Фазометр

 

ФАЗОМЕТР, содержащий два измерительных канала, один из.которых состоит из последовательно соединённых первого смесителя, к второму входу которого подключен первый выход генератора опорной частоты, и фильтра разностной частоты, соединенного с входом второго смесителя. выход которого соединен с фильтром опорной частоты, подключенным к последовательно соединенным фазовому детектору и индикатору, отличающийся тем, что, с целью повы|1}ения точности измерений разности фаз наложенных радиоимпульсных сигналов, во второй измерительный канал введены сумматор и блок дисперсионной задержки, вход которого подключен к кяходу сумматора, а выход к второму входу сумматора, причем перк:1й вход сумматора является входом измерительного канала, а его выход соединен с входом второго смесителя , второй илход генератора опорной частоты соединен с вторым входом « jфазового детектора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

PWWIN

РЕСПУЬЛИН уд) G 01 R 25/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛЛМ ИЗОТ ЧТЕНИЙ И ОТНИЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

Н АВТОРСЙОММ СВИДЕТЕЛЬСТВ1 (21) 3396764/18-21 (22) 12.02. 82 (46) 07.06.83. Бюл. 9 21 (72) И.Д.Зрлотарев и С. П.Седельников (71) Омский политехнический институт (53) 621. 317. 77 (088;8) .(56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 425124, кл.. G 01 R 25/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 561148, кл. G 01 R 25/02, 1974. (54)(57) фАЗОИЕ1Р, содержащий два измерительных канала, один из .которых состоит иэ последовательно соединенных первого смесителя, к второму входу которого подключен первый выход генератора опорной частоты, и фильтра разностной частоты, соединенного с входом второго смесителя, „.SU„„1022073 А выход которого соединен с фильтром опорной частоты, подключенным -к последовательно соединенным фазовому детектору и индикатору, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повыаения точности измерений разности фаэ наложенных радиоимпульсных сигналов, во второй измерительный ка-. нал введены сумматор и блок дисперсионной задержки, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход к второму входу сумматора, причем первый вход сумматора является входом измерительного канала, à его выход соединен с входом второго смесителя; второй выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом Е

;фазового детектора.

1022073

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть Использовано в фазоизмерительных системах для измерения сдвига фаз перекрывающихся радиоимпульсных сигналов как при,многократном, так и однократном воздействии.

Известен фазометр, содержащий смесители, гетеродин, опорный генератор, фильтры, усилители, усилители-ограничители, Фазовый детектор с индикатором, два однополосных модулятора и делитель частоты, причем одни из входов однополосных модуляторов подключены к выходам гетеродина, а другие— к выходам. опорного генератора, а вы- 15 ходы однополосных модуляторов подсоединены к смесителям, выходы которых через фильтры и усилители подключены к третьему смесителю, выход которого через фильтр связан с входом одного 2О усилителя-ограничителя, к выходу которого подключен вход делителя частоты, выходом подсоединенного к одному входу фазового детектора, а второй вход фазового детектора связан с 25 выходом другого усилителя-ограничителя, входом подключенного к опорному генератору Р 1) .

Однако известный Фазометр обладает низкой точностью измерений иэ-эа наличия комбинационных частот на гетеродинных входах смесителей измерительных каналов и не работоспособен в случае наложения входных сигналов.

Наиболее близким по технической сущности. к изобретению является фазометр, содержащий два измерительных . канала, состоящих из последовательно соединенных смесителя и фильтра суммарной частоты, первый смеситель 4О с фильтром разностной частоты, входы которого подключены к выходам измерительных каналов, фазовый детектор с индикатором, первый вход которого соединен с фильтром раэиостной частоты 45 первого смесителя, второй генератор опорной частоты и второй смеситель с фильтром раэностной частоты, причем входы второго смесителя подключены к выходом обоих генераторов опорной час- gg тоти, второй вход Фазового детектора подключен к фильтру разностной частоты второго смесителя, выход первого генератора опорной частоты соединен с гетеродинным входом смесителя одно-55 го измерительного канала, а выход второго генератора опорной, частоты соединен с гетеродинным входом смесителя другого измерительного канала (2), Данный известный фаэометр имеет 60 низкую точность при измерении пере крывающихся радиоимпульсных сигналов.

В этом случае результат измерения на участках перекрытия зависит от раз- ности фаз каждого из наложенных сигналов, а также от соотношения несущих частот заполнения радиоимпульсов.. Выходной сигнал фазового детектора на участке наложения будет представлять собой биения, амплитуда которых опре,целяется разностью . Фаз, а частота— разносом несущих частот перекрывающихся радиоимпульсов.

Кроме того, при преобразовании частоты в опорном канале возникают паразитные комбинационные частоты, которые при недостаточном подавлении могут попасть на фазовый детектор.

