Устройство для измерения неиден-тичности частотных характеристик
ОП ИСАНИНА
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Сеюэ Севетскнк
Сецнаанстнчасннк
Рэспубл нк
<1798637
К А57©3CN©WNN Сви ВТЮЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 090377 (21) 2461188/18-21 (51)М. Кл З
G R 27/28 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетГосударствеииый комитет
СССР ио делам изобретеиий и открытий
Опублнковано 230181 бюллетень 89 3 (53) УДК 821.317. . 75 (088. 8) Дата опубликования описания 230181 (72) Автор изобретения
И.И, Узнис (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НЕИДЕНТИЧНОСТИ
ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке приборов для измерения неидентичности частотных характеристик {ЧХ) четырехполюсников и для их настройки, с целью достижейия минимальной величины этой неидентичности, Оно. также может . использоваться при разработке систем, в которых необходимо контро" лировать или измерять различие ЧХ.
Известно устройство для измерения неидентичности ЧХ четырехполюсников, содержащее генератор качающейся частоты (ГКЧ), два перемиожителя, два элемента усреднения, сумматор, квадратор и индикатор, Выход«« ной сигнал сумматора возводится квадратором в квадрат и интегрируется вторым интегратором, Благодаря корреляционной обратной связи, . в которую входят первый и второй, перемножители и первый интегратор, выходной сигнал второго интегратора получается пропорциональным минимальной среднеквадратической разности сигналов, поступивших на оба входа сумматора. Если постоянная времени второго интегратора намного меньше периода качания ГКЧ и намного больше периода наименьшейчастоты диапазона качания, то его выходной. сигнал пропорционален функции неидентичности амплитудно-фазовых частотных характеристик (АФЧХ), которая одновременно учйтывает различия апмлитудно-частотных
1п характеристик (АЧХ) и фаэо-частотных характеристик (ФЧХ) в любой заданной частотной точке. Если постоянная времени второго интегратора нэмного больше периода качания частоты, то
1е его выходной сигнал пропорционален интегральной характеристике неидентичности АФЧХ, учитывающей одновременно и в целом для всей заданной полосы частот различия АЧХ и ФЧХ (1),.
Однако известное устройство не позволяет определить функции неидентичиости АЧХ и ФЧХ и интегральные характеристики от этих функций.
2а Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее генератор(э шума (ГШ) и осцил-. лограф. Входы сравниваемых четырехполюсников в этом устройстве сое30 диняютсй с. выходом ГШ, э их вы7986 37
45 ходы - с Х и Y входами осциллографа, работающего в режиме ждущей развертки со стабильным уровнем запуска. Интегральной характеристикой неидентичности АФЧХ, формируемой этим устройством, служит величина 5 вертикальной яркостной отметки, образующейся на экране осциллографа в момент запуска горизонтальной развертки (2) .
Недостатком известного устройства 1О является низкая точность и неудобство отсчета результата измерения. Кроме того„оно не позволяет измерить функции неидентичности АФЧХ, ЛЧХ и
ФЧХ, учитывающие различия этих ЧХ в любой заданной частотной точке, и интегральные характеристики неидентичности ЛЧХ и ФЧХ, учитывающие различия последних характеристик н целом для всей заданной полосы частот. 20
Цель и э обре те ния — повышение точности идентификации ЧХ-.
