Способ измерения нелинейности передаточной характеристики амплитудного детектора

 

Изобретение относится к области радиоэлектронных измерений и может быть использовано при контроле параметров амплитудных детекторов. Цель изобретения - повышение точности контроля нелинейности передаточной характеристики амплитудных детекторов. Способ контроля нелинейности передаточной характеристики амплитудного детектора реализован в устройстве. На вход контролируемого амплитудного детектора через комплексное сопротивление 2 связи поступает переменное напряжение от высокочастотного генератора 1. При помощи электронного ключа 11 подключается LC-контур, образованный катушкой 3 индуктивности, конденсатором 4 переменной емкости, модулирующими варикапами 5. Емкость последних изменяется модулятором 6. Амплитуда низкочастотной огибающей на LC-контуре измеряется при помощи детектора 8 огибающей, усилителя 9 низкой частоты и низкочастотного прецизионного линейного детектора 10. По измеренным значениям рассчитывается нелинейность передаточной характеристики амплитудного детектора 7 по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИ)( социАлистичесни)(РЕСПУБЛИН (19) (11) P1) 4 G 01 R 31/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ по изОБРетениям и ОтнРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

ИЗОБРЕ 1"ЕНИЯ точной характеристики амплитудного детектора реализован в устройстве. ,На вход контролируемого амплитудного детектора 7 через комплексное сопротивление 2 связи поступает переменное напряжение от высокочастотного генератора 1 . При помощи электронного ключа 11 подключается ЬС-контур, образованный катушкой 3 индуктивности, конденсатором 4 переменной емкости, модулирующими варнкапами 5.

Емкость последних изменяется модулятором 6. Амплитуда низкочастотной огибающей на I.(;-контуре измеряется при помощи детектора 8 огибающей, усилителя 9 низкой частоты н низкочас"-. тотного прецизионного линейного детектора 10. По измеренным значениям рассчитывается нелинейность передаточной характеристики амплитудного детектора 7 по формуле, приведенной в описании изобретения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (56) Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения.— М.: Радио и связь, ) 986, с. 430.

Куликовский A.À. Справочник по радиоэлектронике.-M.: Госэнергоиздат, т.2, l 968, с. 414. (54) -СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ НЕЛИНЕЙНОСТИ

ПЕРЕДАТОЧНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АМПЛИ. ТУДНОГО ДЕТЕКТОРА (57) Изобретение относится к области радиоэлектронных измерений и может быть использовано при контроле параметров амплитудных детекторов. Цель изобретения — повышение точности контроля нелинейности передаточной характеристики амплитудных детекторов.

Способ контроля нелинейности переда(21) 4273502/24-21 (22) 25.05.87 (46) 07.05.89. Бюл. Ф 17 (72) Ю.В. Подгорный (53) 621,31 7.799(088.8) 4 19 А1

14781 69

Z т I+3Х где

Ь

I дА d+ d Q x g (3) А1д1 (3)

+,...„

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения передаточной характеристики амплитудных детекторов, имеющих применение как в высокочастотных вольтметрах, так и в других измерительных приборах, например измерителях диэлектрических характерис" тик, измерителях глубины амплитудной 10 модуляции, Цель изобретения — повышение точности измерения.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего 15 способ.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1, комплексное сопро° тивление 2 связи, LC-контур, образованный параллельно соединенными катуш-20 кой 3 индуктивности, конденсатором 4 переменной емкости, модулирующими варикапами 5, связанными с модулятором 6, контролируемый амплитудный детектор 7, детектор 8, огибающей

25 усилитель 9 низкой частоты, низкочастотный прецизионный линейный детектор 10, и ключ 11. LC-контур че" риаз ключ 11 связан с входами контролируемого амплитудного детектора 7 и детектора 8 огибающей, выход ко. торого через усилитель 9 низкой частоты соединен с низкочастотным прецизионным линейным детектором 10.

Сущность способа заключается в 35 следующем.

Амплитуда напряжения (17) на контуре определяется модулем коэффициента передачи (А), являющегося функцией параметров измерительной схемы. 40

А =* ", (1) Максимум напряжения íà LC-контуре

dA имеет место при О, т.е. как следует иэ выражения (3), при

I-И LC -(xQL)/(r + x )

У вЂ”. п араме т р п ри ре з оная с ной емкоости иС, Откуда следует выражение для резонансной емкости а L ca(r+x ) где Z, — сопротивление связи, в общем случае комплексное, г — активная составляющая сопротивления связи (внутреннее сопротивление генератора 1) ю х — реактивная состанляющая сопротивления св яз и,п ри емкостной связи 1

Q CÑÂ

Z „ — полное сопротивление LC-контура;

E — амплитуда напряжения генератора.

