Устройство для совместного измерения флуктуации амплитуды и частоты колебаний

Устройство для совместного измерения флуктуации амплитуды и частоты колебаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i ii871100

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистические

Ресниублик (6 ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 04.01.80 (2!) 2870174/18-21 с присоединением заявки М— (23)Приоритет(5I)M. Кл.

6 О1 R 29/00

) Ьеудврстванний камнтет

СССР не делам нзобретеннй н ютнритнй

Опубликовано 07.10.81. бюллетень № З7

Дата опубликования описания 09. 10 81 (53) УДК 621.317. . 616 (088. 8) А. В. Мулеванов, В. Г. Осипенко, В. П. Полященко и Н. М. Кузнецов (72) Авторы изобретения г

Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д.Калмыкова (7!) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОВМЕСТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ФЛУКТУАЦИЙ АМПЛИТУДЫ И ЧАСТОТЫ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к области радиотехнических измерений и предназначено для измерения временных флуктуаций амплитуды, частоты (фазы) колебаний и коэффициента корреляции между амплитудными и частотными флуктуациями в условиях отсутствия опорного генератора.

Известно устройство для измерения амплитудных и частотных флуктуаций сигнала !1), содержап1ее смеситель, на первый вход которого подается исследуемый сигнал через линию задержки, а на второй. вход — через фазовый модулятор, при этом выход смесителя подключен к двум параллельным ка- калам, каждый из которых содержит последовательно соединенные полосовой фильтр и амплитудный детектор, кроме того, умножитель частоты подключен своим выходом ко второму входу одного

20 из амплитудных детекторов, а выход задающего генератора подключен ко второму входу фазового модулятора, ко входу умножителя частоты и второму входу другого амплитудного детектора, при этом выходы амплитудных детекторов являются выходами устройства.

Известное устройство характеризуется низкой точностью измерения, которая обусловлена собственными фпуктуациямн амплитуды и частоты колебаний задающего генератора, нестабильностью (температурной, временной и т.д.)параметров неидентичиых измерительных каналов, один из которых содержит линию задержки, а другой — фазовый модулятор. Кроме того, этр устройство не позволяет проводить измерение коэффициента корреляции между амплитудными и частотными флуктуациями исследуемого сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для совместного измерения фазовых и амплитудных флуктуаций (2 ) содержащее.два фазовых детектора, которые отличаются полярностью включе8711 ния нелинейных элементов, электроннолучевую трубку (ЭЯГ).и регулируемый фазовращатель, при этом входной исследуемый сигнал одновременно поступает через соответствующий фазовый детектор на горизонтальные и вертикальные отклоняющие пластины ЭЛТ, опорный же сигнал подается на второй . вход одного фазового детектора непосредственно, а на второй вход другого фазового детектора — через регулируемый фазовращатель. При наличии амплитудных и фазовых флуктуаций исследуемого сигнала на экране ЭЛТ наблюдается эллипс рассеивания, по геометрическим размерам которого определяются амплитудные и частотные флуктуации исследуемого сигнала, а также коэффициент корреляции между амплитудными и частотными флуктуа20 циями °

Это устройство имеет узкий частотный диапазон и низкую точность измерения, обусловленные применением фазовых детекторов.

Ограничение частотного диапазона обусловлено тем, что в фазовых детекторах происходит сравнение постоянной фазы, а значит и частоты опорного напряжения с непрерывно изменяющейся фазой, а значит и частотой входного исследуемого сигнала, приводящее к неинформативной флукту— ации во времени (биению ) выходных напряжений фазовых детекторов, а значит и к флуктуации во времени эллипса рассеивания на экране ЭЛТ.

