывания (ГВЗ) частотной характеристики (ЧХ) генераторов качающейся частоты (ГКЧ).

Целью изобретения является повышение точности измерения неравномерности ГВЗ частотных характеристик

ГКЧ и расширение области применения.

° На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения группового времени запаздывания ГКЧ.

Устройство для измерения ГВЗ ГКЧ содержит ГКЧ 1, состоящий из пере-! страиваемого генератора 2„модулируемого генератора 3 и блока 4 перестройки частоты, выход которого соединен с управляющим входом перестраива- 2p емого генератора 2 и с первой выходной клеммой ГКЧ 1, выход перестраиваемого генератора 2 соединен с второй выходной клеммой ГКЧ 1, модулирующий вход перестраиваемого генератора 2 25 подключен к выходу модулчрующего ге- нератора 3 и соединен с третьей выходной клеммой генератора, а также плавно перестраиваемый гетеродин 5, преобразователь 6 частоты, линию 7 задержки, первый и второй фазовые детекторы 8 и 9, панорамный индикатор 10, плавно регулируемый фазовращатель 11 и фазоиндикатор 12. При этом к первой выходной клемме ГКЧ 1 подключен управляющий вход перестраиваемого гетеродина 5 и синхронизиt рующий вход индикатора 10, измерительный вход которого соединен с выходом первого фазового детектора 8, к второй выходной клемме ГКЧ 1 подключен измерительный вход преобразователя 6 частоты, гетеродинный вход которого соединен с выходом перестраиваемого гетеродина 5, а выход преобразователя 6 частоты непосредственно соединен с измерительным входом второго фазового детектора 9, а через линию 7 задержки — с опорным его входом. Выход фазового детектора

9 соединен с объединенными измерительным входом первого фазового детектора 8 .и первым входом фазовращателя 12, второй вход которого объединен с опорным входом первого фазового детектора 8 и подключен к выходу регулируемого фазовращателя

11, вход которого соединен с третьей выходной клеммой ГКЧ 1.

Устройство для измерения ГВЗ ЧХ

ГКЧ работает следующим образом.

Модулирующий генератор 3, входящий в состав ГКЧ 1, вырабатывает модулирующий сигнал

U

U (t) = csin(u»(t}t+ >sin((2t +

+2 l (ID (t) ) +4 (f8 (t )))j ... (2) где Сд)((Ь) значение средней частоты перестраиваемого генератора 2 в момент времени t; ь » (67),(С)) — первая производная фазочастотной характеристики исследуемого

ГКЧ, т.е. (, („)) 8 »(а (}) au(t)

Г„ ltd ht (при линейном законе перестройки часаа() тоты — — - = const )

At и тогда ач,(а() ) ь» ((дп(t,) } = с — — - ---- — частотdQ t ) ная характеристика

ГВЗ ГКЧ;

-у †индекс частотной Модуляции ЧИ сигнала

ГКЧ 1; . Л = 21(Р»(— круговая модулирующая частота; 4 (a()(t) } — фазовые шумы ГКЧ.

Перестраиваемый гетеродин 5 вырабатывает немодулированный сигнал

U (t) частоты сд (t}, отстоящий на некоторую постоянную величину СО>(( от частоты (о (С) во всем диапазоне его перестройки 5() — П(т sin(((t)t +

+ Ч)„(с)), (3) где д, (t ) = сд (С ) " а „ч (далее для упрощения записи фазовые

Этот сигнал модулирует по частоте генератор 2, перестраиваемый напряженнем Un(t), поступающим от блока 4 перестройки частоты. Выходной сигнал 11 (С) на второй выходной клемме

ЧИ ГКЧ 1 и может быть записан в виде

5 1 5381 64 шумы ) (Mn(t) ) будем представлять в виде g ((ая), Сигналы U (t) и Uв(т,) подаются на входы преобразователя 6 частоты, сигнал на выходе которого может быть записан в виде

10 где К д, — коэффициент передачи фазового детектора 9;

Ищ o,р — ограниченная амплитуда ограничителем детекто ра 9.

15 Подставляя в выражение (8 ) значения (6) и (7), получим

Ug(t) = Кр (1,1)п o(p (д()ч (+

20 + P sin )2(t + Ь, ) + Л С)(() л) +

+ 2(,cg(V„) — P sin(bit +Л (r(aq) +

+ л -(.)1}. (9) 25 Первый член К(д(Umor у()ч (ias)paогр фа жения (9) определяет постоянную составляющую напряжения на выходе фат зового детектора 9 и она может быть отфильтрована посредством разделительного конденсатора.

Тогда гармонические составляющие частоты 5) сигнала (9) могут быть представлены в виде

Ug (t) = p Крд(1п огр(э п() — sin3 ) °

35 (5) (10)

Чр(t) + (и (nu )}, где o(=Л (t + ()} + Л "х((Зп} + Л (-H ((4

М= 2t+ Я4(ы„) +21 (4)„) ° (11) 40

Согласно известным тригонометрическим соотношениям выражение (11)

45 может быть представлено в виде

Л»

v,(t) =

2К, 1„„„р, M+1

co s — — -"Ъ

Ы- () (sin — —-50 ? (12) где K< = P ° Кр (.