Указанная цель достигается за счет того, что в устройстве для измерения неидентичности ЧХ, со- 25 держащем ГШ, .выход которого соединен со входами сравниваемых четырехполюсников, введены блок формирования исходных характеристик, блок синтезирования характеристик неиден- gg тичности (БСХН) и индикатор, выходы сравниваемых четырехполюсникон соединены со входами блока формирования исходных характеристик, четыре выхода которого соединены с четырьмя входами БСХН, а четвертый выход блока формирования исходных характеристик соединен и со входом управления индикатора, вход которого соединен с выходом БСХН, Кроме того первый вход последнего через первый элемент извлечения квадратного корня соединен с перньм входом элемента вычитания, выход которого непосредственно соединен с первым входом второго перемножителя, а через квадратор — со входом первого элемента усреднения, первым входом второго сумматора и первым выходом
БСХН, второй вход которого соединен с первым входом первого перемно- 5Q жителя, выход которого соединен со входом второго элемента усреднения, вторым входом второго сумматора и вторым выходом БСХН, второй вход которого через второй элемент извлечения квадратного корня соединен со вторым входом элемента вычитания и вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен со входом третьего элемента усреднения, третьим входом второго сумматора и третьим ФО выходом БСХН, третий вход которого соединен с первым входом пЕрвого сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с входом первого перемножителя 65 и третьим входом второго перемножичетвертый. вход БСХН через блок счнтезиронания линейной ФЧХ соединен со вторым входом первого сумматора, выход второго сумматора соединен со входом четвертого элемента усреднения и четвертым выходом БСХН, а выходы перного, второго, третьего четвертого злементон усреднения оединены соответственно с пятым, шестым, седьмым и восьмым выходами
БСХН, На фиг, 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 структурная схема БСХН, Устройство для измерения неи.дентичности ЧХ (фиг, 1) содержит
ГШ 1., блок 2 формиронания исходных характеристик, БСХН 3 и индикатор 4.
На схеме показаны также образцовый
5 и измеряемый б четырехполюсники. .Входы сравниваемых четырехполюсников
5 и б соединены с ныходом ГШ 1, а их выходы - co входами блока 2 формирования исходно характеристик, четыре выхода которого соединены с четырьмя входами БСХН 3. Четвертый выход блока 2 формирования исходных характеристик также соединен со входом управления индикатора
4, а выход БСХН 3 соединен со входом индикатора 4.
Устройство работает следующим образом.
На входы сравниваемых четырехполюсников 5 и б с выхода ГШ 1 по- дается стационарный случайный испытательный сигнал, имеющий н полосе измерения неидентичности ЧХ (Or„ и m Выходные сигналы четырехполюсников 5 и. б поступают в блок 2 формирования исходных характеристик, При этом на четырех выходах последнего получаются четыре сигнала, сформированные таким образом, чтобы они 1 соответственно были бы пропорциональны спектральным плотностям S<(щ)и Б„(а) выходных сигналов четырехполюсников б и 5, аргументу Ф((Ю) взаимной спектральной плотности этих сигналов и дополнительной характеристике U(Ш) =è†y. Четвертый сиГнал, который пропорционален характеристике U(ш), является пилообразным сигналом, Сигналы, полученные на четырех выходах блока формирования исходных характеристик 2, подаются в БСХН 3, который при выполнении условия являющегося обязательным условием . нормирования спектральных плотностей синтезирует восемь сигналов. Из них четыре сигнала пропорциональны 798637 четырем частотным характеристикам: — функции неидентичности АФЧХ (г) ДР(ЩС)=ДР,(а))-ДРФ(а;С)+ ДР, (Щ Г)Р— функции неидентичности АЧХ Р„() = —,(,/6„(<и)-.,/ь„(щ) ) — функции неидентичности ФЧХ ILP+ (c) = s„(UI)()-СОБ(Ш + IV (tu))); — функции взаимной неидентичности АЧХ и ФЧХ ДРР, Ф(РР, )= 5„(ur)" "(./ЪЫ-./ь„() j(1-сов(юС+ч (еЮ ° (5) С)стальные четыре из синтезировайных в БСХН сигналов пропорциональны четырем интегральным характеристикам: неидентичности АФЧХ bp (c) =др (м;с); (ь) 2О неидентичности АЧХ (1) 25 Рд, Р Т > неидентичности ФЧХ (82 ДРРЯ)= ДР УРРС>) взаиМной неидентичности АЧХ и ФЧХ др (С)= др (ц) Р.> (9) БСХН 3 (фиг, 2) содержит перв и 7 и второй 8 элементы извлечения квад.