SU1288627A1 - Панорамный измеритель частотных характеристик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике. Цель изобретени  - повышение быстродействи  и динамического диапазона измерений измерителей частотных характеристик. Измеритель содержит индикатор 1, генератор (Г) 2 и датчик-преобразователь 3 измерительной информации. Г 2 состоит из блока 13 ввода-вывода , блоков 14 и 15 цифро-аналоговой перестройки, генератора 9 перестраиваемой частоты, перестраиваемого умножител  10 частоты, коммутатора 11 поддиапазона и детектора 12 выходного уровн . Индикатор 1 включает из- мерительньш преобразователь 5,коммутатор 6 каналов, аналого-цифровой преобразователь 7 и цифровое управ- л юще-вычислительное устройство 8. Введение переключаемого фильтра 16 и коммутатора 17 поддиа азонов позвол ет повысить уровень сигнала на входе перестраиваемого умножител  10 частоты выше уровн  его насыщени  на первой гармонике. За счет этого повьшаетс  уровень высших гармоник на выходе перестраиваемого умножител  10 частоты и уровень сигнала на выходе Г 2. Кроме того, повышаетс  средн   скорость перестройки всего диапазона частот Г 2. 1 ил. с 9 (Л ю 00 00 05 to -v3

Description

Р1эобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано в панорамных широкодиапа- зоиных измерител х частотных характеристик (№fX) радиоустройств.

Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  и динамического диапазона измерений ИЧХ.

Указанна  цель достигаетс  за счет того, что перва  гармоника сигнала на входе перестраиваемого умножител  частоты подаетс  на выход генератора через переключаемьш фильтр и дополнительньм коммутатор поддиапазонов , а умножитель частоты настраиваетс  лишь на высшие гармоники входного сигнала. Это позвол ет повысить уровень сигнала на входе умножител  частоты выше уровн  его насьпдепи  на первой гармонике, за счет этого повысить уровень высших гармоник на его выходе и уровень сигнала па выходе генератора, и, следовательно, повысить динамический диапазон измерени  ИЧХ.

Кроме того, за счет сокращени  диапазона частот калибровки закона перестройки п самой перестройки инерционного умножител  частоты по вл етс  возможность повысить среднюю скорость перестройки всего диапазона частот генератора и тем повысить быстродействие измерений ИЧХ.

На чертеже представлена структурна  схема ИЧХ.

Панорамный ИЧХ содержит соединенные в кольцо индикатор 1, генератор 2 и Датчик-преобразователь 3 измерительной информации с подключенным объектом 4 измерени . Индикатор 1 включает в себ  последовательно соединенные измерительный преобразователь 5 (ПИ), коммутатор 6 каналов, а аналого-цифровой преобразователь (АПП) 7 и цифровое управл юще-вычислительное устройство (ЦУВУ) 8.

Генератор 2 включает в себ  последовательно соединенные генератор 9 перестраиваемой частоты (ГПЧ), перестраиваемый умножитель 10 частоты, коммутатор 11 поддиапазонов и детектор 12 выходного уровн , а также блок 13 ввода-вывода (БВВ), выходы которого шинами сигналов данных и управлега-ш подключены к входам первого 14 и второго 15 блоков цифро- аналоговой перестройки (БЦАП), выходы блока 14 подключены к управл ющим входа фильтра 16, коммутатора

5

0

5

17, коммутатора 11 и генератора 9, выход второго БЦЛП 15 подключен к входу перестройки умножител  10.

Первый сигнальный вход комнутатора 11 через умножитель 1.0 подключен к первому выходу ГПЧ 9 сигнала перестраиваемой частоты от f до 2f, первый выход ГПЧ 9 через переключаемый фильтр 16 и второй коммутатор

17 поддиапазонов подключен к второму сигнальному входу коммутатора 11. Второй выход ГПЧ 9 с сигналом перестраиваемой промежуточной частоты fpi соединен с входом БВВ 13, другие входы-выходы которого соединены с соответствующими входами-выходами ЦУВУ 8. Второй сигнальньм вход второго коммутатора 17 подключен к третьему выходу ГПЧ 9 сигнала перестраиваемой частоты от f до fj, причем

fi /2.

От ЦУВУ 8 к узлам генератора 2

через БВВ 13 по шинам подвод тс  цифровые импульсные сигналы данных, адресов и управлени  (выйорка устройства , запись и считывание информации данных по выбираемьм адресам в генераторе 2). Эти сигналы служат дл  управлени  функци ми генератора 2. По тем же шинам ЦУВУ 8 принимает через БВВ 13 от генератора 2 информацию в цифровой форме о значении частоты f и сигналы выполнени  команд управлени . Кроме того, ЦУВУ 8 управ5 л ет также работой всех узлов индикатора 1, выполн ет логические операции процессом измерени  и операции обработки его результатов, которые вывод тс  на экран ЭЛТ индикатора 1 в цифровой и графической формах.