Производя преобразование членов о(— Ж Ы+% — — - и --- — и учитывая выраже55 2 2 ния (1 l ), получим и — Я (° л

2 (13) ць() = пч Um . sin }cd„„t +

+ P Б1п (ЛФ. + Я r (cQ) + Л щ((Д()) +

+u М) — u,() + u,„„(ÄÄ)}. (4) где К д„- коэффициент передачи пре" образователя 6 частоты на частоте сапц, л (, „(c0()) - производная фазочувствительной характеристики преобразователя 6 частоты;

Ч ам(Юяц) - фазовый сдвиг, вносимый преобразователем 6 частоты на промежуточной частоте Ыдц. далее сигнал V g(t ) поступает вход линии 7 задержки и на вход зового детектора 9. На выходе ли нии 7 задержки сигнал U<(t ) може быть записан в виде

Uq(t) = Кь U6(t + " ) = K((i KÄÄr

r U sin 1(ддч(т + eg ) + p Б1п(Л(Ь + .

+ ь ) +Л.(r(e„) + Л. сн(о п)) +W (ая) + где К вЂ” коэффициент передачи линии задержки, — время задержки..Мгновенные фазовые сдвиги сигналов ПЧ U6(t,) и U>(t) соответственно равны

9,(t ) = (5 sin)3t + Л or (а„) +

+ а,(а,)1 + Ч(.) — ю,() +

+ Ч) н(Ипч) . (6)

q (t,) = )„„(+ (,> ) + csin(2(t +

+, ) + )((,) + 2(cr((<())) + < (+n)

qг,(t ) + 4 сДн (и((} (7) Сигнал Ue(t ) поступает на вход амплитудного ограничителя, входящего в состав фазового детектора 9, а сигнал V„(t) — непосредственно на опорный вход фазового детектора 9, 6

Гармоническая составляющая выходного сигнала фазового детектора 9 прямо пропорциональна разности мгновенных фаз колебаний U(,(t) и U>(t) Ug(t ) = К реа Um огр j Ðò(t )

V,(t)), (8) 1538164

"+У- = Xe + к(а ) + (Щ + (14) + Л см(п) При соответствующем выборе величины с может быть выполнено условие

) — 2 » I (4nî, (15) 0 и тогда выражение (14) принимает вид — -,— = Л.t +22<(Q,) + — > (16)

2 ?

Принимая во внимание выражение (13) и (16), выражение (12) может быть представлено в виде

Ug(t) = 2К U p sin --

+ М „(со „) + Л ), (17) В фазе гармонического сигнала (17.) содержится полезная информация

> s (n). Детектируя фазовым детек- тором 8 сигнал Ug(t), получим напряжение

Ug = 2Кчд Ка Пнозр

y sin — cos(Я.и (4Э ) + - - + <„(Д) +

+ ч„(л.)1, (18). 1 = -"; <„(a) + „,{Л) = Î. (19) Тогда при величинах Л.4,(Юп) + сигнал на выходе фазового детектора

8 прямо пропорционален ГВЗ частотной характеристики ГКЧ: 55

U9 = 2К К U„игр <-л(Ы„)

g з1п(Л < /2). (20) 1 где # A — коэффициент передачи фазового детектора 8; фь (Я) — фазовый сдвиг, вносимый регулируемым фазовращателем 11; 40

+u(2) - фазовый сдвиг, вносимый модулятором перестраиваемого генератора 2.

Из выражения (18) следует, что для обеспечения максимальной чувстви- 45 тельности фазового детектора должны выполняться условия

При выборе параметра ЯЗ /2 = <

2 получим максимальную чувствительность, а также и разрешающую способность предлагаемого измерителя, при этом

Ug = 2К,рА ° К Um о,р Я (.х (43m). (21 )

Условие (19) обеспечивается посредством регулируемого фазовращателя 11, Нулевой фазовый сдвиг (условие (19)) индицируется фазовым индикатором 12.

Из выражения (21) следует, что напряжен е П9, поступающее на информационный вход панорамного индикатора 10, прямо пропорционально (при

2 = const ) только величине ГВЗ

В (с0 ) ГКЧ и не зависит от неравномерности ГВЗ ЧХ преобразователя частоты, что позволяет повысить примерно в 5 раз точность измеряемых малых значений неравномерностей ГВЗ

ГКЧ с одновременным снижением требований к метрологическим характеристикам преобразователя частоты.

Экспериментальные исследования устройства показали, что по сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает повышение точности измерения примерно в 6 раз. Кроме того, расширяется область применения за счет снижения требований к метрологическим ЧХ ГВЗ преобразователя частоты и расширения номенклатуры ГКЧ, так как предлагаемое устройство позволяет исследовать час- тотные характеристики ГВЗ всех в практике существующих структурных схем ГКЧ.

Формула изобретения

Устройство для измерения группового времени запаздывания генератора качающейся частоты, соцержащее преобразователь частоты, перестраиваемый гетеродин, фазовый детектор, индикатор, измерительный вход которого соединен с выходом фазового детектора, и три входных клеммы для подключения генератора качающейся частоты, причем первая входная клемма для подключения генератора качающейся частоты соединена с объемными управляющим входом перестраиваемого гетеродина и синхронизирующим

1538!64

Составитель М, Катанова

Редактор Л. Гратилло Техред М.Дидык Корректор О. Ципле

Заказ 169 Тираж 346 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 входом интегратора, а гетеродинный вход преобразователя частоты соединен с выходом перестраиваемого гетеродина, о т и и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения, в него введены второй фазовый детектор, линия задержки, регулируемый фазовращатель и фазоиндикатор, первый вход которого объединен с измерительным входом первого фазового детектора и подключен к выходу второго фазового детектора, второй вход фаР зоиндикатора объединен с опорным входом первого фазового детектора и подключен к выходу регулируемого фазовращателя, вторая входная клем5 ма для подключения генератора качающейся частоты соединена с измерительным входом преобразователя частоты, выход которого соединен с измерительным входом второго фазового

10 детектора, а через линию задержки— с опорным входом фазового детектора, вход регулируемого фазовращателя соединен с третьей входной клеммой для подключения генератора качающейся

15 частоты.