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 относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотно-модулированных генераторов. Устройство содержит линии 1,20 задержки, m управляемых фазовращателей 2, m счетчиков 3 импульсов, смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот, т-1 фазовращателей 6 на 2л /т, т управляемых фазовращателей 7, управляемый генератор 8 импульсов, интегратор 9., суммирующий усилитель 10, частотный детектор 11, электронно-счетный частотомер 12, блок 13 памяти частоты, строб-каскад 14, амплитудный детектор 15, фазовые детекторы 16,22, формирователь 17 импульсов, видеоусилитель 18, вычитающий блок 19, фазовращатель 23 на я/2, осциллограф 24. 7 ил. W и

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 R 23/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) "1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СО

О 4

Ф

Ю

1 (21) 4936596/21 (22) 18;05.91 (46) 07.04.93. Бюл,М 13 (72) Н.Г,Батурин, А,А.Ельчанинов, Б.В.Струков и Б,В.Шишлин (56) Авторское свидетельство СССР

М 1499259, кл. G 01 R 23/00, 1982. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ЧАСТОТЫ И

ЛИНЕЙНОСТИ МОДУЛЯЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАНН ЫХ ГЕНЕРАТОРОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик

Изобретение относится к радиоизмеретельной технике.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений устройства.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — структурная схема блока памяти частоты; на фиг,3 — эпюры, поясняющие работу устройства.

Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит линию 1 задержки, m управляемых фазовращателей 2, m счетчиков 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот 5, m-1 фазовращателей 6 на 2ж/m, m управляемых, фазовращателей 7, управляемый генератор

8, интегратор 9, суммирующий усилитель 10, частотный детектор 11, электронно-счетный частотомер 12, блок 13 памяти частоты, строб-каскад 14, амплитудный детектор 15, фазовый детектор 16, формирователь 17 импульсов, видеоусилитель 18, вычитающий

„, Ы2,, 1807422 А1 частотно-модулированных генераторов. Устройство содержит линии 1, 20 задержки, m управляемых фазовращателей 2, m счетчиков 3 импульсов, смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот, m-1 фазовращателей 6 на 2л /m, m управляемых фазовращателей 7, управляемый генератор 8 импульсов, интегратор 9, суммирующий усилитель 10, частотный детектор 11, электронно-счетный частотомер 12, блок 13 памяти частоты, строб-каскад 14, амплитудный детектор 15, фазовые детекторы 16, 22, формирователь 17 импульсов, видеоусилитель

18, вычитающий блок 19, фазовращатель 23 на л/2, осциллограф 24. 7 ил. блок 19, линию 20 задержки, интегратор 21, фазовый детектор 22, фазовращатель 23 на ж/2, осциллограф 24.

Блок 13 памяти частоты (фиг.2) содержит сумматор 25, линию 26 задержки, и синхронизируемый генератор 27.

При этом устройство (фиг.1) содержит соединенные последовательно смеситель 4, усилитель 5 промежуточных частот, первую линию 20 задержки, первый фазовый детектор 16 и, вычитающий блок 19, последовательно соединенные строб-каскад 14, подключенный к выходу усилителя 5 промежуточных частот, и блок 13 памяти частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора 16 и через фазовращатель 23 на л/2 к второму фазовому детектору 22. Второй вход последнего под ключен к выходу первой линии 20 задержки, а выход- к вычитающему блоку 19. последо1807422 вэтельно с которым соединены видеоусилитель 18, первый интегратор 21 и осциллограф 24. Второй вход осциллографа, также как и второй вход строб-каскада 14, подключен к последовательно соединенным амплитудному детектору 15 и формирователю 17 импульсов. Устройство имеет также после- . довательно соединенные частотный детектор 11, подключенный к выходу усилителя 5 промежуточных частот, суммирующий уси- 10 литель 10, второй вход которого подключен к выходу первого фазового детектора 16, второй интегратор 9, управляемый генератор 8 и подключенные к его выходу элект-. ронно-счетный частотомер 12, первый иэ m 15 одинаковых счетчиков 3 и первый из m-1 одинаковых фазовращателей 6 на 2 ж/m, остальные in-2 фазовращатели соединены последовательно с первым. Кроме того. к выходу каждого иэ них подключено по одно- 20 му из m-1 одинаковых счетчиков 3, прямые выходы каждого из m счетчиков 3 подключены к соединенным последовательно одинаковым управляемым фаэоврэщателям 2, а инверсные — аналогично к цепочке управ- 25 ляемых фаэоаращателей 7. Второй вход первого из m фазовращателей 7 является входом устройства, а второй вход первого из m фазовращателей 2 подключен к входу устройства через линию 1 задержки. Выхо- 30 ды последних из m фазовращателвй 2 и в фазовращэтелей 7 подключены к входу сме-, сителя 4.

