Вимірювач параметрів гармонічних сигналів з кутовою модуляцією

Вимірювач параметрів гармонічних сигналів з кутовою модуляцією, що складається із послідовно з'єднаних підсилювача-обмежувача модульованого сигналу, вимірювача фазових циклів, регістра результату виміру фази, а також послідовно з'єднаних підсилювача-обмежувача опорної частоти, фазометра миттєвої дії та регістра результату виміру фази крім того, блока виділення переходів модулюючого сигналу через нульовий рівень, тактового генератора, а також послідовно з'єднаних блока узгодження результатів виміру та індикатора, при цьому другий вхід вимірювача фазових ци 36080 слідовно з'єднаних кодокерованого синтезатора 4, фазометра миттєвої дії 5, регістр у результату виміру фази 6, крім того блоку виділення переходів модулюючого сигналу через нульовий рівень 7, тактового генератора 8, а також послідовно з'єднаних блоку узгодження результатів виміру 9 та індикатора 10. При цьому, другий вхід вимірювача фазових циклів 2 підключений до виходу кодокерованого синтезатора 4, третій вхід вимірювача фазових циклів 2 підключений до блоку виділення переходів модулюючого сигналу через нульовий рівень 7, другий вхід фазометра миттєвої дії 5 підключений до виходу підсилювача-обмежувача модульованого сигналу 1, третій вхід фазометра миттєвої дії 5 підключений до виходу блоку виділення переходів модулюючого сигналу через нульовий рівень 7, четвертий вхід фазометра миттєвої дії 5 підключений до виходу тактового генератора 8, перший та другий входи блоку узгодження результатів виміру підключені до виходів регістру результату виміру фазових циклів 3 та регістру виміру фази 6 відповідно, вихід блоку узгодження результатів виміру 9 підключено на вхід кодокерованого синтезатора 4, другий вхід індикатора 10 підключено до виходу кодокерованого синтезатора 4. Пристрій працює наступним чином. На вхід підсилювача - обмежувача модулюючого сигналу 1 надходить досліджуваний ЧМ- (або ФМ) сигнал з несучою частотою f0 , модулюючою частотою F (фіг. 2, а) та девіацією частоти Df. На виході кодокерованого синтезатора 4 синтезується частота f*, на вхід блоку виділення переходів модулюючого си гналу через нульовий рівень 7 подають сигнал модулюючої часто ти F та сигнал керування Y (фіг. 2, б). Робота пристрою проходить у два етапи (режими 1 та 2 на фіг. 2, а-е). Основу роботи в режимі 1 складає операція визначення повного фазового зсуву як у [1]. На першому етапі проходить аналіз та підстройка частоти f* кодокерованого синтезатора 4 до центральної частоти модульованого сигналу f0 через застосування системи ФАПЧ із колом зворотного зв'язку з виходу блоку узгодження результатів виміру 9 на вхід кодокерованого синтезатора 4. При цьому сигнал керування встановлюється у високий логічний рівень (фіг. 2, б). Сигнал Z(t) (фіг. 2, в) на ви ході блоку виділення переходів модулюючого сигналу через нульовий рівень 7 задає інтервал часу роботи вимірювача фазових циклів 2 та фазометра миттєвої дії 5. Час роботи в першому режимі кратний періоду модулюючого сигналу F, при цьому блок виділення переходів через нульовий рівень спрацьовує по однаковим фронтам модулюючого сигналу F(t) (фіг. 2, в). Тактовий генератор 8 задає мінімальний крок квантування фази. Результати вимірів фазових циклів NФЦ та миттєвої фази на початку інтервалу виміру j1 та наприкінці інтервалу виміру j2 зберігаються в регістрі результату виміру фазових циклів 3 та регістрі результату виміру фази 6 відповідно. Внаслідок неоднаковості квантування фази при вимірюванні фазових циклів та миттєвої фази виникає необхідність корекції результатів, що проходить у блоці узгодження результатів вимірювання 9. Таким чином, за