Блок БВВ 13 включает в себ  триггерный счетчик частоты fp,j, шинный формирователь дл  передачи сигналов шины данных от ЦУВУ 8 на ши ны данных к БЦАП 14 и 15 и сигналов с выходов счетчика частоты рц к ЦУВУ 8, а также дешифратор со схемой управлени  на стандартных цифро- вых микросхемах, которые под действием сигналов шины адресов распредел ют сигналы управлени  от ЦУВУ 8 на шины управлени  к узлам БВВ 13, БЦАП 14 и 15.

БЦАП 14 включает в себ  запоми5 нающий регистр данных с цифроаналого- вым преобразователем дл  формирова- ни  напр жени  перестройки частоты ГПЧ 9 и запоминаюш;ий регистр данных дл  передачи по выходной шине БЦАП

0

0

0

14 сигналов переключени  цепей в ГПЧ 9, фильтре 16 и коммутаторах 11 н 17 при переключении поддиапазонов частот генератора 2.

БЦАП 15 включает в себ  запомина- ющий регистр данных с последовательно соединенными цифроаналоговым преобразователем и преобразователем напр жени  в ток дл  формировани  тока перестройки катушки электромагнита умножител  10 и его частоты, а также запоминающий регистр данных дл  переключени  цепей преобразовател  напр жени  в ток с целью выбора рабочей гармоники умножител  10.

ГПЧ 9 включает в себ  задающий электрически перестраиваемый генератор , например, с помощью варикапа в диапазоне частот . Этот генератор охвачен след щей системой частотно автоподстройки частоты, использующей преобразование вниз диапазона частот f в диапазон частот ./2 с помощью смесител  и генератора фиксированной частоты (не показаны). Сигнал перестраиваемой промежуточной частоты f системы автоподстройки св зан линейной функцией с частотами поддиапазонов 5/2 и , Часть сигнала час- тоты f подаетс  на второй выход ГПЧ 9 дл  измерени  ее счетчиком частоты в БВВ 13 и передачи результата измерени  в ЦУВУ 8.

Поддиапазоны частот f,-fj/2 и f ,j /2-f2 в ГПЧ 9 суммируютс  и сигнал суммарного диапазона частот f подаетс  на третий выход ГПЧ 9. На первый выход ГПЧ 9 подаетс  сигнал удвоенной (с помощью удвоител  частоты) частоты задающего генератор в диапазоне частот f-j. -2f,j .

Умножитель 10 построен на диоде с накоплением зар да с выходным перестраиваемым ферритовым фильтром на гиромагнитном резонаторе. Резонанс- на   частота фильтра умножител  10 перестраиваетс  током из БЦАП 15, который подводитс  к катушке электромагнита умножител  10. На выходе ум- ножител  10 формируетс  сигнал в диапазоне частот n( ) с частотами гармоник п (где ,3,...) сигналов

fr2f..

Коммутаторы 11 и 17 поддиапазонов выполнены на pin-диодах. Под действием сигналов переключени  из БЦАП 1 по команде из ЦУВУ В коммутаторы 11 и 17 подключают к выходу генератора

2 сигналы с частотами CL. или n(). Детектор 12 выходного уровн  строитс  по известным схемам . Фильтр 16 представл ет собой фильтр полосовой либо нижних частот элементы которого переключаютс  с помощью pin-диодов в процессе перестройки частоты генератора 2 дл  переключени  полосы пропускани  или частоты среза с целью фильтрации побочных нерабочих колебаний,

Датчик-преобразователь 3 вырабатывает сигналы с частотой генератора 2 с измерительной информацией об измер емых параметрах объекта 4 и преобразует их без искажени  измерительной информагщи в сигналы фиксированной частоты настройки преобразовател  5 в индикаторе 1. Состав, структура и схема соедине1Н1  датчика-преобразовател  3 завис т от типа параметров и характера измер емого объекта . Так, например дл  измерени  частотных характеристик модулей ко- эффициентов отражени  и передачи пассивного четырехполюсника датчик-преобразователь может быть выполнен в виде последовательного соединени  основных каналов направленных ответ- зрителей падающей, отраженной и про- ход щей волн с конечной согласованной нагрузкой. Вход такого соединени  подключаетс  к выходу генератора 2; а вторичные каналы всех трех направленных ответвителей через детекторные головки подключаютс  раздельно к входам индикатора 1. В разрыв соединени  между ответвител ми отраженной и проход щей волн включаес  объект 4 измерени .