В блоке памяти частоты 13 (фиг,2) соединены последовательно синхронизируе- 35 мый генератор 27. третья линия 26 задержки и сумматор 25. при этом выход сумматора соединен с входом синхронизируемого генератора, вход сумматора является входом блока памяти частоты, а выход синхронизи- 40 руемого генератора является выходом этого блока.

В качестве фазовращателей 2 и 7 могут быть использованы дискретные многоразрядные диапаэонные фаэовращатели с пе- 45 реключаемыми каналами разной длины.

Устройство Для измерения средней скорости изменения частоты и нелинейности модуляционных характеристик частотномодулированных генераторов работает сле- 50 дующим образом.

Управляемый генератор 8 вырабатывает тактовые импульсы с частотой сле- дования fn = 0,5 Fcge n, где Fcgs смещение частоты сигнала на одном фаэовращателе; 55

n — количество ступеней аппроксимации пилообразной фазовой модуляции на одном фазовращателе. При использовании изве-стных в настоящее время дискретных фазовых модуляторов с числом разрядов управляющего цифрового кода N = 6 количество ступеней аппроксимации может составить и = 2 = 64. Первый иэ и-разрядных

N двоичных счетчиков 3, работающий со сбросом при переполнении, осуществляет подсчет тактовых импульсов управляемого генератора 8. Выходные прямой и инверсный коды первого двоичного счетчика 3 подаются в качестве управляющих соответственно на первые дискретные фазовращатели 2 и 7. На высокочастотные входы дискретных фазовращателей 2 и 7 подается соответственно задержанный на линии 1 задержки и неэадержанный исследуемый

ЛЧМ-сигнал. В результате ступенчатой пилообразной фазовой модуляции ЛЧМ-сигнала на дискретных фазовращателях 2 и 7 происходит смещение задержанного и не-,задержанного исследуемых сигналов по ча- . стоте соответственно вверх и вниз на величину Рсдв/2.

Однако, как показано выше, величина

Рщв существенно ограничена быстродействием цифровых схем и реально является недостаточной при больших значениях отклонения частоты исследуемых ЛЧМ-сигналов от линейнОго закона модуляции. Применение двух дискретных фазовращателей

2 и 7 позволяет уменьшить влияние их инерционности нэ точность. измерений за счет уменьшения в двэ раза частоты noaTopeHw управляющего коде. Работа последующих звеньев, состоящих из счетчика тактовых импульсов и двух дискретных фазовращателей, отличается лишь тем, что на вход счетчика 3 поступают тактовые импульсы, задержанные с помощью фазовращателя 6 на 2 ж/m. При этом каждое последующее звено обеспечивает фазовый сдвиг на одну ступень с задержкой по времени, которая обеспечивается фазовращателем 6 на

2ж/m. Таким образом, применение m звеньев позволит сократить длительность каждой ступени в m раз. В результате на выходе последних фазовращателей величина Ецр/2 ооэрастет в а раз (фиг,3; 4). Предельное значение числа звеньев m определяется быстродействием применяемых дискретных фазоврэщателей и.для реально существующих схем сеатаеехег т ††-е- 200, где гс..

Рсдв

Fnep — предельная частота переключения для дискретного фэзовращателя порядка

1 ГГц. Однако при такой частоте переключения длительность линейной частоты ступеней аппроксимации закона фазовой модуляции практически равна нулю, т.е, после завершения переходных процессов при

1807422 первом переключении сразу же начинаются переходные процессы при втором и так далее, Поэтому целесообразно величину частоты переключений выбирать в 2 — 3 раза меньшей Fnep. При этом значение m составит 70 — 100. Разнесенные по частоте на величину Fees задержанный и незадержанный