Точность измерения ограничена тем, что выходные напряжения фазовых детекторов получают, кроме того, допол40 нительные амплитудные приращения за, счет нестабильности амплитуды и фазы, самих опорных напряжений, которые обусловлены нестабильностью амплитуды и частоты внешнего опорного генера45 тора и нестабильностью (температурной, временной,...) параметров регулируемого фазовращателя, приводящие к дополнительным неинформативным флуктуациям эллипса рассеивания на экране ЭЛТ

Целью изобретения является расшире.ние частотного диапазона и повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в устройство для совместного измерения фпуктуаций амплитуды и частоты колебаний содержащее электроннолучевую. трубку, введены два измерительных канала, под00 4 ключенные своими входами ко входу устройства, выходами — к соответствующим горизонтальным и вертикальным пластинам ЭЛТ, при этом каждый измерительный канал содержит последовательно соединенные блок дифференцирования и блок выделения огибающей, причем в одном из каналов блок дифференцирования инвертирующий.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведены сквозные амплитудночастотные характеристики измерительных каналов, на фиг. 3 приведены осциллограммы, поясняющие работу устройства.

Устройство для совместного измерения флуктуаций амплитуды и частоты колебаний содержит (см. фиг. 1) блок

1 дифференцирования и блок 2 дифференцирования с инвертированием знака переменной составляющей продифференцированного сигнала, подключенные своими входами ко входу устройства, блоки 3 и 4 выделения огибающей, входы которых подключены к выходам соответствующих блоков 1 и 2 дифференцирования и электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 5, которая подключена вертикально отклоняющими пластинами к выходу одного блока 3 выделения огибающей, а горизонтально отклоняющими пластинами — к выходу другого блока

4 выделения огибающей.

Блоки 1 и 2 дифференцирования представляют собой дискриминаторы — линейные четырехполюсники, которые имеют в пределах эффективной ширины спектра входного исследуемого сигнала оди-. наковой крутизны линейные, но противоположного знака наклонные амплитудно-частотные характеристики. В качестве блоков 1 и 2 дифференцирования могут использоваться простые и сложные колебательные контуры, фильтры, резонаторы и т. д. При этом, для реализации блока 1 дифференцирования должен использоваться положительный (отрицательный ) склон амплитудно-частотной характеристики дискриминатора, а для реализации блока 2 дифференцирования с инвертированием знака переменной составляющей продифференцированного сигнала должен использоваться отрицательный (положительный ) склон -амплитудно-частютной характеристики дискриминатора.

Блоки 3 и 4 выделения огибающей могут быть выполнены в виде двух25

5 87! полупериодных пиковых детекторов в виде синхронных детекторов или в виде двухтактных преобразователей огибающей высокочастотного колебания в ступенчатую функцию.

Электроннолучевая: трубка (ЭЛТ)

5 может быть использована с электростатическим отклонением луча и совместно с усилителями вертикально.го и горизонтального отклонения для увеличения чувствительности.

Работает устройство следующим образом.

Входной исследуемый сигнал поступает одновременно на входы двух измерительных каналов (см. фиг. 1).

Сквозные амплитудно-частотные характеристики этйх каналов показаны на фиг. 2. Рабочая область измеряемых частотных флуктуаций сигнала лежит

20 в пределах от Ц)4 до (1 (cM. фиг.2) .

Если на вход устройства не подается сигнал, то луч на экране ЭЛТ устанавливается в точку "0" (фиг. За)..

Если на вход устройства подается монохроматическнй сигнал, который не имеет ни амплитудных, ни частотных флуктуаций

= Aî s nU)>t, то напряжение на вертикально откло30 няющих пластинах ЭЛТ будет равным

0, а напряжение на горизонтально отклоняющих пластинах ЭЛТ будет равным 0 (фиг.2). Поэтому луч на экране ЭЛТ установится в точку А(фиг.За).

При изменении частоты входного сигнала от 0Ц1 доМ луч на экране ЭЛТ будет. перемещаться по линии ВС, если при этом амплитуда входного сигнала будет постоянна.

