Зуєв І. А., Кучумов А. К., Михайлова Е. А., Нікітін Ю. А., Старостін Є. А. ФГУП Галузевий науково-дослідний інститут радіо (ЛОНІІР) Великий Смоленський проспект, д. 4, Санкт-Петербург – 192029, Росія Тел.: +7 (812) 5672719; e-mail: emc@loniir.ru

Анотація – Розглянуто варіанти побудови спеціалізованого генераторного устаткування (Генераторів Випробувальних Сигналів ГІС), що дозволяють формувати стандартні тестові сигнали в діапазоні частот від 20 Гц до 2000 МГц.

I. Вступ

Використання спеціалізованих генераторів випробувальних сигналів (ГІС) доцільно в складі автоматизованих вимірювальних комплексів, які призначені для перевірки технічних засобів на стійкість до впливу радіочастотних електромагнітних полів (в діапазоні частот 80-2000 МГц по ГОСТ Р 51317.4.3) і на стійкість до кондуктивним перешкод, наведеною такими полями (в діапазоні частот 0,15-80 МГц по ГОСТ Р 51317.4.6). Крім того, нерідкі випадки розширення частотного діапазону необхідних випробувальних впливів «вниз» до 26 МГц і 20 Гц відповідно.

II. Основна частина

Основними завданнями ГІС є:

1. Синтез сітки частот з кроком не більше 1% FBbIX в заданому діапазоні;

2. Установка необхідного рівня вихідного сигналу в інтервалі значень не менше 40 дБ від плюс 10 дБм (117 дБмкВ) до мінус 30 дБм (77 дБмкВ) із заданою точністю;

3. Формування випробувального впливу у вигляді AM (ІМ)-сигналу з регламентованими параметрами модуляції.

Крім того, ГІС повинен управлятися від ЕОМ за стандартним інтерфейсу, наприклад, типу RS-232.

Зі сказаного випливає, що низькочастотний «НЧ» ГІС повинен встановлювати на свій вихід частоту, з урахуванням хоча б двократного запасу, з мінімальним кроком сітки 750 Гц і 400 кГц відповідно, хоча нерідкі випадки кроку сітки до одиниць герц.

Щоб компенсувати нерівномірність АЧХ підсилювача потужності і випробувальної майданчика, діапазон регулювання вихідного рівня ГІС доводиться додатково розширювати на 20-30 дБ.

У діапазоні частот впливу від постійного струму до 80 МГц для синтезу сітки і цифрової модуляції отриманого коливання зручно використовувати методи Пасивного Цифрового Синтезу (ПЦС або DDS – Direct Digital Synthesis) частот. Мікросхеми, що реалізують принципи ПЦС, дозволяють забезпечити на виході Сверхмелкие крок сітки, високу стабільність фази та її спадкоємність при зміні частот, малий час перемикання з частоти на частоту, а також цифрову амплітудну і кутову модуляцію несучої. В даний час доступні чіпи з внутрішньою тактовою частотою fo до 1 ГГц, хоча для забезпечення вимог ГОСТ достатньо частоти fo = 200 МГц. В останньому випадку крок сітки частот можна встановлювати з кратністю до fox2 ‘32= 0,0465661 … Гц.

Для отримання необхідної потужності сигналу зручно використовувати мікросхеми кабельних драйверів, які, окрім посилення потужності дозволяють також управляти вихідним рівнем в інтервалі 36-53 дБ. З урахуванням можливостей мікросхем ПЦС (регулювання сигналу на виході на 6-48 дБ) діапазон зміни амплітуди випробувального впливу може досягати 100 дБ. Застосування мікросхем цифрових керованих атенюаторів розширює можливий діапазон регулювання.

У більш високочастотних діапазонах впливів доводиться використовувати методи активного цифрового синтезу частот на основі (квазіастатіче-ських) кілець імпульсно-фазового автопідстроювання частоти АФАП (ІФАП) і аналогової модуляції формованого коливання. В якості формувача частот модуляції, наприклад, моногармонікі і меандру 400 Гц, 1 кГц (до одиниць мегагерц) можна використовувати «низькочастотний» цифровий синтезатор ПЦС, а управління рівнем модуляції 0% – 99% і модулятор виконати аналоговими – на звичайному перемнние-жітельно ЦАП і pin діодах.

