Измеритель коэффициента нелинейных искажений

 

„„SU„„1619194 A 2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

i 3 .: I l 1 к !. ° 1 < .. ) К A ВТОРСНОМУ С8ИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 759974 (21) 4634263/21 (22) 09.01.89 (46) 07.01.91. Ввл. Р 1 (72) Ц.В.Мовчан, Т.И.Филимонова, Ю.II.Ñìèðíîa и В.M.Ìèõàéëîa (53) 621.317.33 (088.8) (56) Авторское свидетельстan СССР

М 759974, кл. G 01. К 23/20, 1980. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОЭФФИЦИКИТА НЕЛИHEAHblX ИСКАЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к об лсти радиотехнических измерения, а именно к устройствам для измерений коэффициента нелинейных искажении радиосигналов. Цель изобретения

l повышение точности измерения коэффи2 циента нелинейных искажений сигналов с малым отношением сигнал/шум — достигаетсн введением линий 20 задержки, инвертора 21, сумматора 22, блоКоа 24 — 26 вычитания, измеритель 27 отношения, порогового блока 28, амплитудного детектора 23. Измеритель, также содержит аттенюатор 1, смеситель

2, усилитель 3 промсжуточной частоты, сумматор 4, амплитудный детектор 5, гетеродин 6, частотный детектор 7, линию 8 задержки, инвертор 9, коммутатор 10, измеритель 11 отношения, блок 12 индикации, амплитудный детектор 13, полосовой фильтр 14, сумматор 15, управитель 16, блок 17 управления, режекторный фильтр 18, t амплитудный дстектор 19. t ил.

1б19194

Изобретение относится к радиотехническим измерениям, а именно к устройствам для измерений коэффициента нелинейных искажений (КНИ) радиосигналов, и является усовершенствованием изобретения по авт.св. II 759974, Цель изобретения — повышение точности измерения коэффициента нелинейных искажений сигналов с малым отношением сигнал/шум.

11уств на вход измерителя поступает гармонический сигнал. в смеси в аддитивным шумом. оо

II,, = А sin(g t +Щ ) ++A sin (гпУ()х

ЬХ 0 О 0

ОО

1)-!

2п х t +Ц „.) + А2 е(п((2п" — 1)(Рее + 2.

+(Р „,J + I (t). (1)

То

Задержка этого сигнала на

22 к и суммирование прямого и заQo державного сигналов позволяют вьщелить сумму составляющих четных гар.(моник в смеси с суммой аддитивных шумов.

4р линию 8 задержки. Время задержки где ь - время корреляции шумов на выходе фильтра YIIII с полосой пропускания g f nn.

Составляющие шумов в выражениях (2) и (3) коррелированы между собой, .причем К в в 1 k n< «1

Следовательно, дисперсия аддитивных IIIYMîs в сумме четных (2) гармоник.-,. равна

1) 9,. 9.n = () +- 2К2п () (t. ) + (1 и ) = 4((ц а в сумме нечетных гармоник (3)

6+„,= о, где Gy(t) — диспеРсие пРоцесса ((t) °

В случае, когда tq T (, имеем

И

2 б,р„= 2(I g(gI =() gn-1 ° (4) (5) 45

U = 2 А ззп(гпЯО +g n ) + 2n ь.1 Йи

+ (t) + (t ). (2)

Нечетные гармоники в аддитивной смеси выделяются при вычитании с шумом задержанного сигнала из прямого

U = 2, А tin ((2п — 1)Я t +

%n-I Ь-1

11-1

+.ЧАе., ) + f (t) -$(t - с,), (2) Л.Если.t ((ь(= — — — —, 2ДЕ рп

Таким образом, наличие аддитивных шумов резко снижает точность оценки коэффициента нелинейных искажений.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого измерителя.

Измеритель содержит аттенюатор 1, смеситель 2, усилитель 3 промежуточнггй частоты (УIIЧ), первый сумматор

4,.первый амплитупный петектор (АД)

5, гетеродин 6, частотный детектор 7, первую линию 8 задержки, первыи инвертор 9, коммутатор 10Р первый измеритель 11 отношения, блок 12 индивторой АД 13, полосовой фильтр 14, второи сумматор 1.5, управитель 16, блок 17 управления, режек-. торный фильтр 18, третий АД 19, вторую линию 2() задержки, второй инвертор 21, третий сумматор 22, четвертый амплитудный детектор 23, блоки 24 — 26 вычитания, второй измеритель 27 отношения.и пороговый блок

28.

Измеритель работает следующим образом.

Исследуемый сигнал (1) ослабляется аттенюатором 1 до необходимого уровня и с помощью смесителя 2 и гетеродина 6 с управителем 16 преобразуется н область более низких частот.

Точная настройка промежуточной частоты на номинальное значение осуществляется цепью частотной автоподстрой35 ки: частотным детектором 7 и управителем 16. Для вьщеления гармонических составляющих сигнал с выхода УПЧ 3 подается па сумматоры 4 и 15 и первую выбирается из условия ге (2К вЂ” 1) o 7Ф где К = 1,2,3... натуральный ряд чисел.

При такой задержке четные гармоники сигнала (1) получают фазовый -на е бег 21(п радиан, а нечетные — (2n—

1)11 радиан. В результате этого нечетные гармоники на выходе линии 8 задержки противофазны нечетным гармоникам сигнала (1). Четные гармоники (2) в смеси с .аддитивным шумом выделяются на выходе сумматора 4, а нечетные (3) — яа выходе сумматора

15, для чего задержанный сигнал предварительно инвертируется инвертором 9. Первая гармоника из суммы

2Ао

1 1< — <

2, А „<

19

+ L

«2 (9) (10) 20 Ау} й!

2Ао

V«3

2 А

U F

<9 3

-т« (16) 35

U (17) 40 ц

= 4(G (<1 (11) 5 161 (3) нечетных гармоник выделяется полосовым фильтром 14 и имеет вид

U = 2А в<о(2 С +(f ) + «(t)

- т. —,). (6)

Режекторньп(фильтр 18 вырезает из суммы нечетных гармонических составляющих первую гармонику, пропуская остальные на детектор 19

U<„= 2 7 А „siо((о — 1) х

1}=

x(i)оt. +(<<„,)+ j(t) — 1,(с - t<,) ° (7)

АД 5, 13 и 19 производят двухполупериодное выпрямление и усреднение соответственно сигналов (2), (6) и (7), поэтому на выходах АД имеем Р<,=<

U + «((8)

5 гу где E = E 1(1 L y(6 ) — средневыпрямльнное значение напряжения шумов g(t) + ((t

СЗ() .Е. w(1 = 2 б y(p) — средйевыирямленное значение на () пряжения реализации ();

1 коэффициент, зависящий от закона распределения слух(айной величины

5(t) <

Е (= 2Pj6 („) — средневыпрямпенное значение напряжения реализации ((t—

"31)

Поскольку t> выбрано из условия (9) обеспечения некоррелированности шумов « (С}, (с — t ), то учитывая (4), имеем

Е = E (с) + Е Н-<з,) Компенсация Е осуществляется при помощи блоков 20 — 22 путем выделения .суммы некоррелированных реализаций шумов ((t) и P(t — и ) . Вто9194

6 рой линией 20 задержки сигнал (1) задерживается на время

- 2КТ, (.у, (12) поэтому

= —,-- <<" «». (13)

Т() л

32 31 2

Такая задержка приводит к получению четными и нечетными гармониками фазового набега, кратного 2sn, поэтому гармоники задержанного сигнала остаются синфазными с гармониками входного напряжения (1). Оуммирование проинвертированного вторым инвертором 21 и задержанного входного сигнала (1) позволяет выделить некоррелированную разность аддитивной шумовой составляющей на выходе третьего -.умматора 22

U =- $(t) — (— t ). (14)

20 Четвертый амплитудный детектор 23 формирует о.(елку интенсивности этой

«

«гз E (е) + « ф (а-а г) (15)

В выражении (15) поставлен знак

25 плюс, так как дисперсия разности некоррелированных шумовых реализаций равна сумме дисперсий вычитаемых прoITpccoB.