ратного корня, функциональный преобразователь 9, первый и второй сумматоры 10 и 11, блок 12 синтезирования линейной ФЧХ,первый и второй перемножители 13 и 14, элемент 15, ф) вычитания, квадратор 16 и первый, второй, третий и четвертый элементы усреднения 17 — 20, БСХН 3 работает следующим образом. Перед измерением уровни поступающих на первый и второй входы БСХН 3 сигналов, которые пропорциональны спектральным плотностям S<(ce) и 82(сФ)Р нормируются таким образом, чтобы выполнялось условие (1) . Нормированные сигналы подаются в первый и . второй элементы извлечения квадратного ксрня 7 и 8. Выходные сигналы этих элементов поступают в элемент 15 вычитания. Разностный сигнал, полученный на выходе элемента 15 вычитания, в квадраторе 16 возводится в квадрат, При этом на вы- ходе квадратора 16 получается сигнал, пропсрциональный функции неиден- д тичности АЧХ (3) . Этот сигнал усредняется первым элементом 17 усреднения, в результате чего на выходе элемента 17 усреднения появляется сигнал, пропорциональный неиден- . у5 тичности АЧХ (7), С четвертого входа БСХН 3 на вход блока 12 синтезирования линейной ФЧХ поступает пилообразный сигнал, Этот сигнал пропорционален характеристике П(Ф) . Блок синтезирования 12 линейной ФЧХ вырабатывает такой сигнал, который пропорционален линейноизме- няющейся ФЧХ (65 . Для этого в простейшем случае в блоке 12 синтезирования линейной ФЧХ суммируется постоянный сигна ), пропорциональный значению ФЧХ (1/1 (где (.. — задержка), с пилообразным сигналом, пропорциональным ФЧХ (Ю -02 а), Выходкой сигнал блока 12 синтезирования линейной ФЧХ в сумматоре 10 суммируется с сигналом, поступившим.с третьего входа БСХН 3. Последний сигнал пропорцяонален аргументу Ч (ю)взаимной спектральной плотности. Суммарный сигнал, полученный на выходе сумматора 10, подается в функциональный преобразователь 9, где из этого сигнала формируется такой сигнал, который пропорционален характеристике 1 — cos (СУ Г+ ((а) ) (10) Выходной сигнал фуикционального преобразователя 9 в первом перемножителе 13 перемножается с сигналом. поступившим со второго входа БСХН, При этом на выходе перемножителя 13 получается сигнал, пропорциональный функции. неидентичности ФЧХ (4). Этот сигнал усредняется во втором элементе 18 усреднения, Усредненный сигнал пропорционален неидентичности ФЧХ (8). Выходные сигналы элемента 15 вычитания, элемента 8 извлечения квадратного корня и функционального преобразователя 9 перемножаются во втором перемножителе 14, в результате чего на выходе этого) перемножителя получается такой сигнал, который пропорционален функции взаимной неидентичности АЧХ и ФЧХ (5), Этот сигнал усредняет третий элемент 19 усреднения, Сигнал, полученный на выходе этого элемента, пропорционален взаимной неидентичности АЧХ и ФЧХ (9) . Выходные сигналы квадратора 16 и перемножителей 13 и 14 суммируются в сумматоре 11. При этом на выходе сумматора 11 получается сигнал, пропорциональный функции неидентичности АФЧХ (2), Последний сигнал усредняет четвертый элемент 20 усреднения. Выходной сигнал этого элемента пропорционален неидентичности АФЧХ (6) . Выходные сигналы БСХН, которые пропорциональны функциям неидентичности (2-5) и интегральным характеристикам неидентичности (6-9), поступают в индикатор 4, где функции неидентичности могут быть индицированы, например, на экране осциллог798637 8 рафа, позволяющем не только их наблюдать, но в случае необходимости и измерить их в любой точке заданного диапазона частот, а интегральные характеристики неидеитичности могут быть измерены, например, стрелочным прибором. В зависимости от типа и сложности индикатора 4 можно одновременно измерить или наблюдать все четыре функции неащеМтичности или некоторую их часть, а также одновременно измерить все четыре !О интегральные характеристики неидентичности или некоторую их часть. Управляющий сигнал индикатор 4 по-. лучает с четвертого выхода блока формирования исходных характерис- 3S тик 2, Устройство измеряет функции неидентичности и интегральные характеристики неидентичности с учетом компенсации разности задержек 2О сравниваемых четырехполюсников 5 и б, причем для такой компенсации не нужно включать последовательно с одним четырехполюсником компенсирующей линии задержки. Разность задержек в измеренный аргумент Ц ((n) взаимной спектральной плотности вносНТ долю, равную (-(ВЮ, которую и компенсирует ФЧХ el .; .