Як показує досвід [1], при використанні мікросхем синтезаторів частот серії LMX або ADF, для отримання достатньої якості несучого коливання в діапазоні частот від 1 ГГц до 3 ГГц і вище необхідно забезпечити частоту порівняння в кільці АФАП більше 1 МГц. Тому в трактах формування сітки частот ГІС доводиться використовувати або:

а) методи гетеродінірованія – синтез сітки у відносно високочастотному діапазоні, але з заданим абсолютним перекриттям по частоті, а потім перенесення сформованого коливання за допомогою допоміжного гетеродина в необхідний діапазон частот, або

б) синтез сітки в «верхньому» октавних піддіапазоні необхідного діапазону частот, а потім послідовне ділення одержаної частоти в 2П разів і, одночасно, комутація виходів дільників частоти. В останньому випадку лінійний модулятор повинен забезпечувати необхідну якість модуляції у всьому вихідному діапазоні, а для зменшення рівня гармонік необхідно вводити комутовані фільтри нижніх частот.

В обох випадках в трактах приведення частоти АФАП-синтезаторів доцільно використовувати дільники (частоти) з дробовим коефіцієнтом ділення [1]. Також можливий варіант формування ще більш дрібного кроку сітки шляхом множення сигналу з виходу DDS синтезатора.

Слід також зауважити, що при використанні методу гетеродінірованія необхідно враховувати появу комбінаційних складових низьких порядків у спектрі вихідного сигналу. Боротися з їх появою можна тільки раціональним вибором діапазонів частот, в яких формуються вихідний сигнал і гетеродинні коливання. Однак, метод «квазілінійного» перенесення сформованого спектра у вихідний діапазон за допомогою змішувача добре працює тільки в разі відносно вузьких смуг або невисоких вимог до якості формованого сигналу; для многооктавного перекриття по частоті метод гетеродінірованія небажаний.

Для точної установки рівня вихідного сигналу і його стабілізації можна застосовувати не тільки керовані цифровим кодом атенюатори, а й системи автоматичного регулювання (САР) рівня – як цифрові, так і аналогові. Такі САР дозволяють не тільки встановлювати необхідний рівень випробувального сигналу, але і підтримувати його постійну величину на виході приладу у всьому діапазоні частот і, тим самим, компенсувати вихідну нерівномірність амплітудно-частотної характеристики (АЧХ) лінійного тракту. В такій структурі можна тільки аналоговим кільцем САР забезпечити глибину регулювання амплітуди більш 60 дБ. Більш того, запис регулювальної таблиці в пам’ять керуючої програми призводить додаткового зручності в роботі – дозволяє врахувати і компенсувати нерівномірність АЧХ лінійного тракту ГІС, підсилювачів потужності і випробувальної площадки.

III. Висновок

Сучасні ГІС являють собою самостійний підклас приладів, використання яких при перевірці технічних засобів на стійкість до впливу кондуктивних перешкод і радіочастотних електромагнітних полів дозволяє підвищити продуктивність випробувань.

[1] Нікітін Ю., Дмитрієв С. Частотний метод аналізу синтезаторних систем імпульсно-фазового автопідстроювання частоти – Компоненти і технології, № 1, 2003.

SYNTHESIS OF TEST SIGNALS IN EXTENDED WIDE FREQUENCY RANGE

Zuev I. A., Kuchumov A. K., Michailova E. A.

Nikitin Y. A., Starostin E. A.

Leningrad Branch Research Institute Radio (LONIIR)

4,  Bolshoy Smolensky Ave.,

St. Petersburg – 192029, Russia Tel.: +7 (095) 5672719, e-mail: emc@loniir.ru

Abstract – It is reasonable to use special generator equipment (Test Signal Generators, TSG) that allows generating standard test signals in a frequency range from 20 Hz to 2000 MHz to test automatically the technical means immunity to RF electromagnetic field effect.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології»