Устройство измерения разности фаз когерентных сигналов
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗ;НОСТИ ФАЗ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ, состоящее из генератора СВЧ, клемм для подключения исследуемого четырехполюсника , ОБП-модулятора, подмодулятора , а также из последовательно соединенных СВЧ-смесителя,второй вход которого соединен с выходом ОБП-модулятора, усилителя промежуточной частоты, фазового детектора, причем выход подмодулятора сбединен через фазовый модулятор с гетеродинным входом фазового детектора, а выход генератора СВЧ соединен с входной клеммой испытуемого четырехпблюсника и с входом ОБП-модулятора, моду-; лирующий вход которого соединен с выходом подмодулятора и входом делителя часто ы на П , выход к6то .рого соединен с модулирующим входом фазового модулятора, о т л и ч а rout е е с я тем, что, сцелью поры- / шения точности измерения разности фаз и коэффициента затухания, в устройство введены два амплитудных модулятора , два генератора низкой частоты. СВЧ-сумматор, два синхронных детектора и два фильтра нижних частоты (ФНЧ), причем выход фазового детектора соединен с входами синхронных детекторов , а выходы каждого из генераторов низкой частоты соответственно соединены с модулирующими входами амплиV тудных модуляторов и с гетеродинными входами соответствующих синхронных детекторов, выходы которых соединеF ны с входами соответствующих ФНЧ, при этом выход исследуемого четырехполюсника соединен с входом первого амплитудного модулятора, тогда как выход генератора СВЧ также соединён Р с входом второго амплитудного модух лятора, а выходы амплитудных модуля торов соединены с соответствующими входами СВЧ-сумматора, выход которого соединен с первым входом СВЧ-сме S сителя. 7
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
09) 01) 3(51) G 01 R 25/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬС SY
ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3509232/18-21 (22) 03. 11. 82 (46) 30.03.84. Бюл.Р12 (72) Л.А. Летунов (53) 621.317.77(088,.8) (56) 1. Труды института .инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. "Радиоизмерения. Методы и эталоны". Пер. с англ. M., Изд-во "Мир", Т. 55, 1967, У6, с. 256..(54) (57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗ,НОСТИ ФАЗ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ, состоящее из генератора СВЧ, клемм для подключения исследуемого четыа рехполюсника, ОБП-модулятора, подмодулятора, а также из последовательно соединенных СВЧ-смесителя, второй вход которого соединен с выходом
ОБП-модулятора, усилителя промежуточной частоты, фазового детектора, причем выход подмодулятора соединен через фазовый модулятор с гетеродинным входом фазового детектора, а выход генератора СВЧ .соединен с входной клеммой испытуемого четырехполюсника и с входом ОБП-модулятора, модулирующий вход которого соединен с выходом подмодулятора и входом
:делителя частоты íà ll, выход кото.рого соединен с модулирующим входом фазового модулятора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью порыщения точности измерения разности фаз и коэффициента затухания, в устройство введены два амплитудных модулятора, два генератора низкой частоты.
СВЧ-сумматор, два синхронных детекто.ра и два фильтра нижних частоты (ФНЧ), причем выход фазового детектора соединен с входами синхронных детекторов, а выходы каждого из генераторов низкой частоты соответственно соединены с модулирующими входами амплитудных модуляторов и с гетеродинными входами соответствующих синхронных детекторов, выходы которых соединены с входами соответствующих ФНЧ, нри этом выход исследуемого четырехполюсника соединен с входом первого амплитудного модулятора, тогда как выход генератора СВЧ также соединен с входом второго амплитудного модулятора, а выходы амплитудных модуляторов -соединены с соответствующими входами СВЧ-сумматора, выход которого соединен с первым входом СВЧ-сме сителя.
1083126
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано ,для точного измерения разности фаз и коэффициента затухания одного сигнала относительно когерентного ему другого.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, состоящее иэ генератора
СВЧ, измерительного четырехполюсника, ОБП-модулятора, подмодулятора, смесителя СВЧ, усилителя промежуточной частоты (УПЧ), фазового детектора (ФД), причем генератор СВЧ, исследуемый четырехполюсник,- смеситель
СВЧ, УПЧ, ФД соединены последовательно, кроме этого с выходом СВЧ генератора соединен ОБП-модулятор, выход которого соединен с вторым входом СВЧ смесителя, а выход подмодулятора соединен с гетеродинным входом ФД и с модулирующим входом
ОБП-модулятора Pj ..
