Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики трактов n-канального супергетеродинного радиоприемного комплекса

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) тракта как одноканального супергетеродинного радиоприемника (РП), так и многоканального радиоприемного комплекса (РПК), гетеродины которого являются перестраиваемыми синтезаторами частоты (СЧ). Цель предлагаемого изобретения - обеспечение независимого автоматического измерения АЧХ УПЧ каждого из N каналов РПК СВЧ-диапазона и снижение погрешности измерения. Устройство для измерения АЧХ трактов N-канального РПК содержит N каналов, при этом первый канал содержит последовательно соединенные первый блок сопряжения, генератор контрольного сигнала фиксированной частоты и направленный ответвитель. последовательно соединенные детектор и аналого-цифровой преобразователь и второй блок сопряжения, первый выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом и вторым выходом первого блока сопряжения, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора. Все остальные каналы идентичны первому, причем вход направленного ответвителя является входом каждого канала, вход и выход блока управления соединены соответственно с третьим выходом и вторым входом первого блока сопряжения первого канала, второй выход и третий вход второго блока сопряжения каждого канала, кроме последнего, соединены соответственно с вторым входом и третьим выходом первого блока сопряжения следующего канала, выход направленного ответвителя в каждом канале служит для подключения входа канального радиоприемника, а вход амплитудного детектора является входом для подключения выхода канального радиоприемника, первый и второй входы управления которого соединены соответственно с четвертым выходом первого блока сопряжения и третьим выходом второго блока сопряжения. 6 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для измерения амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) тракта как одноканального супергетеродинного радиоприемника (РП), так и многоканального радиоприемного комплекса (РПК), гетеродины которого являются перестраиваемыми синтезаторами частоты (СЧ).

Известно устройство измерения АЧХ, содержащее генератор с фиксированными частотами настройки и измеритель [1, стр. 29].

Недостатком этого устройства является длительное время измерения, поскольку АЧХ строится по значениям отдельных измерений на каждой частоте.

Известно устройство измерения АЧХ, наиболее близкое к предлагаемому и принятое за прототип, содержащее генератор качающейся частоты (ГКЧ), амплитудный детектор и измеритель [1, стр. 29].

Недостатком этого устройства является высокая погрешность измерения АЧХ узкополосных фильтров усилителя промежуточной частоты (УПЧ) контролируемого РПК СВЧ-диапазона.

Собственная нестабильность частоты генератора СВЧ- диапазона имеет порядок 10^-3 [2], то есть для диапазона выше 1 ГГц это составит величину более 10 кГц. Это обстоятельство не позволяет измерять сквозную АЧХ тракта РПК СВЧ-диапазона с полосой единицы - сотни кГц.

Вторым недостатком прототипа является ограничение по ширине измеряемой полосы при его использовании для измерений в автоматическом режиме, что обусловлено нестабильностью границ полосы качания ГКЧ и невозможностью точной установки частоты ГКЧ.

Существенное снижение нестабильности установки границ полосы качания ГКЧ и увеличение точности установки частоты ГКЧ возможно только с помощью применения синтезаторов частот. Однако выпускаемые отечественной промышленностью два типа синтезатора частот Ч6-31 и Ч6-71 также не обеспечивают измерение АЧХ узкополосных фильтров УПЧ СВЧ-диапазона при использовании их в качестве ГКЧ, поскольку синтезатор Ч6-31 имеет диапазон частот до 50 МГц, который может быть перенесен в более высокий диапазон с помощью умножителя частоты синтезаторного Ч6-2 (максимальный коэффициент умножения 8). Синтезатор Ч5-71 имеет диапазон частот до 1,3 ГГц, шаг перестройки частоты от 1 кГц до 100 МГц, что не позволяет измерять АЧХ фильтров УПЧ с полосой менее сотен - десятков кГц.

Цель предлагаемого изобретения - обеспечение независимого автоматического АЧХ УПЧ каждого из N каналов РПК СВЧ-диапазона и снижение погрешности измерения.

Для достижения указанной цели предлагается устройство измерения АЧХ трактов N-канального супергетеродинного РПК, содержащее первый канал, включающий амплитудный детектор.

Согласно изобретению, в первый канал введены последовательно соединенные первый блок сопряжения, генератор контрольного сигнала фиксированной частоты и направленный ответвитель, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и второй блок сопряжения, первый выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом и вторым выходом первого блока сопряжения, причем, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора, а также введены блок управления и N-1 каналов, идентичных первому, причем вход направленного ответвителя является входом каждого канала, вход и выход блока управления соединены соответственно с третьим выходом и вторым входом первого блока сопряжения первого канала, второй выход и третий вход второго блока сопряжения каждого канала, кроме последнего, соединены соответственно с вторым входом и третьим выходом первого блока сопряжения следующего канала, выход направленного ответвителя в каждом канале служит для подключения входа канального радиоприемника, а вход амплитудного детектора является входом для подключения выхода канального радиоприемника, первый и второй входы управления которого соединены соответственно с четвертым выходом первого блока сопряжения и третьим входом второго блока сопряжения.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 приведена функциональная схема блока усиления и преобразования (БУП) 9.

На фиг. 3 приведена функциональная схема БУП 10.

На фиг. 4 приведена функциональная схема блока управления 6.

На фиг. 5 приведена функциональная схема блока сопряжения 7, 8.

Структурная схема алгоритма работы устройства приведена на фиг.6.

Устройство для измерения АЧХ трактов N-канального РПК содержит (фиг. 1) направленный ответвитель 1, первый вход которого является входом устройства, ко второму входу подключен генератор контрольного сигнала с фиксированной частотой (ГКСФЧ) 2, а выход соединен со входом канального радиоприемника (РП) 3. Выход канального РП 3 подключен к последовательно соединенным амплитудному детектору (АД) 4 и аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 5. Вход и выход блока управления 6 соединены с первым входом и выходом первого блока сопряжения (БС) 7, второй вход и выход которого соединены с первым выходом и входом второго БС 8. Вторые вход и выход второго БС 8 соединены с первым выходом и входом третьего БС и так далее до БС 8.N. Третий и четвертый выходы первого БС 7 соединены соответственно с входом управления ГКСФЧ 2 и первым входом управления канального РП 3. Третий и четвертый выходы второго БС 8 соединены соответственно с вторым входом управления канального РП 3 и выходом АЦП 5. Канальный РП 3 содержит последовательно соединенные первый 9 и второй 10 блоки усиления и преобразования (БУП).

Направленный ответвитель 1, ГКСФЧ 2, первый БС 7 объединены в высокочастотный блок 11, а АД 4, АЦП 5 и БС 8 объединены в усилительно-демодулированный блок 12.

Первый БУП 9 содержит (фиг. 2) последовательно соединенные усилитель высокой частоты (УВЧ) 13, вход которого является входом блока, смеситель 14, ко второму входу которого подключен гетеродин 15 и УПЧ 16, выход которого является выходом блока. Управляющие входы гетеродина 15, УПЧ 16 и УВЧ 13 являются входом управления блока.

Второй БУП 10 содержит (фиг. 3а) последовательно соединенные УВЧ 17, вход которого является входом блока, смеситель 18, к второму входу которого подключены гетеродин 19 и УПЧ 20, выход которого является выходом блока. Управляющие входы гетеродина 19, УПЧ 20 и УВЧ 17 являются входом управления блока.

Второй БУП 10 (фиг. 3б) может также содержать последовательно соединенные усилитель 21, вход которого является входом БУП 10, и блок фильтров (БФ) 22, выход которого является выходом БУП 9. Управляющие входы усилителя 21 и БФ 22 являются управляющим входом БУП 10.

Блок управления 6 (фиг. 4) содержит генератор тактовых импульсов 23, процессор 24, контроллеры 25, 26, 27, формирователь 28, дешифраторы 29, 30, 31, 32, ПЗУ 33, ОЗУ 34, индикатор 35, шину данных (ШД), шину управления (ШУ), шину адреса (ША). Блок управления может быть выполнен, например, на основе микропроцессорного комплекта серии 580 [3, стр. 64 - 114].

