СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПОЛОСОВЫХ СИГНАЛОВ ОБЪЕКТОМ
METHOD OF DETERMINING NONLINEAR DISTORTIONS OF CONVERSION OF BAND-PASS SIGNALS BY OBJECT

Способ определения нелинейных искажений преобразования полосовых сигналов объектом
Изобретение относится к областям радиотехники и радиоизмерений и может быть использовано для определения искажений, возникающих при прохождении полосовых сигналов произвольной формы через нелинейные устройства.
Известен вычислитель оценки нелинейных искажений (Патент RU №2255342, МПК G01R 23/20, опубл. 27.06.2005 г.), выбранный в качестве прототипа, в котором раскрыт способ оценки нелинейных искажений преобразования сигналов тестируемого устройства, в котором тестовый и выходной сигнал исследуемого устройства сравнивают посредством определения коэффициента пропорциональности путем определения их отношения. Определение коэффициента пропорциональности происходит за счет использования блока деления. На его входы подают сигналы с входа и выхода тестируемого устройства, предварительно прошедшие через полосовые фильтры. При линейном преобразовании тестового сигнала в выходной сигнал коэффициент пропорциональности, полученный на выходе блока деления, представляет из себя постоянное напряжение, в противном случае, можно говорить о нелинейном преобразовании между сигналами, а следовательно, о нелинейных искажениях, вносимых тестируемым устройством.
Недостатком известного технического решения является большая вероятность ошибок при определении нелинейных искажений в случае, когда уровни сигнала близки к нулю, за счет сравнения тестового и выходного сигнала путем определения их отношения, а также за счет отсутствия фазовой коррекции.
Основная техническая задача, решаемая заявляемым изобретением, состоит в создании способа определения нелинейных искажений преобразования полосовых сигналов объектом с малой вероятностью ошибок.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения нелинейных искажений преобразования полосовых сигналов объектом, включающем воздействие на объект тестовым сигналом, прием от объекта выходного сигнала, сравнение тестового сигнала с выходным сигналом посредством определения коэффициента пропорциональности, согласно предложенному решению после приема от объекта выходного сигнала определяют прогнозируемый выходной сигнал при линейном преобразовании тестового сигнала путем определения коэффициента пропорциональности и коэффициента фазовой коррекции посредством сравнения амплитуд и фаз тестового и выходного сигналов на временных участках малосигнального режима работы объекта, после чего вычитают из выходного сигнала прогнозируемый выходной сигнал.
*
*
Н
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема измерительного комплекса, используемого для экспериментальной реализации заявленного способа; на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) тестового А(f) и выходного В(f) сигналов; на фиг. 3 - АЧХ прогнозируемого выходного сигнала А(f) и АЧХ нелинейных искажений выходного сигнала НИ(f); на фиг. 4 - модули комплексных огибающих тестового А(t), выходного В(t) и прогнозируемого выходного А(f) сигналов во временной области; на фиг. 2 и фиг. 3 в качестве аргумента f использована нормированная частота, равная разнице частоты сигнала f и частоты несущего колебания f.
Измерительный комплекс (фиг.1) состоит из векторного анализатора цепей (ВАЦ) 1, квадратурного модулятора (М) 2 и персонального компьютера (ПК) 3. Основными узлами векторного анализатора цепей 1 являются генератор несущего колебания (ГН) 4, ответвитель сигнала 5, генератор промежуточной частоты (ГПЧ) 6, первый и второй смесители 7, первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 8, первый и второй измерительные порты 9, между которыми подключено исследуемое устройство (ИУ) 10.
Выход генератора несущего колебания 4 подключен к одному из входов квадратурного модулятора 2, выход которого подключен к входу ответвителя сигнала 5, один из выходов которого подсоединен к входу первого измерительного порта 9, а второй - к первому входу первого смесителя 7, выход которого подключен к входу первого аналого-цифрового преобразователя 8. Выходы генератора промежуточной частоты 6 подключены к вторым входам первого и второго смесителей 7. Выход второго измерительного порта 9 подключен к первому входу второго смесителя 7, выход которого подключен к входу второго аналого-цифрового преобразователя 8.
В предложенном варианте измерительного комплекса управление векторного анализатора цепей 1 и квадратурного модулятора 2 осуществляется с помощью персонального компьютера 3. Персональный компьютер 3 может являться внешним устройством, а может являться блоком векторного анализатора цепей 1. Квадратурный модулятор 2 может является как внешним блоком, так и быть встроенным в векторный анализатор цепей 1. Существует возможность модулировать как сигналы, переданные с персонального компьютера 3, так и сигналы, записанные ранее в память квадратурного модулятора 2, таким образом, исключая необходимость связи квадратурного модулятора 2 с персональным компьютером 3. В качестве ответвителя сигнала 5 можно использовать направленные ответвители или резистивные делители.
Сигнал с генератора несущего колебания 4 поступает на квадратурный модулятор 2, где происходит его модуляция, в соответствии с тем, какой сигнал используется в качестве тестового A (t). С квадратурного модулятора 2 тестовый сигнал A (t) поступает обратно в векторный анализатор цепей 1. Часть энергии тестового сигнала A (t) ответвляется при помощи ответвителя сигнала 5, переносится на промежуточную частоту при помощи смесителя 7 с последующей дискретизацией в первом аналого-цифровом преобразователе 8. Оставшаяся часть энергии тестового сигнала A (t) поступает с ответвителя сигнала 5 через первый измерительный порт 1 на исследуемое устройство 10. Выходной сигнал В(t) с исследуемого устройства 10 поступает на второй измерительный порт 2, переносится на промежуточную частоту при помощи смесителя 7 и оцифровывается во втором аналого-цифровом преобразователе 8.
ПР
*
Способ реализуют следующим образом. Выходной сигнал B(t) сравнивают с тестовым А(t) на временных участках малосигнального режима работы исследуемого устройства 10 (фиг. 2). На основе этого сравнения получают коэффициент пропорциональности К и коэффициент фазовой коррекции Δφ, в результате чего получают прогнозируемый выходной сигнал А(t) (фиг. 3):
*
iΔφ
А(t)=А(t)·e.
*
Вычитая из выходного сигнала B(t) прогнозируемый выходной сигнал А(t), определяют уровень нелинейных искажений НИ(t), вносимых исследуемым устройством 10 (фиг. 3).
Для оценки уровня нелинейных искажений, вносимых исследуемым устройством 10, как в полосе информационного сигнала, так и вне его полосы, используют преобразование Фурье, которое позволяет представить полученные данные в частотной области (фиг. 4).