Способ измерения сопутствующей фазовой модуляции в трактах с амплитудно-модулированными сигналами

 

Изобретение может быть использовано при измерении сопутствующей фазовой модуляции в прецизионных генераторах и источниках амплитудномодулированных сигналов, при измерении сопутствующей фазовой модуляции, вносимой различными узлами и трактами передачи амплитудно-модулированных сигналов. Цель.изобретения - повышение разрешающей способности и точности измерения малых значений сопутствующей фазовой модуляции (ФМ) при больших значениях коэффициентов амплитудной модуляции (Alt) - достиется благодаря использованию для компенсации составляющих вторых боковых частот (С0о+ , Qj, - 2П.) спектра АМ-сигнала и компенсации составляющих AM (вторых гармоник огибающей ) на этих частотах с помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя.3. Это исключает влияние составляющих АИ на разрешающую способность и точность измерения сопутствующей ФМ. Кроме того , повышение точности достигается благодаря точному измерению М на вы ходе ФМ-модулятора 5 при выключенной AM в источнике АМ-сигнала с помощью девиометра, т.е. исключается погрешность за счет AM - (М-преобразования, Согласно способу измерения, синусоидальный сигнал V - V cos cot с выхода генератора 1 модулирующего напряжения пропускают через нелинейный функциональный преобразователь 3, вы- - .Д ходной сигнал которого U, 2IU cos(irt)t Ui подают на модулирующий вход АН-генератора 4. Регулировкой амплитудной и фазовой характеристик нелинейного функционального преобразователя 3 компенсируют составляющие второй гармоники огибающей АМ-сигнала. Компенсацию контролируют по анализато.ру 6 спектра. Дополнительно, для получения полной компенсации, компенсируют, эти (Л с: 00 Ю со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 299 A i (511 4 6 01 R 23/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4217557/24-21 (22) 09.02. 87 (46) 30. 12.88. Бюл. Н - 48 (72) Ю. Д. Болмусов (53) 621 . 317 . 353 (088. 8) (56) Павленко Ю, Ф., Шпаньон П. А.

Измерение параметров частотно-модулированных колебаний. — М.: Радио и связь, 1986, с. 165.

Шаркань Т. Новый метод измерения подавления амплитудной модуляции и преобразования амплитудной модуляции в фазовую. Радиотехника, 1964, т. 19, Ф 8, с.59. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПУТСТВУЮЩЕЙ

ФАЗОВОЙ МОДУЛЯЦИИ В ТРАКТАХ С АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫМИ СИГНАЛАМИ (57} Изобретение может быть использовано при измерении сопутствующей фазовой модуляции в прецизионных генераторах и источниках амплитудномодулированных сигналов, при измерении сопутству|пщей фаэовой модуляции, вносимой различными узлами и трактами передачи амплитудно-модулированных сигналов. Цель изобретения - повышение разрешающей способности и точности измерения малых значений сопутствующей фазовой модуляции (ФМ) при больших значениях коэффициентов амплитудной модуляции (АМ) — достиется благодаря использованию для компенсации ФМ составляющих вторых боковых частот (а, + 2П., а,) - 2 a ) спектра АМ-сигнала и компенсации составляющих AM (вторых гармоник огибающей) на этих частотах с помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя.3. Это исключает влияние составляющих АМ на разрешающую способность и точность измерения сопутствующей ФМ. Кроме того, повышение точности достигается благодаря точному измерению ФМ íà вы ходе ФМ-модулятора 5 при выключенной

AIf в источнике АМ-сигнала с помощью девиометра, т,е. исключается погрешность за счет AN — ФМ-преобразования.