В данном устройстве использован принцип переноса информации о фазовом сдвиге на промежуточную частоту, на которой и измеряется фазовый сдвиг.
Разность фаз измеряется ПЧ-фазометром, который может быть реализован
30 также, как и в приборе ДК-1-12 (измеритель ослабления и разности фаз), где ПЧ-фазометр реализован на базе фазового детектора, гетеродинный вход которого соединен через фазовый модулятор с выходом подмодулятора.
Однако ошибки, возникающие из-за нестабильности амплитуды генератора
СВЧ, нестабильности коэффициента передачи смесителя СВЧ,а также ошибки40 из-за нестабильности фазовой характеристики УПЧ и фазового детектора приводят к ухудшению точности измерения разности фаз и коэффициента затухайия испытуемого четырехполюс- 45 ника.
Цель изобретения — повышение точности измерения разности фаз и коэффициента затухания.
Поставленная цель достигается тем,5î что в устройство, содержащее генератор СВЧ, клеммы для подключения исследуемого четырехполюсника, ОБПмодулятор, подмодулятор, а также последовательно соединенные СВЧ-сме- 55 ситель, второй вход которого соединен с выходом ОБП-модулятора, усилитель промежуточной частоты, фазовый детектор, причем выход подмодулятора соединен через фазовый модулятор с гетеродинным входом фазового детектора, а выход генератора СВЧ соединен с входной клеммой испытуемого четырехполюсника и с входом ОБП-модулятора, модулирующий вход которого соединен с выходом подмодулятора и входом делителя частоты на tl выход которого соединен с модулирующим входом фазового.модулятора, дополнительно введены два амплитудных модулятора, два генератора низкой частоты, СВЧсумматор, два синхронных детектора и два фильтра нижних частот, причем вьжод фазового детектора соединен с входами синхронных детекторов, а выходы каждого иэ генераторов низкой частоты соответственно соединены с модулирующими входами амплитудньж модуляторов и с гетеродиннымн входами соответствующих синхронных детекторов, выходы которых соединены с входами соответствующих ФНЧ, при этом выход исследуемого четырехполюсника соединен с входом первого амплитудного модулятора, тогда как выход генератора СВЧ также соединен с входом второго амплитудного модулятора, а выходы амплитудных модуляторов соединены с соответствующими входами СВЧ сумматора, выход которого соединен с первым входом СВЧ смесителя.
На чертеже изображена структурная схема устройства. .Устройство состоит из генератора
СВЧ I ОБП-модулятора 2, измеряемого четырехполюсника 3, амплитудного модулятора 4, амплитудного модулятора 5, СВЧ сумматора б, выполненного в виде обычного СВЧ тройника, СВЧ смесителя
7, усилителя 8 промежуточной частоты (УПЧ), фазового детектора 9, подмодулятора 10, генератора 11 низкой частоты, генератора 12 низкой частоты, синхронных детекторов 13 и 14, фильтров 15 и 16 нижних частот, фазового модулятора 17, делителя 18 частоты на 11 . При этом выход генератора СВЧ
1 соединен и .с входом амплитудного модулятора 5, ОБП-модулятора 2 и с входом амплитудного модулятора 4 через испытуемый четырехполюсник
3, а выходы амплитудных модуляторов
4 и 5, модулирующне входы которых соединены с выходами генераторов
11 и 12 низкой частоты (F и F2) соответственно, соединены с соответст1083126 где Т„р и n"— il
М з®Сигнал на ционален где А, Blg
3 вующими входами СВЧ сумматора 6, выход которого соединен с одним из входов СВЧ смесителя 7, на другой вход которого поступает сигнал с ОБП-модулятора 2, модулирующий
-вход которого соединен с выходом подмодулятора 10, а выход СВЧ смесителя 7 через УПЧ 8 соединен с входом фазового детектора 9, гетеродинный вход которого соединен с выходом 10 фазового модулятора 17, сигнальный, вход которого соединен с выходом подмодулятора 10 непосредственно, а модулирующий вход — через делитель на и 18 выход же фазового детектора 9 соединен с входами синхронных детекторов 13 и 14 на гетеродинные входы которых подаются сигналы с генераторов 12 и 11 низкой -частоты (Fg u Fq ) соответст-2,, венно, а выходы синхронных детекто- . ров 13 и 14 соединены с соответствующими фильтрами 16 и 15 нижних частот, сигнал с которых поступает на ЭВМ.