Если входной сигнал устройства имеет только частотные флуктуации

= Assn (yt +q (t)) то на экране ЭЛТ наблюдается изображение отрезка h h как показано на фиг. Зб. По линейным или угловым раз- 45 мерам отрезка b,h определяются частотные флуктуации исследуемого сигнала.

1Если входной сигнал устройства имеет только флуктуации амплитуды

О () = А 11+Ы(с)g° . slnu t то на экране ЭЛТ наблюдается изображение радиального отрезка 5К, как показано на фиг. Зв. По линейному размеру радиального отрезка определяются амплитудные флуктуации входного сигнала.

Так как амплитудные флуктуации входного исследуемого сигнала не при100 6 водят к угловым отклонениям радиального отрезка Д К, то чувствительность измерения фазовых флуктуаций не зависит от уровня амплитудных флуктуаций входйого сигнала.

Если входной сигнал устройства имеет амплитудные и частотные флуктуации

Up(t) = А0 1 +Q(t)j 51ПЬе+Ч(t)) то на экране ЭЛТ наблюдается иэображение эллипса рассеивания, как показано на фиг. 3 r. По радиальному размеру эллипса К определяются ампли-, тудные флуктуации сигнала, а по линейным или угловым размерам эллипса

g L определяют частотные флуктуации сигнала.

По характеру иэображения эллипса рассеивания можно судить еще и о степени корреляционной связи между амплитудными и частотными флуктуациями . исследуемого сигнала. Коэффициент с корреляций выражается через геометрические размеры эллипса рассеивания в - ф /цЦ

Р 4+(Ьа/Ю где а и Ь - малая и большая полуоси эллипса рассеивания.

Использование новых элементов: двух блоков дифференцирования, причем один из них производит дифференциро- вание с инвертированием, двух блоков выделения огибающей и установление новых связей выгодно отличает предлагаемое устройство от прототипа, так как это позволяет расширить частотный диапазон измеряемых частотных флук-, .туаций сигнала и одновременно увеличить точность измерения.. В прототипе для обеспечения измерений в диапазоне частот необходимо было использовать набор опорных напряжений на разные частоты. В предлагаемом же устройстве диапазонность измерений обеспечивается в пределах линейных участков сквозных амппитудночастотных характеристик измерительных каналов (см. фиг. Зг) без какои-либо перестройки. Если появится необходимость в расширении или смещении диапазона измерения частотных флуктуаций, то достаточно будет перестроить (вручную яли автоматически) блоки дифференцированияя .

Отсутствие в предлагаемом устройстве образцового опорного напряжения или генератора значительно упрощает устройство и его эксплуатацию, значительно уменьшается его себестоимость, 871 что в конечном итоге приводит к поо ложительному экономическому эффекту, так как стоимость образцового опорного генератора во много pas превышает стоимость самого устройства.

Кроме того, предлагаемое устройство позволит расширить сферу приме нения и круг решаемых с его помощью задач, что приведет к повышению тактико-технических характеристик и технико-экономических и эксплуатационных показателей.

1ОО 8 частотного диапазона и повышения точности измерений, в него введены два блока дифференцирования, один из которых инвертирующий, подключенные своими входами ко входу устройства и два блока выделения огибающей,соединенные своими входами с выходом соответствующего блока дифференцирования, а выходами — один с вертикально отклоняюшими пластинами, а другой— с горизонтально отклоняющими пластинами электроннолучевой трубки..

Формула изобретения

Устройство для совместного измерения флуктуаций амплитуды и частоты колебаний, содержащее электроннолучевую трубку, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 646271у кл. G 01 R 29(00, 1973.

2. Готсбан С. М. Иетоды совместного измерения фазовых и амплитудных флуктуаций. Труды ВНИИТВЧ, вып. 9., 1968, с. 170-180.

871100 к / ю

Фю.Р

Составитель С. Морозов

Редактор Н. Коляда Техред А.Вабинец Корректор С.Шекмар

Заказ 8430/!8 Тирам 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Умгород, ул. Проектная, 4