Согласно способу измерения, синусоидальный сигнал U = Ч созд t с выхода генератора 1 модулирующего напряжении пропускают через нелинейный функциональный преобразователь 3, выходной сигнал которого U =KU cos(i(2) t

2;, е; подают на модулирующий вход AN-генератора 4. Регулировкой амплитудной и фазовой характеристик нелинейного функционального преобразователя 3 0© компенсируют составляющие второй гар- М моники огибающей АМ-сигнала, Компен- © сацию контролируют по анализатору 6 (;ф спектра. Дополнительно, для получения полной компенсации, компенсируют. эти

1448299 гармоники с помощью аттенюатора 8 и фаэовращателя 9 в фазовом модуляторе

5. Затем амплитудную модуляцию в ЛМгенераторе 4 отключают ключом 2 и на

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано при измерении сопутствующей фазовой модуляции в прецизионных генераторах и источниках амплитудномодулированных сигналов, при измерении сопутствующей фазой модуляции, вносимой различными узлами и трактами передачи амплитудно-модулированных 10 сигналов.

Цель изобретения — повышение раз- решающей способности и точности измерения малых значений сопутствующей фаэовой модуляции при больших значениях коэффициентов амплитудной модуляции.

Повышение точности и разрешающей способности измерения малых значений сопутствующей фазовой модуляции достигается благодаря использованию для компенсации фазовой модуляции составляющих вторых боковых частот (Я, + 2 Q и G3, — 252) спектра амплитудно-модулированного сигнала и ком- 25 пенсации составляющих амплитудной модуляции (вторых гармоник огибающей) на этих частотах с помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя. Зто исключает влияние составляющих амплитудной модуляции на разрешающую способность и точность измерения сопутствующей фазовой модуляции.

Кроме того, повышение точности достигается благодаря возможности точного измерения фаэовой модуляции на выходе фазового модулятора при выключенной амплитудной модуляции в источнике амплитудно-модулированного сигнала с помощью девиометра, т.е. исключению погрешности за счет АМ—

ФИ-преобразования.

На фиг. 1 и 2 приведены схемы уст- „ ройства для реализации способа; на фиг. 3 — пример выполнения регулирувыходе фазового модулятора 5 измеряют индекс сопутствующей фаэовой модуляции измерителем 7 девиации частоты„ 3 ил, емого нелинейного функционального преобразователя.

Устройство для измерения фазовой модуляции и амплитудно"модулированных генераторах содержит последовательно соединенные генератор 1 модулиру" ющего напряжения, выключатель 2, регулируемый нелинейный функциональHblH преобразователь 3, проверяемый

AN-генератор 4, фазовый модулятор 5 и анализатор 6 спектра, а также измеритель 7 девиации частоты и последовательно соединенные аттенюатор 8 и фазовращатель 9, выход которого подключен к второму входу фазового модулятора 5.

Устройство (фиг, 2) для измерения сопутствующей фаэовой модуляции в нелинейных четырехполюсниках содержит последовательно соединенные генератор 10 модулирующего напряжения, выключатель 11, регулируемый нелинейный функциональный преобразователь 12, AM

А11-генетатор 13, первый фазовый модулятор 14, проверяемый четырехполюсник 15, второй фазовый модулятор 16. переключатель 17 и анализатор 18 спектра, к входу которого подключен измеритель 19 девиаций частоты, а также первый и второй аттенюаторы 20 и 21, первый и второй фазовращатели

22 и 23, при этом второй вывод выключателя 11 через последовательно соединенные первый аттенюатор 20 и первый фаэовращатель 22 подключен к второму входу первого фазового модулятора 14, а выход генератора 10 через последовательно соединенные второй аттенюатор 21 и второй фазовращатель 23 подключен к второму входу второго фазового модулятора 16.

Регулируемый нелинейный функциональный преобразователь (фиг. 3) содержит последовательно соединенные аттенюатор 24, удвоитель 25 частоты, второй аттенюатор 26 и сумматор 27, 1448299 второй вход которого является входом преобразователя.

Способ измерения сопутствующей фаэовой модуляции в амплитудно-моду.5 лированных сигналах осуществляют следующим образом.

Синусоидальный (гармонический) сигнал о т генератора модулирукяцего напряжения U = U cosQ t пропускают через нелинейный функциональный преобразователь. Сигнал искажается, в нем появляются гармоники частоты модуляции Я

tL!