Это может вызвать дополнительную погрешность измерений. Поэтому, в опорном канале необходимо обеспечивать хорошую фильтрацию сигнала опорной частоты.

Цель изобретения — повыаение точности измерений разности фаз наложенных радиоимпульсных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит из последовательно соединенных первого смесителя, к второму входу которого подключен первый выход генератора опорной частоты, и фильтра разностной частоты, соединенного. с входом второго смесителя, выход которого соединен с фильтром опорной частоты, подключенным к последовательно соединенным фаэовому детектору и индикатору, во второй измерительный канал введены сумматор и блок дисперсионной задержки, вход которого подключен к выходу сумматора, а выход— к второму входу сумматора, причем первый вход сумматора является входом измерительного канала, а его выход соединен с входом второго смесителя, второй выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом фазового детектора.

На фиг.1 изображена структурная схема фазометра", на Фиг.2 — упрощенные диаграммы напряжений, поясняющие работу фазометра.

Фазометр содержит два измерительных канала, один иэ которых состоит из соединенных последовательно первого смесителя 1, к второму входу которого подключен генератор 2 опорной чадтоты, и. фильтра 3 раэностной частоты, соединенного с входом вто.— рого смесителя 4, выход которого соединен с фильтром 5 опорной частоты, подключенным к Фазовому детекто ру б, соединенному с индикатором 7, а второй измерительный канал состоит из сумматора В и блока 9 дисперсионной задержки, вход которого подключен к выходу сумматора 8, а выход -. к второму входу сумматора 8, причем первый вход сумматора 8 является входом измерительного канала, а его выход соединен с вторым входом смеси1022073 теля 4, а выход генератора 2 опорной частоты соединен с вторым входом фазового детектора б.

В данном случае смесителя должны быть кольцевыми нли двухбалансными для того, чтобы исключить погрешность, вызываемую параэитными продуктаьи преобразования частоты. Блок 9 дис- . персионной задержки может быть выполнен на дисперсионных линиях задержки

1 с необходиь ыми для заданного алгоитма функционирования устройства характеристиками. Общее требование к техническим решениям. блока 9 дисперсионной задержки — задерживать сигналы разных частот на время, крат- 15 ное нечетному числу полупериодов несущих частот.

На фиг.2.показан частный случай наложения трех измеряеьых радиоимпульсов разных несущих частот и амп- 2О литуд. Для простоты на участках наложения не показаны биения частот.

Фазометр работает следующим образом.

На выходе измерительных каналов поступают радиоимпульсные напряжения, например, трех перекрывакщихся сигна лов (0 и 04 на Фиг.2), которые можно. представить как

U

"F2%9(t-t2) 1(t2 X2)+U s®) cosset E1(t- )-1(- . )g.

U»= U„(t) cos(e< t -ЧЯ{1-61)-1(М,-C,)) +

ЩС)С094ИД;-Ч ) Р(-©-1(- С -С ))

«0 „И)СО8 (St-Чь)ОИ;С )-1(.-4,- Я, гДе Ц„();02Ы,О,,(а), . 0 5)Щ Щ(1) — амплитуды радиоимпульсных сигна- 40 лов в первом и

: втором измерительных каналах, и „,ш2,щ3 q„q<, — несущие частоты и фазы радиоим- 45 пульсных сигналов, 1(Ь) - единичная функция времени, 1(t-C) - смещенная на время единичная Функция „5Q 1АФАЪ/1 Е. Ф, tlat - моменты включения радиоимпульсов; Г C ; — длительности ра1 2 ф диоимнуль сов .

НапРяжение с выходов генератора 55 опорной частоты О =О,()сои& поступает на второй вход первого смесителя—

1 и фазового детектора б. В первом измерительном канале Фильтром 3 раэ-, ностной частоты выделяется сигнал о x„u„(<)u,,(t) cos5 <-Æ- 4X =t1)- ®-С,-й«) 3+К„U<(t)0<(t)cest(®2-.

-Ч21ОИ,-,,)-1(8; 2- С2)1+ К u,ЩО ®)»

»СО"-Е(щ - ф=Ф 1О («; Ь )-1 (1- 1.q- )1, б5 где К - коэффициент, учитывакщий потери преобразования в смесителе 1 и коэффициент передачи фильтра 3.

Во втором измерительном канале входной сигнал 0 суммируется в сумматоре 8 с задержанным в блоке 9 дисперсионной задержки сигналом Q< и поступает на вход второго смесителя 4.

Блок 9 дисперсионной задержки обеспечивает задержку каждой частоты на время,соответствующее фазовому сдвигу при =3,5,7... (2р-1). В этом случае кажцая составляющая сигнала на выходе блока 9 дисперсионной задержки противофазна соответствующим составляющим входного сигнала О, (фиг . 2) .

