Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>918877

4I

4

° Г (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Занвлено 17.04.79 (21) 2753156/18-21 (5l)M. Кл. с присоединением заявки J%

G 01 R 23/20

Гвсударстввнный комитат (23) Приоритет (53) УДК 621. 317.. 757 (088. 8) Опубликовано 07.04.82. Бюллетень ¹ 13

Дата опубликования описания 07 . 04 . 82 па делам нввбрвтеннй н открытнй (72) Автор изобретения

P.À. Русакова (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВНЕЛИНЕЙНОСТИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и может быть. использовано для измерения коэффициентов нелинейности (коэффициентов гармоник, коэффициентов комбинационных состаВляющих) четырехполюсников (например транзисторов, интегральных усилительных схем на транзисторах, предназначенных для многоканальной телефонной связи, кабельного телевидения) .

Известно устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника, которое содержит генера" тор испытательного сигнала, соединенный со входом исследуемого четырехполюсника, выход которого через двухпозиционный переключатель соединен в первом положении этого переключателя с вольтметром эффективных значений, во втором положении - с тем же вольтметром, но через активный по" лосовой фильтр Г1L.

Недост ат ками из вест ного устрой ства являются высокая погрешность измерения и сравнительно малый линейный динамический диапазон измерения,поскольку измерительным прибором (вольт. метром эффективных значений) на выходе устройства измеряют как уровень основного тона, так и саму нелинейную составляющую, которая в ряде l0 случаев может быть на 100-110 дБ ниже основного тона.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехпоI

15 люсника, которое содержит два гене" ратора, которые подключены к двум входам сумматора через выключатели.

Выход сумматора подключен через ис- . следуемый четырехполюсник, ко входу магазина сопротивлений, характеризуемого коэффициентом затухания ам и ко входу полосового фильтра с коэффициентом затухания а,г, настроенного на выделение исследуемой не7 4 и два генератора испытательного сигнала, один иэ которых подключен через выключатель к первому входу сумматора, выход которого соединен с полосовым фильтром через исследуемый четырехполюсник, второй генератор подключен к второму входу сумматора через модулятор, а выход полосового фильтра непосредственно соединен с измерительным прибором, На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения коэффициентов нелинейности (гармоник, комбинационных составляющих); на фиг. 2а спектрограмма, соответствующая сигналу на входе четырехполюсника при измерении нелинейной составляющей; на Фиг.2б - то же, соответствующая сигналу на выходе четырехполюсника при измерении нелинейной составляющей; на фиг. 2в - то же, соответствующая сигналу на выходе полосового фильтра при измерении нелинейной составляющей; на фиг. 2г - то же, соответствующая сигналу на входе четырехполюсника при калибровке по продукту модуляции; на фиг.2дто же, соответствующая сигналу на выходе четырехполюсника при калибровке по продукту модуляции, на фиг.2ето же, соответствующая сигналу на выходе полосового фильтра при калибровке па продукту модуляции.

Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника содержит первый генератор 1 испытательного сигнала, соединенный через выключатель 2 с первым входом сумматора 3, второй генератор 4 испытательного сигнала, соединенный через модулятор 5 со вторым входом сумматора 3. Модулятор 5 выполнен в виде модулируемого элемента б,управляемого через выключатель 7 генератором 8 модулирующи колебаний. Выход сумматора 3 соединен со входом исследуемого четырехполюсника 9, выход которого связан с полосовым фильтром

10 и измерительным прибором 11, в качестве которого может быть использован спектроанализатор. Для удобства анализа результатов измерения на выходе или входе четырехполюсника 9 включен измеритель 12 сигнала на основной частоте.

Устройство работает следующим образом.

С помощью выключателя 2 соединя,ют генератор l с первым входом сумма.

И„,= а, - а„(1) 30

Недостатком устройства является сравнительно низкая точность измерения, поскол ь ку результирующая погрешность измерения зависит от рав35 номерности амплитудно-частотной характеристики используемого измерительного прибора, от точности калибровки магазина сопротивлений, от погрешности измерения затухания час40 тотно-избирательного полосового фильтра, а также от точности задания и стабильности частот генераторов испытательного сигнала (уход какой-либо частоты испытательного сигнала может приводить к измерению

45 г ,нелинейной составляющей уже с другим затуханием а фильтра из-за неидеальности избирательных свойств фильтра), что в данном случае, как видно из формулы (1), увеличивает погрешность измерения коэффициентов нелинейности, Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, ss что в устройстве для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника, содержащем измерительный прибор

3 91887 линейной составляющей k-ro порядка.