Если выполняется условие (13), 30 то выражения (15) и (11) можно считать равными между собой.

В блоках 24 — 26 вычитания формируются разности что позволяет ко; <пенсироват ь погрешность измерения уровня гармонических

45 составляющих, вызванную наличием аддитивных шумов во входном сигнале.

Оценки суммы амплитуд четных (8), нечетных (10) и первой (9) гармоник, искаженные шумовой компонентой при слабых выходных сигналах, подаются на третий, второй и первый входы коммутатора 10 соответственно.

Оценки составляющих гармонического сигнала (16) — (18) подаются на

55 седьмой шестой и пятый входы коммуЭ татора 10 соответственно. Оценка отношения сигнал/шум входного сигнала производится вторым измерителем

27 отношения. Для этого íà era axo161 9194 дов АД 5 или 13 при сильных сигналах или блоков 24 или 26 вычитания при слабых сигналах и оценке амплитуды первой гармоники соответственно с выхода АД 13 или блока 25 вычитания.

Необходимые коммутирующие напряжения формируются блоком 17 управления.

Таким образом, предлагаемый измеритель коэффициента нелинейньм искажений обеспечивает высокую точность оценки КНИ в,широком диапазоне изменений входного отношения сигнал/шум за счет компенсации аддитивной составляющей шумов исследуемого сигнала. ды поступают оценка СКО шумов (15) с выхода амплитудного детектора 23 и оценка (17) амплитуды первой гармоники с выхода элемента 25 вычитания.

Второй измеритель 27 отношения произ5 водит операции деления первого на второе. Измеренное отношение сигнал/шум в виде напряжения поступает на пороговый блок 28. При сильном сигнале (отношение сигнал/шум венико) на выходе порогового блока 28 .присутствует потенциал логического нуля, т.е. на выходе коммутатора 10 имеем оценки амплитуд гармоник (0)— (10). При слабом сигнале на выходе порогового блока 28 присутствует потенциал логической единицы, что обеспечивает выбор из совокупности вход, ных напряжений коммутатора 10 только напряжений с выходов блоков 24 — 26 вычитания.

Для измерения абсолютных значений оценок амплитуд четных, нечет- . ных и первой гармоник на вход ком- 25 мутатора 10 поступают соответствующие напряжения с выхода блока 17 управления..При этом на вхоц: блока 12 индикации поступает напряжение одной из оценок (8) — (10) или (16) — (18). 30

При измерении КНИ напряжение с выходов АД 5 и 19 или с выходов блоков

24 и 26 вычитания суммируется в коммутаторе 10 совместно с оценкой амплитуды первой гармоники с выхода

АД 13 или блока 25 вычитания, подается на первый измеритель 11 отношения, производящий операцию деления первого на второе. Режим измерения

КНИ включается путем подачи с блока 40

1.7 управления соответствующих напряжений на четвертый вход коммутатора

10. Блок 12 индикации производит измерение результата деления в блоке

11. Измерение КНИ второго и третьего порядков осуществляется путем вывода на вход первого измерителя 11 отноше-. ния оценки амплитуд гармоник. с выхоформула изобретения

Измеритель коэффициента нелинеиных искажений по авт.св. !е 759974, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены вторая линия задержки, инвертор, третий сумматор,,первый, второй я третий. блоки вычитания, измеритель отношения, пороговый блок и четвертый амплитудный детек-тор, причем входы инвертора и второ" линии задержки соединены с- выходом усилителя промежуточной частоты, а их выходы соединены с первым и вторым еоответственно входами третьего сумматора, выход которого через четвертый амплитудный детектор соединен с первыми входами измерителя отношения и блоков вычитания, вторь1е входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего амплитудных детекторов соответственно, а выходи блоков вычитапия соединены соответственно с седьмым, шестым и пятым входами коммутатора, восьмой вход которого соединен с выходом порогового блока, вход которого соединен с выходом второго измерителя отношения, второй вход которого соединен с выходом второго .блока вычитания и шестым входом коммутатора.

Составитель A,Äâoðíèêoí

Редактор И.Горная Техред M,Äèäûê Корректор О. Кравцова

Заказ 44 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, И6сква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10!