Работа устройства основана на, введении-в устройство калибровочного канала, сигнал которого проходит через тот же тракт, что и измерительный сигнал. т.е, калибровочный сигнал подвергается тем же нестабильностям, что и измерительный.
Для того, чтобы калибровочный и измерительный сигналы существовали одновременно и могли быть разделимы, в устройство вводят два амплитудных модулятора, которые модулируются двумя разными по частоте генераторами низкой частоты. Синхронные детекторы разделяют на выходе устройства измерительный и калибровочный каналы, и по отношению их сигналов судят об истинном значении разности фаэ и коэффициентов затухания. Ниже приводится анализ прохождения сигналов через устройство.
Сигнал на выходе сумматора СВЧ
6 пропорционален
4о)(х« п 1со Щсо9(ЪсА х )+ (1)
+ho(1>m
Р,(= —
Я
4 шо — индекс амплитудной модуляции сигналом с частотой
2.
Г2= л
2<(k — затухание, вносимое четырехполюсником 3, — фазовый сдвиг, вносимый исследуемым четырехполюсником.
Сигнал на выходе УПЧ 8 пропорционален выражению ььь»ь(ысоо(о»» 1ьц»ььЦо» l)(tim,ooo»
»Я»с)ььо»(ь1eoo(Wo>tььЦо»(tl)(»»03ьсоьь»Я (2) где k(t) — нестабильность коэффициента передачи СВЧ смесителя, h(f ц(Ц вЂ” нестабильность фаэовой характеристики УПЧ 8.
Сигнал, поступающий на гетеродинный вход ФД 9, описывается выражением ( тм
Ь»сьсоь(%»»»;» ьЦ 0(tl) o è 0- t ™» (3).
° м ь ьо»с(ко»Ьььцозф)0(ь" Ь(. То, .
JF„; частота подмодуляторао коэффициент деления делителя частоты, неточность установки нулевого и 90-та градусных сдвигов фазового модулятора и нестабильность фазовой характеристики фазового детектора. выходе ФД 9 будет пропорАо4поВКхЗСЮ соо(Ц»»ьЦь»(И)(Ьа,сооЦ,ь)ь
"" Эk(t) . соо(ьцо»ю-ьцоо(ь()(ьт,соьь» t) т„ прйоИс 2 (4), 4о4яоЭМх) Ю ь»п(ц,»ьц (Ы-ьц (ь1)((»»ь, хсоаЯД+ ею aq„„(t)-aq+g(t))x
4yAno3 K(t)
«(1(пи СО ЬЯЯ 11 и — a.t Т м
Тм
Сигнал на выходе синхронного детек- тора 13 описывается выражением (5) 1083126 (@ (яо 1 (, $b „„®-&щ ф)
Ч.
T La пан Оit(—
Составитель Ю. Макаревич
Редактор О. Сопко Техред А.Кикемезей Корректор О.. Тигор
Заказ 1737/40. Тираж 711 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 (а|„„(й-ьц д((,() » при 0 4Ес
4о11(аое ®
sin(ayÄÄ(t(- aq+g(t)) (и с4 сТм, 2
Из выражения (5) можно записать выражение сигнала в комплексной форме
Сигнал на выходе синхронного детектора 14 будет пропорционален вы: ражению
Ао" яой с4О ОЬ Ч. )-Ч,8®) I((î,A„оа х ® ("(9x 9nq(t( 2 Из выражения (6) можно записать выражение сигнала в комплексной форДоl((, Р1((К® 2 р LR ((пч -м a(t)1 Ф Тогда отношение двух сигналов между собой в комплексной форме будет . kxg Из полученного выражения видно, 15 что все нестабильности устраняются, так как калибровочный сигнал.проходит фактически все те же цепи, что и измерительный и существует одновременно с ним. Применение одновременно с измерительным сигналом калибровочного сигнала отличает предлагаемое устройство от известного и позволяет повысить точность измерения разности фаз и коэффициента затухания измеряемого 25 четырехполюсника.