синтезированная в блоке синтезирования линейной рп ФЧХ 12. Если при этом блок 12 синтезирования линейной ФЧХ выдает сигнал, пропорциональный задержке Г, и этот сигнал используется в качестве управляющего, подводимого к индикатору 4, то с помощью индикатора 4 можно получить зависимости интегральных характеристик (6), (8) и (9) от задержки. Когда задержка входящая в (2), (4)-(6), (8) и (9), принимает такую величину, которая полностью компенсирует разность задержек сравниваемых четырехполюсников 5 и 6, то в этом случае значение неидентичности АФЧХ (6) принимает минимальную величину. 45 Если во время измерения значение неидентичности АФЧХ (6) выходит за пределы интервала (0,1), т.е. стано-. вится больше единицы, то необходимо изменить фазу выходного сигнала $0 одного из сравниваемых четырехполюс° ников на 180О, Это можно сделать с помощью инвертора, введенного в состав блока формирования исходных характеристик. SS Предлагаемое изобретение позволяет с высокой точностью сравнивать четырехполюсники, определить .какие частотные характеристики сравниваемых четырехполюсников, т.е. АЧХ или ФЧХ, созд,ют большую неидентичность, 66 выполнить как детальное сравнение частотных характеристик так и их сравнение в целом и выполнить оптимальную настройку измеряемого четырехполюсника, О Формула изобретения 1. Устройство для измерения неидентичности частотных характернстик, содержащее генератор шума, выход которого соединен со входами срав ниваемых четырехполюсников, и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности идентификации частотных характеристик, в него введены блок формирования исходных характеристик и блок синтезирования: характеристик неидентичности, причем выходы. сравниваемых .четырехполюсников соединены со входами блока формирования исходных характеристик, четыре выхода которого соецинены с четырьмя входами блока синтезирования характеристик неиПентичности, а четвертый выход блока формирования исходных характеристик соединен и со входом, управления индикатора, вход которого соединен с выходом блока синтезирования характеристик неидентичнос ти. 2, Устройство по и, 1, о т л ичающееся тем,что в блоке синтезирования характеристик неидентичности первый вход через первый элемент извлечения квадратного кор-. ня соединен с первым входом элемента вычитания, выход которого непосредственно соединен с первым вхоцом второго перемножителя, а через квадратор — со входом первого элемента усреднения, первым входом второго сумматора и первым входом блока синтезирования характеристик неидентичности, второй вход которого соединен с первым входом первого перемножителя, выход которого соединен со входом второго элемента усреднения, вторым входом второго сумматора и вторым выходом блока синтезирования характеристик неидентичности, второй вход которого через второй элемент извлечения квадратного корня соединен со вто- рым входом элемента вычитания и вторым входом второго перемножителя, выход которого соединен со входом третьего элемента усредне.ния, третьим входом второго сумматора и третьим выходом блока синтезирования характеристик неидентичности, третий вход которого соединен с первым входом первого сумматора, выход которого через функциональный преобразователь соединен с входом первого перемножителя и третьим входом второго перемножителя, четвертый вход блока синтезирования характеристик неидентичности через блок синтезирования линейной фазо-частотной характеристики соединен со вторым входом первого сумматора, выход второго-сумматора соединен со входом четвертого 798637 10 фиг. 1 44 q() d y(td, ã) 4 3(Г) составитель П. Пресняков Редактор Т. Киселева- Техред H. pp Корректор О. Билак За аз 10019/56 Тираж 741 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 элемента усреднения и четвертым выходом блока синтезирования характеристик неидентичности,а выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов усреднения соединены соответственно с пятым, шестым,: седьмым и восьмым выходами блока синтезирования характеристик неидентичности. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР Р 444999, кл, G 01 R 27/28, 1974, 2. Авторское свидетельство СССР М 264539, кл. G 01 R 27/28, 1972