+OO +OO

u, - u, (i + т, tot (ta)e)+XÄ(1 t Qю-ОО где ш; — парциональные коэффициенты амплитудной модуляции по

i-гармоникам;

P — индекс сопутствующей фазовой модуляции;

I>(P) — коэффициенты, являющиеся функциями Бесселя первого рода различных порядков 25 (II = 1, 2, 3...) от аргумента Р

P; — фазовый сдвиг между огибающей амплитудно-модулированного сигнала по i-ой 30 гармонике и модулирующей функцией сопутствующей фазовой модуляции.

Поскольку в качественных АИ-генераторах значение индекса сопутствующей фазовой модуляции обычно мало (p w 1), то при разложении (2) на синусоидальные компоненты по функциям

Бесселя составляющими более высшего порядка, чем единица, можно прене- 4о бречь. Кроме этого, для упрощения рассмотрим случай наличия в огибающей амплитудной модуляции только второй гармоники (i 2). С учетом этого, из (2) получаем

U = U cosco Е+ — cos (Я,+

mg

3 0 2

+O)t+ 2 cos (И.a)t+ (2) 4

Umi

45 U

-2 (4) В предлагаемом способе измерения регулировкой амплитудной и фазовой характеристики нелинейного функционального преобразователя компенсируют составляющие второй гармоники огибающей в амплитудно-модулированном

55 сигнале, что соответствует случаю т = О для формул (3) и (4).

При этом условии иэ (4) следует, чтО амплитуды U+z и 0„2дОстигают минимума и равны

+ — tot ((Я + Й) t + с(,)— — 2 сов ((а,-а)с -.cf)+

+ — z cos (сд,+ 2Q) t +

+ — cos (а, — 2 52)t +

2 где i 1, 2, 3 номер гармоники частоты модуляции.

Сигнал (1) подают на модулирующий вход AN-генератора.

На выходе генератора, в общем случае, формируется высокочастотный амплитудно-модулированный сигнал на несущей частоте (д с искаженным законом амплитудной модуляции и сопутствующей фазовой модуляцией

p) tat((ra+no)t +q;j

+ — -- cos ((а,+ 20)t +

ОЧ 1- — с08 ((И 2 Q)t Ч ф (3) Из (3) видно, что s амплитудиомодулированном сигнале с сопутствующей фазовой модуляцией одновременно с составляющими вторых гармоник огибающей амплитудной модуляции (шестое и седьмое слагаемые в фигурных скобках) содержатся составляющие сопут" ствующей фазовой модуляции (восьмое, и девятое слагаемые) с теми же частотами (И, + 2Я„И; 2й) сдвигом по фаIIII 8 зе СР и амплитудами . Анализаz 4 тор спектра индицирует результирующие амплитуды (U pg и Ug) бОкОВых состав» ляющих на частотах М + 2Q и Я вЂ” 2Я

Um>

+2 2

5 1448299 6 сопутствующей фазовой модуляции в

m, /Ъ (5) прототипе), которая для лучших анализаторов спектра составляет 3-5 . Это и соответствует „„ц 0,03-0,5 рад.

Далее, с помощью фазового модуля- Таким образом предлагаемый способ тора в сигнал (3) с компенсированны- измерения позволяет на два порядка ми гармониками искажений огибающей повысить разрешающую способность из" амплитудной модуляци вводится допол- мерения сопутствующей фазовой модуля-. иительная фазовая модуляция с модули- 0 ции в амплитудных модулированных сигрующей частотой Q .. налах.