ЛЧМ-сигналы перемножаются на,смесителе

4; На выходе смесителя 4 образуются комбинационные частотные составляющие, из состава которых усилителем 5 промежуточных частот выделяется разностная частотная составляющая и через линию 20 задержки подается на входы фазового детектора 16 и фазового детектора 22. Опорное колебание для фазового детектора 16 вырабатывается синхронизируемым генератором 27 блока 13 памяти частоты, запоминающим частоту и начальную фазу сигнала, поступающего на вход с выхода усилителя 5 промежуточных частот через строб-каскад 14 и сумматор 25 во время разрешающего импульса с формирователя

17 импульсов, открывающего строб-каскад

14. Длительность разрешающего импульса вырабатывается такой, чтобы за это время в блоке 13 памяти частоты установился стационарный режим. Поддержание посто> нной частоты синхронизируемого генератора 27 в течение длительности ЛЧМ-радиоимпульса осуществляется с помощью петли самосинхронизации, в состав которой входит линия 26 задержки и сумматор 25. Чтобы не потерять информацию об измеряемых параметрах в начале импульса, сигнал с выхода усилителя 5 промежуточных частот подается на второй вход фазового детектора 16 через линию 20 задержки, время задержки которой равно суммарном времени переходных процессов в смесителе 4 и синхронизируемом генераторе 27. Сигнал с блока

13 памяти частоты поступает на второй вход фазового детектора 16. Выходное напряжение фазового детектора 16 пропорционально мгновенной разности фаэ колебаний синхронизируемого генератора 27 и сигнала с выхода линии 20 эадер>кки. Вследствие инерционности фазового детектора 16 импульсное напряжение на его выходе имеет выбросы в начале и в конце импульсов (фиг.5,а). Эти переходные процессы, приводящие к потере части информации, а также амплитудного иска>кения сигнала на выходе фазового детектора 16 компенсируются на вычитающем блоке 19, Для этого параллельно фаэовому детектору 16 включен аналогичный ему фазовый детектор 22, на который опорный сигнал с блока 13 памяти частоты подается через фазовращатель 23 на ж/2, рабочая точка характеристики фазовращателя 23 иэ положения I перемещается в положение П (фиг.6), При этом фаэовращатель становится нечувствительным к разности фаз входного и опорного сигналов, и его выходной сигнал характеризует амплитудные искажения входного сигнала и собственные переходные процессы, Этот сигнал (фиг.5,б) вычитается на вычитающем блоке

19 иэ выходного сигнала фазового детек- .

"0 тора 16. Разностный сигнал (фиг.5,в), характеризующий частотные искажения анализируемого ЛЧМ-сигнала, через видеоусилитель 18, интегратор 21 поступает для наблюдения и измерения на осцилло15 граф 24. Синхронизация осциллографа 24 и . строб-каскада 14 осуществляется импульсами с формирователя 17 импульсов, запускаемого передним фронтом огибающей анализируемого ЛЧМ-радиоимпульса, вы20 деленной амплитудным детектором 15.

Так как частота синхронизируемого генератора 27 может изменяться в ограниченных пределах и в установившемся режиме

25 принимать лишь дискретные значения, а разностная частоты на выходе смесителя 4 при широком диапазоне скоростей изменения частоты анализируемых ЛЧМ-сигналов изменяется в широких пределах, то воэни30 кает разница частот колебаний на различной входах фазового детектора 16. Это приводит к ошибкам в измерении как скорости изменения частоты, так и линейности модуляционных характеристик частотно35 модулированных генераторов.

Изменение разностной частоты и фазы сигнала на выходе смесителя 4 при анализе ЛЧМ-сигналов с различной скоростью изменения частоты компенсируется инер-

40 ционной схемой частотно-фаэовой автоподстройки частоты управляемого генератора

8, образованной частотным детектором 11, суммирующим усилителем 10 и интегратором 9. При этом изменение частоты сигнала

45 на выходе усилителя 5 промежуточных частот вызывает изменение частоты следования импульсов управляемого генератора 8

fn, При этом изменяется частота повторения управляющего кода на выходах счетчи50 ков 3 fK = fn/ï„ðàBíàÿ частоте смещения

ЛЧМ-сигнала на первых дискретных фа- . зовращателях 2 и 7, а также компенсируется изменение разностной частоты на выходе смесителя 4, следовательно, и различие частот сигналов на различных входах фазового детектора 16, возникающее при изменении скорости изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала. При .этом: точность компенсации разности частот колебаний на различных входах фазового де1807422

15

50 тектора 16 повышается при сложении на суммирующим усилителе 10 сигналов с частотного детектора 11 и фазового детектора

16, чем обеспечивается частотно-фазовая автоподстройка частоты управляемого генератора 8.