С учетом принятых обозначений мож" но получить следующее выражение для коэффициента передачи:

I х

A (1 + Ig) +xg + 22 +

QL х + r (2) 1 — co ?.С, и индуктивность катушки 3; полная емкость в, контуре, ранная сумме емкостей конденсатора 4 переменной емкости и модулирующих варикапов 5; проводимость, эквивалентная потерям в элементах параллельного LC-контура (в основном в катушке индуктивности -д„).

Первая производная модуля коэффициента передачи по емкости - крутизна резонансной характеристики

onределяется выражением

Значение емкости контура, соответствующее симметричной его расстройке относительно резонанса, можно записать как

С - CI +АС, где 5C - отклонение емкости контура от резонансного значения.

После подстановки (4) в (5), а результирующего выражения в (2) и (3)поаЬ 1 г Р

А — + (И LLC) j (6) Ом

14781б9 где Q „— добротность нагруженного параллельного LC-контура

-1 - 1 (д1 (4 gь)! (7) а коэффициент (дЕ/ -fr + x характериэует степень связи LC-контура с генератором, и

dC

+УЬС(г 4х ) А . (8)

Модулятор 6 периодически изменяет емкость модулирующих нарикапон 5 на неличину Сщ. Вследствие неравенства коэффициентов передачи при двух значениях емкости модулирующих варикапов 5, высокочастотное напряжение на LC-контуре модулируется по амплитуде. Если изменение емкости модулирующих варикапов удовлетворяет 20

1 условию С ((,, то амплитуда (н модуляции высокочас.тотного напряжения на контуре пропорциональна первой производной модуля коэффициента 25 передачи уре

1 м Е

1) Цэ р (1 О) где р — коэффициент пропорциональности (11)

2Я С„(г + x ) 40

Таким образом, при замкнутом плече ll амплитудно-модулированное нысокочастотное напряжение поступает на входы исследуемого амплитудного детектора 7 и детектора 8 огибающей.

При этом на выходе амплитудного детектора 7 присутствует. постоянное напряжение, уровень которого иэ-за нелинейности начального участка передаточной характеристики детектора отличается на величину QU от амплитуды высокочастотного напряжения на

LC-контуре (на входе амплитудного детектора 7) . Детектор 8 огибающей выделяет огибающую амплитудно-модулированного высокочастотного напряU> 0,5Š— С„, ° (9)

dA

Иэ уравнений (9), (8) и (1) следует выражение, связывающее откло- 30 нение 6 С емкости контура от резонанс1 ного значения с амплитудами высокочастотньм напряжений на контуре (U) и выходе генератора (Е) и глубиной модуляции (Uö) напряжения íà LC-конжения н» I,С-контуре, которая затем усиливается усилителем 9 низкой частоты и детектируется низкочастотным прецизионным линейным детектором IО.

Выпрямленные амплитудным детектором 7 и низкочастотным прецизионным линейным детектором I О напряжения измеряются вольтметром постоянного тока. Далее ключ 11 размыкается и при отключенном контуре измеряется постоянное напряжение на выходе амплитудного детектора, отличающееся от амплитуды Е напряжения генератора на ту же величину AU1 обусловленную нелинейностью начального участка передаточной характеристики амплитуд" ного детектора 7.

° Затем напряжение на выходе генератора уменьшают (примерно в два раза) и повторяют ранее выполненные измерения соответственно при замкнутом и разомкнутом ключе Il.

В соответствии с формулой (I 0) вычисляют параметры: для lip pBQI случая

=1 для второго случ а я )

l?C, = à — +-"-, (13)

U=z где 6„, и U измеренные амплитуды

М огибающей при замкнутом ключе II, U< и U» — измеренные вь)прямленнь)е напряжения на выходе контролируемого

1 амп л итуд ног о д е тек- с тора 7 при замкнутом ключе 11 и при разомкнутом ключе 11 соответственно.

Если амплитудный детектор 7 линейный, т.е. 6,U = О, то должник?выполняться равенство

Ьс ЬС2

Если бU 4 О (характеристика амплитудного детектора нелинейна), То ьс,Ф ьс

Выразив значения выпрямленных напряжений через истинные значения амплитуд и абсолютную погрешность L(,.U амплитудного детектора 7 и разделив уравнение (! 2) на (13), получим

ЬС "(Е -AU ) (KU -I?U) 1

СС (U — I?U ? (КŠ— ЫЮ} К

5 14781 где К вЂ” отношение второго (уменьшенного) значения амплитуды напряжения генератора к исходному

5 .Е и U — исходные значения амплитуд напряжения на входе амплитудного детектора 7 соот-. ветственно при разомкнутом и замкнутом ключе 11 10

KE иКП вЂ” уменьшенные значения амплитуд напряжения на входе детектора соответственно при разомкнутом и замкнутом ключе 11. 15