Блок сопряжения 7, 8 (фиг. 5) содержит первый 36 и второй 37 приемники, входы которых являются первым и вторым входами БС соответственно первый 38 и второй 39 передатчики, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами БС 7, 8. В БС 7, 8 входят также передатчик 40 и преобразователь последовательного кода в параллельный и параллельного в последовательный 41. Третий вход и выход БС являются вторым входом и выходом преобразователя 41.

Блок 41 может быть выполнен на микросхеме К588ВГ6 [3, стр. 236].

Блок 25 предназначен для выработки системных управляющих сигналов, буферизации шины данных и может быть выполнен на микросхеме КР589ВК28.

Блок 27 предназначен для обеспечения управления индикатором 35. Он может быть выполнен на микросхеме КР580ВГ75 для случая, если индикатор 35 выполнен в виде электронно-лучевой трубки.

Блоки 31 - 35 предназначены для согласования и могут быть выполнены на микросхеме К585АП6 [3, стр. 272].

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Каналы РПК представляют собой идентичные устройства преобразования частоты с помощью смесителей 14, 18 и гетеродинов 15, 19. Селекция по частоте и усиление выполняются с помощью УПЧ 16, 20 и фильтров 22. Каналы РПК отличаются между собой адресами блоков и могут быть независимо настроены на разные частоты с разными полосами фильтров селекции. Каждый блок имеет свой адрес.

В ПЗУ 33 блока управления 6 записана программа работы устройства, а также следующие константы: границы диапазона частот измеряемой АЧХ нижняя F_y и верхняя F_в; число точек настроек при анализе NN; шаг перестройки как разница между двумя соседними частотами настройки F_ш = (F_в - F_н)/NN.

Процессор 24 последовательно считывает команды программы из ПЗУ 33 путем установки адреса ячейки ПЗУ 33 по шине адреса ША через формирователь 28 и дешифратор 29, подачи команды чтения по шине управления (ШУ) и получения данных по шине данных (ШД) через контроллер 25. После получения команды процессор 24 выполняет ее в соответствии с ее содержанием, то есть выполняет или вычислительные операции, или операции по пересылке команд управления на блоки устройства, или операции по приему информации с блоков устройства, или операции по пересылке информации в ОЗУ 34 и обратно.

Команды управления блоками устройства представляют собой два 16-разрядных двоичных кода (командное слово и информационное слово), которые в контроллере 26 преобразуются в последовательный бифазный униполярный код типа "Манчестер", эти сигналы передаются по последовательной линии связи с БУ 6 на БС 7.1 канала 1, транслируются далее на БС 8.1, после чего поступают на БС 7.2, БС 8.2 и так далее до последнего канала.

Принятый сигнал в каждом БС 7, 8 преобразуются в блоке 41 в 16-разрядный двоичный код управления, который в соответствии с [3, стр. 239 - 242] содержит адрес БС, к которому обращена данная команда, и информацию для исполнения. В каждом БС адресная часть командного слова из принятой посылки сравнивается с собственным адресом БС, в случае их совпадения данный БС посылает обратно в БУ 6 команду подтверждения приема, а остальная часть информации поступает на входы управления - от БС 7 на ГКСФЧ 2 и первый БУП 9, от БС 8 на второй БУП 10 и АЦП 5.

Структурная схема алгоритма работы устройства приведена на фиг. 6.

В соответствии с алгоритмом управления, процессор 24 через контроллер 26 посылает на БС 7 контролируемого канала команду на включение ГКСФЧ 2. Эта команда проходит через последовательно соединенные БС 7.1, БС 8.1, БС 7.2, БС 8.2 и так далее до последнего БС в устройстве, тот из БС, адрес которого совпадает с адресной частью команды, посылает в БУ 6 команду подтверждения получения команды на включение ГКСФЧ 2, которая проходит через все последовательно соединенные БС в обратную сторону до БУ 6.