Частота управляемого генератора 8 пропорциональна скорости изменения частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала, которую можно определить путем измерения электронно-счетным частотомером 12, Как было показано выше, в отличие от прототипа, где сдвиг частоты анализируемого ЛЧМ-сигнала производится с помощью двух дискретных фазовращателей и величина частоты сдвига существенно ограничивается быстродействием цифровых счетчиков, составляя порядка 10-15 МГц, в предлагаемым устройстве сдвиг частоты осуществляется с помощью 2m дискретных фазовращателей, что расширяет диапазон измерений в m раз по сравнению с прототипом. Существенным отличием является также то, что управляющий код на дискретные фазовращатели поступает со счетчиков, которые производят подсчет импульсов, сдвинутых друг относительно друга на 2л;/m. Синфаэная запитка фаэовращателей ведетлишь к снижению числа ступеней пилообразной фазовой модуляции анализируемого ЛЧМ-сигнала и, как следствие; к возрастанию уровня боковых составляющих в спектре сигнала, что крайне нежелательно, так как существенно снижает точность измерений.

Таким образом, цель достигается за счет увеличения частоты сдвига измеряемых сигналов с помощью введенного (m-1)го звена, составленного иэ фазовращателя на 2 л/m, счетчика и двух дискретных фазовращателей.

Поскольку изобретение не создает экономического эффекта, анализа проведен на сравнении ширины диапазона измерений с устройством, по которому получено авт,св.

СССР N. 1499259, кл. G 01 R 23/00, 1987, поскольку оно отвечает необходимым требованиям, предъявляемым к подобным устройствам, и обладает самым. широким из известных диапазоном измерений, Как показано выше, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет диапазон измерений в m раз шире, где m на практике определяется соотношением

2 Fne

m = е (Feep частота переключения

Рсдв дискретного фаэовращателя; fed> — величина разноса по частоте сигналов друготносительно друга) и составляет порядка 100.

Формула изобретения

Устройство для измерения средней скорости изменения частоты и линейности модуляционных характеристик частотномодулированных генераторов, содержащее последовательно соединенные смеситель, усилитель промежуточных частот, первую линию задержки, первый фазовый детектор и вычитающий блок, последовательно соединенные подключенный к выходу усилителя промежуточных частот строб-каскад и блок памяти частоты, выход которого подключен к второму входу первого фазового детектора и через первый фазовращатель к второму фазовому детектору, второй вход которого подключен к выходу первой линии эадер>кки, а выход — к вычитающему блоку, последовательно с которым соединены видеоусилитель, первый интегратор и осциллограф, синхронизирующий вход которого и синхронизирующий вход строб-каскада, подключены к последовательно соединенным амплитудному детектору и формирователю импульсов, при этом амплитудный детектор подключен к входу устройства, а также последовательно соединенные подключенный к выходу усилителя промежуточных частот частотный детектор, суммирующий усилитель, второй вход которого подключен к выходу первого фазового детектора, второй интегратор, управляемый генератор и подключенные к его выходу электронносчетный частотомер и первый счетчик, прямой и инверсный выходы первоro счетчика подключены к управляющим входам соответственно второго и третьего дискретных фазовращателей, при этом вход второго фазовращателя является входом устройства. а вход третьего подключен к нему через вторую линию задержки, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в него введены m-1 последовательно соединенных дискретных фазовращателей, первый из которых подключен к выходу второго дискретного фазовращателя, а последний к первому входу смесителя, а также m — 1 последовательно соединенных дискретных фазовращателей, первый иэ которых подключен к выходу третьего дискретного фазовращателя, а последний — к второму входу смесителя, управляющие входы первой и второй дополнительных цепочек из m-1 дискретных фазовращателей подключены соответственно к прямому и инверсному выходам дополнительно введенных m — 1 счетчиков, входы которых подключены к соответст-. вующим по индексу m-1 фазовращателям на

2 л/m, первый из которых подключен к входу первого счетчика, а остальные соединены последовательно.

1807422

%®

О, всем

Я г М

1 1

I у о r - firm т© i, 4

1807422 а о

Qua

5 О

Фиг.5

Фиг. 7 "

Фиг. б

Составитель М. Батурин

Техред М.Моргентал

Редактор Т, Федотов .

Корректор Л. Пилипенко

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

Заказ 1378 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и oTKphlTH$IM при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5