Регулировкой амплитуды и фазы мо- В устройстве (фиг. 1), реализующем дулирующего напряжения, подаваемого предлагаемый способ, измерение сопчтНа фазовый модулятор, добиваются ком- ствующей фазовой модуляции в AN-геиепенсации составляющих спектра U и П» раторах осуществляют следующим обрадо нуля. Это будет иметь место, ког- зом. да дополнительная фазовая модуляция с Синусоидальный сигнал от генерато: индексом (будет равна P* = P a ра 1 через выключатель 2 поступает сдвиг фаз дополнительной и сопутству- на регулируемый нелинейный функциоо ющей фазовой модуляции равен 180 . нальный преобразователь 13. Модулиру20

После этого, амплитудную модуляцию ющий сигнал в блоке 3 искажается (1)

B AN-генераторе выключают, На выходе и в нем появляются гармоники частоты фазового модулятора будет фазомодули- модуляции. рованный сигнал с индексом Р сопутст- Этот сигнал подается на модулирувующей фазовой модуляции. Величина ин-26 ющий вход AN-генератора 4. На выходе индекса на выходе фазового модулятора проверяемого АМ-генератора 4, в об измеряется любым известным способом, щем случае, формируется высокочастотнапример, способом частотного детек- ный амплитудно-модулированный сигнал тирования с использованием измерителя (2) с искаженным законом амплитудной девиации частоты. При этом амплитуд- модуляции и сопутствующей фазовой моная модуляция из-за преобразования дуляции, При этом искажения огибающей

AM-ФМ не будет искажать результат из- амплитудной модуляции вызваны как померения сопутствующей фазовой модуля- дачей искаженного модулирующего сигции 4 нала с преобразователя 3, так и собПусть в наличии имеется анализатор ственными нелинейными искажениями спектра с величиной динамичес"ого З5 огибающей АМ-генератора. Сигнал (2) диапазона Д = «80 дБ. Требуется HsMe проходит через фазовый модулятор 5, рить сопутствующую фазовую модуляцию где в него вводится дополнительная в амплитудно-модулированном сигнале фазовая модуляция и поступает на вход при N 100 4 Если составляющие U+z анализатора б спектра. и U на частотах Q 2g и Q 252 0 C помощью регулируемого нелинейбудут скомпенсированы отНосительно ного функционального преобразователя амплитуды несуще несущей U до уровня рав- 3 в амплитудно-модулированном сигна1 ного величине динамического диапазона ле (3) по экрану анализатора б спект; анализатора спектра Д, = 0,0001 (минус ра компенсируют до минимума вторые

80 Б) то азрешающая способность ".5 боковые составляющие спектра, вызвано аюизмерения сопутст опутствующей фазовой моду- ные собственными искажениями огиб ляции с учетом (5) составит (3 „„ = щей в проверяемом AN" генераторе 4.

4Д = 0,0004 рад при 100 4-ной ам- Далее с помощью аттенюатора 8 и фазоплитудной модуляции. вращателя 9 компенсируют вторые боВ известном способе разрешающая ковые составляющие спектра до нуля. способность измерения сопутствующеи С помощью выключателя 2 выключают амфазовой модуляции составляет (3мм»= плитудную модуляцию в проверяемом

- 0,25 /дБ или в пересчете 0 04 рад генераторе измерителем девиации, а при 100%-ной амплитудной модуляции измерителем измеряют фазовую моду«

Она обусловлена фактически разреша ляцию на. выходе фазового модулятора ющей спосо ность и бностью измерения амплитуды 5 которая численно равна сопутству4 ющей фазовой модуляции в проверяемом, ц . ц = U ш (точка компенсации и 52 -генераторе.

Способ измерения сопутствующей фазовой модуляции в трактах с амплитудно-модулированными сигналами, заключающийся в том, что модулируют сигнал генератора амплитудно-модулированных колебаний низкочастотным гармоническим сигналом, полученный амплитудномодулированный сигнал модулируют по фазе гармоническим колебанием с частотой, равной частоте огибающей амплитудно-модулированного сигнала, и производят анализ амплитудного спектра полученного сигнала, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и точности измерения при больших значениях коэффициентов амплитудной модуляции, предварительно искажают модулирующий по амплитуде низкочастотный гармонический сигнал, обобщая его спектр второй гармоникой с регулируемой амплитудой и фазой, подавляют до минимума вторые боковые со7 144829

В устройстве (фиг. 2) измерение сопутствующей фазовой модуляции в нелинейных четырехполюсниках осуществляют следующим образом.