После этого процессор 24 через контроллер 25 посылает на БС 7 контролируемого канала команду на установку частоты БУП 9 контролируемого канала, равной нижней частоте измеряемой АЧХ F_н. Эта команда проходит через последовательно соединенные БС 7.1, БС 8.1, БС 7.2, БС 8.2 и так далее до последнего БС в устройстве, тот из БС, адрес которого совпадает с адресной частью команды, посылает в БУ 6 команду подтверждения получения команды на установку частоты, которая проходит через все последовательно соединенные БС в обратную сторону до БУ 6.

Далее процессор 24 через контроллер 26 посылает на БС 8 контролируемого канала команду на снятие отсчета амплитуды на выходе БУП 10. Эта команда проходит через последовательно соединенные БС 7.1, БС 8.1, БС 7.2, БС 8.2 и так далее до последнего БС в устройстве, тот из БС, адрес которого совпадает с адресной частью команды, посылает в БУ 6 команду подтверждения получения команды на снятие отсчета амплитуды и отсчет X(F_i) амплитуды из АЦП 5 контролируемого канала. Процессор 24 через контроллер 26 принимает код амплитуды X(F_i) и запоминает его в ОЗУ 34.

Операции по установке частоты, которая увеличивается каждый раз на шаг F_ш, и снятию амплитуды на каждой частоте настройки F_i, повторяются до тех пор, пока частота не станет равной верхней частоте измеряемой АЧХ F_в. После этого БУ 6 посылает команду на БС 7 контролируемого канала на выключение ГКСФЧ 2.

После завершения снятия отсчетов амплитуды X(F_i) в полосе измеряемой АЧХ, когда в ОЗУ 34 записано NN отсчетов измерений, определяется максимальный X_макс и минимальный X_мин отсчеты. Для этого процессор 24 последовательно считывает коды отсчетов амплитуды X(F_i) из ОЗУ 34 путем установки адреса ячейки ОЗУ 34 по шине адреса ША через формирователь 28 и дешифратор 32, подачи команды чтения по шине управления (ШУ) и получения данных по шине данных (ШД) через контроллер 25. Первоначально X_макс и X_мин считаются равными первому из считанных кодов X(F₁), каждый из кодов X(F_i) сравнивается с X_мин и X_макс и если он меньшей X_мин, то значение X_мин = X(F_i), если же он больше X_макс, то X_макс = X(F_i). После перебора всех NN частот определяется разница X_макс - X_мин.

Литература 1. Коррекция искажений в трактах и каналах связи /Под ред. Поповой Н.З. - М.: Связь, 1979.

2. Проектирование радиоприемных устройств /Под ред. Сиверса. - М.: с. 11.

3. Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. - Л.: Машиностроение, 1987.

4. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров/ Под ред. Марцинкявичуса. - М.: Радио и связь. 1988.

Формула изобретения

Устройство для измерения амплитудно-частотной характеристики трактов N-канального супергетеродинного радиоприемного комплекса, содержащее первый канал, включающий амплитудный детектор, отличающееся тем, что в первый канал введены последовательно соединенные первый блок сопряжения, генератор контрольного сигнала фиксированной частоты и направленный ответвитель, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь и второй блок сопряжения, первый выход и второй вход которого соединены соответственно с первым входом и вторым выходом первого блока сопряжения, причем вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора, а также введены блок управления и N-1 каналов, идентичных первому, причем вход направленного ответвителя является входом каждого канала, вход и выход блока управления соединены соответственно с третьим выходом и вторым входом первого блока сопряжения первого канала, второй выход и третий вход второго блока сопряжения каждого канала, кроме последнего, соединены соответственно с вторым входом и третьим выходом первого блока сопряжения следующего канала, выход направленного ответвителя в каждом канале служит для подключения входа канального радиоприемника, а вход амплитудного детектора является входом для подключения выхода канального радиоприемника, первый и второй входы управления которого соединены соответственно с четвертым выходом первого блока сопряжения и третьим выходом второго блока сопряжения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6