ПИ 5 содержит m каналов (на чертеже три) усилени  сигналов низкой частоты с информацией об измер емом параметре объекта (поступают с выходов датчика-преобразовател  3), нормирователи их амплитуды с помощью электрически управл емых аттенюаторов и детекторы дл  выделени  измерительной информации на посто нном токе. Выходы каналов ПИ 5 с помощью коммутатора 6 каналов выполненного на микросхемах электрически управл емых интегральных ключей , в определенной последовательности подключаютс  к сигнальному входу АЦП 7, служащего дл  преобразовани  сигналов посто нного тока с измерительной информацией в цифровые информационные сигналы. Управление

5

функци ми пи 5 (нормирование амплитуды в каналах), коммутатором 6 (выбор каналов) и АЦП 7 (организаци  преобразовани  и считывание информации ) выполн етс  ЦУВУ 8 по шинам управлени .

Панорамный ИЧХ работает следующим- образом.

Оператором с передней панели (не показана) индикатора 1 задаютс  час тоты полосы перестройки: начальна  f .

f И конечна 

ЧС1Чrun

Рассмотрим случай, когда г

f ,/2 и „ значений f „цц и f „

2nf,j. После задани 

ЦУВУ 8 с помощь блоков БВВ 13, БЦАП 14 с учетом информации о частотах .€„;, установит такие пределы перестройки частоты на третьем выходе ГПЧ 9, чтобы ее

значение мен лось от f до

f,/2.

Затем ЦУВУ 8 выполнит калибровку закона перестройки умножител  10 следующим образом. На первом выходе ГПЧ 9 ЦУВУ 8 с помощью блоков БВВ 13 и БЦАП 14 устанавливает частоту 2f . Затем ЦУВУ 8 с помощью ББВ 13 по- даст на входы БЦАП 15 сигнал дл  выбора второй гармоники умножител  10 и максимальный код данных дл  установки резонансной частоты fy умножител  10 выше значени  2f 4f,j . Затем код данных на входах БЦАП 15 последовательно уменьшаетс , уменьша  частоту настройки fy , котора  приближаетс  к частоте fj- Напр жение на выходе детектора 12 при это измен етс  по закону резонансной кривой фильтра умножител  10. Это напр жение по команде от ЦУВУ 8 поступает через коммутатор 5 каналов и АЦП 7 к ЦУВУ 8 дл  определени  и запоминани  koдa данных В„ , при котором умно ситель 10 настроен на мак- .симальное значение основного резонанса на частоте . Затем описанные операции калибровки повтор ютс  па частоте ii (или на любых заранее заданных значени х в интер- вале 2fj -4f2 и запоминаетс  код

R

мми

Описанна  процедура калибровки выполн етс  на всех рабочих гармониках п(п-2,3,...) умножител  10, попадающих в заданную оператором полосу перестройки f,, кон Затем рассчитываютс  и запоминаютс  коды В а дл  установки резонансных частот настройки умножител  10 на гармоники п точек частоты ГПЧ 9 f в

интервале r(). При этом принимаетс  линейный закон перестройки умножител  10 на участказ частот 2f -4f ,.. .nf -2nf,j . Коды Bh дл  настройки умножител  10 на частоты nfj. вычисл ютс  по формуле

г, -R J (.eut l%Kl5u.t3®- l (nf -nf )

БП .с ()

- + ()/f ,-Б„

макс

На этом калибровка закона пЪре- стройки частоты умножител  10 закан 5 чиваетс  и начинаетс  периодическа  перестройка частоты генератора 2 путем периодической установки заранее заданного количества равномерно распределенных в полосе fjjg кои точек

20 частоты, начина  со значени  f в

нач

5

сторону приближени  к

Производитс  это следующим образом .

Под действием сигнала из ЦУВУ 8 через БВВ 13, БЦАП 14 коммутатор 11 подключает к выходу генератора 2 выход умножител  10. Затем ЦУВУ 8 с помощью БВВ 13 и БЦАП 14 устанавливает первую точку частоты ГПЧ 9 на 0 первом выходе 2f, ас помощью БВВ -13 и БЦАП 15 выбирает максимальный рабочий номер гармоники п умножител  10 и подает в БЦАП 15 рассчитанный

при калибровке код данных В

соот35 ветствующий настройке умножител  10 на частоту п2,.

Затем последовательно подобным образом устанавливаютс  точки частоты , попадающие в участки частот от включающие п гармоник

при п 9 2. После этого коммутаторы 11 и 17 включшотс  так, чтобы подать на выход генератора 2 сигнал с первого выхода ГПЧ 9, и про- 45 изводитс  установка точек частоты в

40 2nf, до 2f, частот 2f,j-f,j

участке от 2f до

f , , причем при достижении некоторого заданного значени  частоты производитс  переключение полосы пропускани  или частоты среза

50 фильтра 16 дл  ослаблени  нерабочих колебаний в спектре сигнала. Затем коммутаторы 11 и 17 включаютс  так, чтобы подать на выход генератора 2 сигнал с третьего выхода ГПЧ 9, и

55 производитс  установка точек частоты

в участке от f до

f,/2.

После обратного хода процесс перестройки повтор етс . Сигнал перестраиваемой частоты поступает на вход

объекта А и датчик-преобразователь 3 вырабатывает сигналы с информацией об измер емых параметрах с частотой настройки индикатора 1. Эти сигналы усиливаютс , нормируютс , детектируютс  в roi 5, проход т через коммутатор 6, преобразуютс  в цифровую форму в АЦП 7 и после цифровой обработки в ЦУВУ 8 вывод тс  на экран индикатора 1 в виде кривых и цифро- знаковых символов.

Формул;а из-обретени 

Панорамньй измеритель частотных характеристик, содержащий соединенные в кольцо индикатор, генератор и датчик-преобразователь измерительной информации, причем индикатор включает в себ  последовательно соединенные измерительный преобразователь , коммутатор каналов, аналого- цифровой преобразователь и цифровое управл юще-вычислительное устройство , выходы управлени  которого подключены к входам управлени  аналого- цифрового преобразовател , коммутатора каналов и измерительного преобразовател , а генератор включает в себ  последовательно соединенные генератор перестраиваемой частоты, перестраиваемый умножитель частоты, коммутатор поддиапазонов, выход которого  вл етс  выходом генератора, и детектор выходного уровн , выход

Составитель В.Новоселов Редактор А.Шандор Техред М.Ходаиич Корректор С.Шекмар

Заказ 7804/44 Тираж 752Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

5

которого соединен с одним из входов коммутатора каналов индикатора, а также блок ввода-вывода, первые вхоу ды которого  вл ютс  входом генератора , а выходы подключены через первый блок цифроаналоговой перестройки к входам генератора перестраиваемой частоты и к входу управлени  коммутатора поддиапазонов и через второй блок цифроаналоговой перестройки - к входу перестройки перестраиваемого умножител  частоты, причем второй вход блока ввода-вывода соединен с вторым выходом генератора перестраиваемой частоты, отличающийс  тем, что, с целью повышени  быстродействи  и дин амичес- кого диапазона измерений измерител  частотных характеристик, в него введены последовательно соединенные переключаемые фильтр и второй коммутатор поддиапазонов, входы переключени  которых подключены к выходной шине сигналов переключени  пер- вого блока цифроаналоговой перестройки , сигнальный вход переключаемого фильтра подключен к первому выходу генератора перестраиваемой частоты, третий выход которого подключен к второму сигнальному входу второго коммутатора поддиапазонов, выход которого соединен с вторым сигнальным входом первого коммутатора поддиапазонов .

0

0

Claims (1)

1. Формула из-обретения

   Панорамный измеритель частотных характеристик, содержащий соединенные в кольцо индикатор, генератор и датчик-преобразователь измерительной информации, причем индикатор включает в себя последовательно соединенные измерительный преобразователь, коммутатор каналов, аналогоцифровой преобразователь и цифровое управляюще-вычислительное устройство, выходы управления которого подключены к входам управления аналогоцифрового преобразователя, коммутатора каналов и измерительного преобразователя, а генератор включает в себя последовательно соединенные генератор перестраиваемой частоты, перестраиваемый умножитель частоты, коммутатор поддиапазонов, выход которого является выходом генератора, и детектор выходного уровня, выход которого соединен с одним из входов коммутатора каналов индикатора, а также блок ввода-вывода, первые вхо-у ды которого являются входом генера5 тора, а выходы подключены через первый блок цифроаналоговой перестройки к входам генератора перестраиваемой частоты и к входу управления коммутатора поддиапазонов и через вто10 рой блок цифроаналоговой перестройки - к входу перестройки перестраиваемого умножителя частоты, причем второй вход блока ввода-вывода соединен с вторым выходом генератора 15 перестраиваемой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и динамического диапазона измерений измерителя частотных характеристик, в него

   20 введены последовательно соединенные переключаемые фильтр и второй коммутатор поддиапазонов, входы переключения которых подключены к выходной шине сигналов переключения пер³³ вого блока цифроаналоговой перестройки, сигнальный вход переключаемого фильтра подключен к первому выходу генератора перестраиваемой частоты, третий выход которого подключен к вто3® рому сигнальному входу второго коммутатора поддиапазонов, выход которого соединен с вторым сигнальным входом первого коммутатора поддиапазонов.