інтервал часу у період модулюючої частоти проводиться операція визначення повного фазового зсуву (фіг. 2, г-е). Повний фазовий зсув за інтервал [0, Т]: T Y (T ) = ò w * - (w 0 + b sin(W t) )dt = DY , 0 де W=2pF, T=1/F, w0=2pf0, w*=2 pf*, b - індекс модуляції. В залежності від відхилення f* від f0 повний фазовий зсів приймає додатне DY+ (фіг. 2, г) або від'ємне значення DY- (фіг. 2, д), чим забезпечується непарність характеристики регулювання кодокерованого синтезатора 4 (фіг. 1). Код значення DY фактично є сигналом похибки за якою кодокерований гетеродин встановлює на виході частоту f*=f0 . Час встановлення центральної частоти на виході кодокерованого синтезатора визначається його швидкістю переналагоджування та може сягати не більше декількох періодів модулюючого сигналу F(t), діапазон допустимих взаємних відхилень частот f* та f0 визначається схемою вимірювача фазових циклів 2 (фіг. 1). При застосуванні вимірювача фазових циклів як у [1] діапазон взаємних відхилень складає ±25%. Процес автоматичного регулювання частоти закінчується у випадку, коли Y(T)=0 (фіг. 2, е), при цьому індикатор 10 показує мінімальний за абсолютним значенням результат (нуль-індикатор), а на виході кодокерованого синтезатора з'являється сигнал із частотою, що дорівнює центральній частоті модульованого сигналу. На другому етапі (режим 2, фіг. 2, а-е) робота пристрою повністю аналогічна [1], але в якості сигналу центральної частоти модульованого коливання f0 використовується коливання, сформоване кодокерованим синтезатором f* після проходження першого режиму. У режимі 2 сигнал на виході блоку виділення переходів модулюючого сигналу через нульовий рівень 7 (фіг. 1) задає інтервал часу роботи вимірювача фазових циклів 2 та фазометра миттєвої дії 5, при цьому, сигнал керування встановлюється у низький логічний рівень (фіг. 2, б). Час роботи в другому режимі кратний половині періоду модулюючого сигналу F і блок виділення переходів через нульовий рівень 7 спрацьовує по різнойменним фронтам модулюючого сигналу F(t) (фіг. 2, в). Повний фазовий зсув за інтервал [0, Т/2] (фіг. 2, е): T/ 2 Y (T / 2) = ò w д sin(W t)dt = b (1 - cos( W T / 2) ) = 2b , 0 де wд=2pDf. У індикаторі 10 девіація частоти розраховується як Df = Y (T / 2) F . 2 Слід зазначити, що при реальних вимірюваннях параметрів сигналів із кутовою модуляцією вимірювання проходить на сталій проміжній частоті [2], але із-за різноманітних факторів впливу точна настройка на центральну частоту змінюється (f*»f0), що приводить до додаткових похибок у вимірюванні параметрів сигналів із кутовою модуляцією. Застосування підстройки частоти безпосере 2 36080 дньо перед такими вимірюваннями приводить до усування похибок пов'язаних із цим фактором. Всі функціональні блоки запропонованого пристрою (фіг. 1) широкого застосування та легко підлягають інтеграції. Позитивний ефект у порівнянні із прототипом полягає у: можливості вимірювання частоти сигналів в тому числі і центральних частот сигналів із кутовою модуляцією; усуванні додаткових похибок, пов'язаних із неточною настройкою на центральну частоту сигналів із кутовою модуляцією при вимі рюванні девіації (індексу модуляції); покращанні можливостей автоматизації процесів виміру, особливо при панорамних вимірюваннях при повільній зміні центральної частоти модульованого сигналу. Джерела інформації. 1. Заявка на винахід № 99052633 від 12.05.99. «Спосіб виміру девіації частоти гармонічного сигналу та пристрій для його здійснення». 2. Павленко Ю.Ф., Шпаньон П.А. Измерение параметров частотно-модулированных колебаний. - М.: Радио и связь, 1986. Фіг. 1 3 36080 Фіг. 2 4 36080 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5