Модулирующий сигнал от генератора

10 через выключатель ll и регулируемый нелинейный функциональный преобразователь 12 поступает на модулирующий вход AM-генератора 13.

На его выходе формируется высокочастотный сигнал (2) с искаженным законом амплитудной модуляции и сопутствующей фазовой модуляции. С помощью фазового модулятора 14 в ампли- 15 тудно-модулированный сигнал (2) вводится дополнительная фазовая модуляция. Анализатор 18 спектра первоначально переключателем 17 подключают к выходу фазового модулятора 14. С 20 помощью регулируемого нелинейного функционального преобразователя 12, аттенюатора 20 и фазовращателя 22 в сигнале вида (3) на выходе фазового модулятора 14 компенсируют до нуля 25 вторые боковые составляющие спектра, вызванные собственными искажениями огибающей и сопутствующей фазовой модуляции в AN-генераторе 13.

Таким образом, на вход проверяе- 30 мого четырехполюсника 15 поступает амплитудно-модулированный сигнал без искажений второй гармоники огибающей и без сопутствующей фазовой модуляции. Нелинейный четырехполюсник 15, в общем случае, в амплитудно-модулированный сигнал вновь вносит нелинейные искажения и сопутствующую фазовую модуляцию. Анализатор 18 спектра и измеритель девиации частоты 19 40 переключателем 17 подключают к выходу фазового модулятора 16.

С помощью нелинейного функционального регулируемого преобразователя

12 в амплитудно-модулированном сигна- 45 ле по экрану анализатора 18 спектра вновь компенсируют до минимума вторые боковые составляющие спектра.

Теперь преобразователь 12 компенсирует как искажения огибающей, возникающие в АМ-генераторе 13, так и в проверяемом четырехполюснике 15.

Далее с помощью аттенюатора 21, фаэовращателя 23 и фазового модуля тока

16 в амплитудно-модулированном сигнале на выходе проверяемого четырехполюсника компенсируют сопутствующую фаэовую модуляцию, возникающую в проверяемом четырехполюснике. Выключив

9 8 модулирующее напряжение на ЛЫ-генераторе 13, с помощью измерителя 19 девиации измеряют фаэовую модуляцию на выходе фазового модулятора 16, которая численно равна фаэовой модуляции, возникающей в проверяемом четырехполюснике 15.

Регулируемый нелинейный функциональный преобразователь (фиг. 3) работает следующим образом.

Модулирующий сигнал через сумматор 27 сигнала проходит на выход преобразователя и поступает одновременно через фазовращатель 24 на вход удвоителя 25 частоты. На выходе удвоителя 25 частоты формируется вторая rармоника частоты модуляции, которая через аттенюатор 26 поступает на второй вход сумматора 27 сигнала.

Таким образом, на выходе сумматора 27 сигнала формируется модулирующий сигнал с второй гармоникой частоты модуляции. Амплитуда и фаза второй гармоники регулируется аттенюатором 26 и фазовращателем 24. Включение фаэовращателя 24 до удвоителя частоты 25 позволяет упростить практическую реализацию преобразователя, поскольку фазовращатель может иметь при этом в два раза меньшие пределы регулировки фазового сдвига.

Формула изобретения

9 1448299 !О ставляющие амплитудного спектра, ре- . фазовой модуляции измеряют при снягулируя по амплитуде и фазе парамет- тии модулирующего напряжения с генеры искаженного модулирующего по ам- ратора амплитудно-модулированных сигплитуде сигнала и модулнрующего по налов, производят частичное детектифазе сигнала, а индекс сопутствующей рование и измерение девиации частоты.

Составитель Н. Михалев

Редактор М. Товтин Техред Л.Сердюкова Корректор М. Шароши

Заказ 6844!51 Тираж 772 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-,полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4