Кроме того, имеется измерительный прибор, который через двухпозиционный переключатель соединяют в первом положении с выходом магазина сопротивлений, во -втQpoM положении с выходом полосового фильтра (2).

Устройство работает следующим образом.

Сначала от двух генераторов испы- 10 тательного сигнала через выключатели подают сигналы, равные по амплитуде, на исследуемый четырехполюсник.

Во втором положении двухпозиционного переключателя на выходе устройства 1S измеряют амплитуду выделенной нелинейной составляющей. Отключают выключателем подачу сигнала одного из генераторов. Переключают двухпозиционный переключатель в первое положение. Подбирают затухание ам магазина сопротивлений так, чтобы амплитуда сигнала на измерительном приборе на частоте второго генератора равнялась амплитуде исследуемой нелинейной (комбинационной) составляющей. Определяют коэффициент комбинационной составляющей М„; L.-ro порядка по формуле

918877 тора 3. С помощью выключателя 7 отключают генератор 8 модулирующих колебаний от модулируемого элемента 6, при этом сигнал второго генератора

4 поступает непосредственно на второй вход сумматора 3. Мощности сигналов генераторов 1 и 4 складываются на сумматоре 3. С выхода сумматора. 3 испытательные сигналы на частотах и Е с равной амплитудой подают на 0 исследуемый четырехполюсник (см. фиг.2а) .

На выходе полосового фильтра 10 с помощью измерительного прибора 11 измеряют мощность Р> комбинационной 15 нелинейной составляющей (см.фиг.2в), например, на частоте нелинейной составляющей третьего порядка (Zf„-f< )

Затем отключают с помощью выключателя

2 генератор 1. Модулируют по ампли-. 20 туде сигнал от генератора 4 путем по ключения генератора 8 модулирующи;. колебаний выключателем 7 к моду- лируемому элементу 6. Причем частоту модуляции Я. желательно выбрать равной в данном случае (f> -f ), таким образом1 чтобы частота продукта модуляции и комбинированной составляющей совпадали. Затем измеряют мощность продукта модуляции Р> (см.фиг. 2е) Э0 на выходе полосового Фильтра 10 тем же измерительным прибором 11. Определяют коэффициент комбинационных составляющих для случая двухполосной модуляции (см. фиг. 2г) по формуле

М = -Я-+ 1O Xg — ", P (41> где N .- коэффициент модуляции в децибеллах;

Р и Рм- мощности комбинационной .40 составляющей и продукта модуляции соответственно.

Таким образом, продукт модуляции . принят за уровень сигнала калибровки,а коэффициент нелинейности измеряется по отношению нелинейной составляющей и продукта модуляции, соответствующих одной частоте.

Эффективность предлагаемого устройства заключается в улучшении качества измерения, а именно в увеличении его точности. В предлагаемом устройстве в связи с тем, что нелинейная составляющая и продукт модуляции измеряют на одной частоте, исключается влияние, погрешностей измерения затухания полосового фильтра, а также затухания магазина сопротивлений на результирующую погрешность измерения.

Снижаются требования к равномерности амплитудно-частотной характеристики измерительного прибора, стабильности частот задающих генераторов, в результате чего, кроме дополнительного уменьшения погрешности, упрощаются некоторые элементы конструкции (например, измерительного прибора, генераторов), используемые в устройстве.

Кроме того, в предлагаемом устройстве отсутствует необходимость коммутации .на выходе четырехполюсника,так . как полосовой фильтр непосредственно подсоединен к измерительному прибору, что позволяет исключить возможность выхода из строя испытуемого объекта (транзистора) за счет рассогласования, упрощает процесс измерения, повышает его производительность.

Формула изобретения

Устройство для измерения коэффициентов нелинейности четырехполюсника, содержащее измерительный прибор и два генератора испытательного сигнала, один из которых подключен через выключатель к первому входу сумматора, выход которого соединен с полосовым фильтром через исследуемый четырехполюсник, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, второй гене-. ратор подключен к второму входу сумматора через модулятор, а выход полосового фильтра непосредственно соединен с измерительным прибором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Трунов А.И. Сравнительная оценка погрешностей фильтрового и конпенiсационно-фильтрового методов измерения коэффициента нелинейных искажений.

"Измерительная техника", 1375, Н 10, с 24..

2. Кушнир ф. В. и др. Измерения в технике связи. М., "Связь", 1976, с. 225 (прототип) .

918877 л к г (+.Д цНИИПИ Заказ 2131/28 Тиран 719 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4