Сигнал на выходе блока 9 дисперсионной задержки.. Ua можно представить как U<= K<0,МсозО P (t-Е гт )-1Н -t„- C>„- „)1+ L2u (e, СОМЛЕЛ 9(t-t g-<32) -)(t-:

t2 Csg Q2)g+g 3Ц (+)СО9Ш3 Р И 1 ъъ (ъ ъъ-С ), где К - — коэффициент, .учитывающий коэффициенты . передачи сумматора

8 Кс н блока. дисперсионной задержки К, задержки составляющих сигнала.

При сложении исходного сигнала 1 с задержанным 0 роисхоцит компенсация соответствующих составляющих в моменты их совпадения.

Таким образом сумматор 8 формирует сигнал 0> представляющий собой укороченные радиоимпульсные составляющие исходного сигнала U (фиг.2). Ц "-0 +О =U„(t)cosle«t 9(E,-111-1(1.-11- „)1+0 В)ССВж ЩИ;t,)-1(t-t2- 2))+ >

+i) () cosms<71(t-,i-1(t- ., T )) +

:«К О МСЬЕ,19(- .„-С )-1B,-<„- „I- : )3«K2U2(t)coscv2t, D(%-t2- Сэ2)-1(ЬЪ .2. 2) 2()Ь() О Р Ъ Н 1- >

I -+34-18- 4-|ъъ-тъ))

Причем на выходе сумматора 8 формируются укороченные радиоимпульсы от каждой составляющей сигнала в моменты несовпадения во времени исходного

01 и задержанного 02 сигналов.это несовпадение, как показано на фиг.2, будет иметь место по началу и концу радиоимпульсов. При, К =1

0 =Щ()СО5 t(a(t 1)-«+-t,1-- ЪЛ X сыВ р(а-Ь,)-.ц - = .„)1+к, U,(t)ñosцу P (<- . )- (-Ф.. x >)g+ k,0 (t)cps uu„4»

« (- e,)-(-1-,- )) Ф()

«Е1(t t2 ъ)-1(<-t2 зс 2)3«К US(|)COSeq

»tP(<-Ь - 6 )-1(4 tg- ъ - :ь)1.

1022073 сдвинутый по частоте сйтнал первого измерительного канала Од и укороченный сигнал второго измерительного канала 0 поступают на смеситель 4 °

Фильтром 5 опорной частоты из выходного сигнала смесителя 4 выделяются укороченные радиоимпульсы с ластотой

Я.(Ц,фиг.2), сформированные в моменты совпадения поступающих на входы смесителей сигналов О.а и Оз

В общем случае, при задержке одного из измеряемых сигналов, например 04 на фиг.2, превышающей несколько периодов высокочастотного заполнения радиоимпульсов, т.е. соизмеримой с задержкой блока 9 дисперсионной задержки, на выходе смесителя 4 будут присутствовать по два укороченных сигнала ат каждого радиоимпульса.

Как видно на фиг.2, это может происходить в результате совпадения уко- 20 роченных сигналов 0> с конечными участками радиоимпульсов напряжения

04. Прячем эти укороченные радиоимпульсы будут иметь сдвиг фаз, .отличающийся Hà ll от соответствующих ра- 25 дионмпульсов, сформированных по начальным участкам сигналов. Однако, как показано на фиг.2, для измеряемых фазовых сдвигов, не превышающих

2®, т.е. значительно меньших задерж- 3() ки блока 9 дисперсионной задержки, укороченные радиоимпульсы, формируем63е по конечным участкам сигналов будут отсутствовать ввиду временного несовпадения этих участков напряжений О и Оф

0 "- К О„(+) О, (t)cos LR+-ЧЩ (t&»1-4 (t- 1 1)3+ Ь) 0 ®<05 ® -Ч ) B Н-tg)-Ф(+ 2 tú )1+0 ()Оз(ЭсОВ(at-vg98, tъ

-1(t-t,- ..И1, где К - коэФфициент, учитивающий потери преобразования смесителя 4, коэффициент передачи фильтра 5, коэффициенты .К и К1

Это напряжение подается на вход фазового детектора б. На выходе фазового детектора 6, как обычно, формируются импульсы постоянного тока 0с, амплитуда которых соответствует сдвигу фаз измеряемых сигналов. На индикаторе 7 индицируются фазовые сдвиги составляющих входных сигналов.

Использование сумматора и блока дисперсионной задержки в одном измерительном канале фазометра позволяет повысить точность измерений разности фаз наложенных радиоимпульсных сигналов.

1022073

ВНИИПИ Заказ 4034/37 Тираж 7iO Подписное

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