1 — —

AU

ЬС» Е

8С Ь и 1

КЕ

Аи

КЕ ю) -

ЬУ вЂ” 1 (— ) (E

ЬU 1

KE (1 6) 1 2

8С, 8U (E Ки),11 «М

5С

1-bU (— + )

1 1 U(— 1)

KE U

К (1 9) При U Е уравнение (21) тождествен40 но (18)

Выразив в уравнении (2! ) параметры К, ЬС» и ЬС через значения измеренных постоянных чапряжений, по. лучим расчетную формулу для опреде45 . 5 ления погрешности амплитудного детектора, обусловленную нелинейностью начального участка его характеристики (" ) (.м1 1)

Ом (3 -2 = )

Е»

Очевидно при Е !J произведение.С учетом (16) из (15) имеем и далее в 1- — — (3-2 — ) ° (20)

Ь hu 1-у.

ЬС, U К Е и

Из уравнения (20) имеем — (1 — — ) — — (21)

Дц hC» К 1

3-2—

3- - 1- — (-)

dU ON» Е.

U 0м Е 2

Для того, чтобы минимизировать .составляющую погрешности, обусловленную погрешностью измерения амплитуд Ом»»и ПА», пеРед началом измерений при замкнутом ключе 11 емкость

69 6

При делении уравнений (12) и (13) исчезают значения амплитуд огибающей

U „» и U, так как благодаря отсутст)» ° вию погрешности детектирования низкочастотным прецизионньи линейным детектором 10 их отношение равно К.

Рассмотрим вначале частный случай

Е U (это условие легко выполнить, используя емкостную связь генератора с контуром и установив соответствующую добротность контура шунтирующим резистором) . Уравнение (14) перепишем в следующем виде

hU 8U

2 1

8U

) (11)

U U

8С»

1 — К

8U 8са

8,с

° (17)

ЬС и так как (1 —. d С /bc )« l то

»

dU (1 - dС, /ЛС,) (К/i «K) . (18)

Теперь рассмотрим общий случай

Е 9 U. Принимая во внимание, что

gUc+E, преобразуем выражение (15) конденсатора 4 переменной емкости изменяют до установления максимума напряжения на выходе детектора 8 огибающей ° Е.с-контур настраивают относительно частоть» генератора так, 1478169 чтобы амплитуда огибающей нысокочас— тотного напряжения «а контуре была максимальной. Кроме этого значения постоянных напряжений яа выходе амплитудного детектора при отключенном LC-контуре выбирают в соотнетствии с выражением

0,4Е, » Е 0,6Е<

i ì < < > (1 > i iI ì t ì »» i t r

Uì, Е )< (Ux)1)

I измеренные значения п ос то янн or о нan ряжения при двух различных уровнях переменного напряжения при модуляции низкочастотным сигнагде E), Е

U), Ug измеренные значения постоянных напряжений при двух различных уровнях переменного напряжения на входе амплитудного детектора в отсутствие ампли-4р тудной модуляции; амплитуды низкочастотных огибающих при двух различных уровнях переменного напряжения 45 при модуляции низко- частотным сигналом; лом .

2. Способпоп. 1, о тл ич аюшийся тем, что уровни переменного напряжения выбирают согласно е условию

0,4,Е< и Е, 0,6Е,, Составитель В. Степанкин

Редактор В. Бугренкова Техред П,Олийнык Корректор В. Гирняк

Заказ 2360/46 Тираж 714 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям н открытиям прн ГКНТ СССР !!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

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

Подача высокочастотного напряжения с выхода генератора на вход проверяемого амплитудного детектора через делитель, образованный последовательно включенными сопротивлением связи и параллельным параметрическим модулированным ЬС-контуром, расстроенным относительно частоты генератора, и измерение амплитуды огибающей напряжения на входе детектора познолили отказаться при испытании амплитудного детектора от образцового высокочастотного нольтметра, что повысило точность контроля, Формула изобретения

I . Способ изме рен и я нелинейнос т и передаточной характеристики амплитудного детектора, заключающийся в том, что на вход амплитудного детектора подают переменное напряжение с двумя различными уровнями н измеряют постоянное напрякение на выходе амплитудного детектора при двух различных уровнях переменного напряжения, определяют неличину нелинейности передаточной характеристики амплитудного детектора, о т лич ающийс я тем, что, с целью повьппения точности измерения, осуществляют амплитудную модуляцию переменного напряжения низкочастотным сигналом, измеряют амплитуды низкочастотной orибающей модулированного переменного напряжения на входе амплитудного детектора и постоянное напряжение на его выходе при двух уровнях переменного напря25 жения, величину нелинейности характеристики амплитудного детектора оп редел яют и о фо рм уле