Фазометр

 

ФАЗОМЕТР, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит из последовательно включенных первого смесителя, фильтра суммарной частоты, второго смесителя , фильтра разностной частоты а второй - из последовательно соединенных первого смесителя и фильтра суммарной частоты, генератор, фазовьм детектор, соединенный с индикатором , отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения за счет снижения уровня паразитных излучений, в него введены управляемая линия задержки, злемент управления линией задержки. элемент выделения огибающей и последовательно включенные во второй измерительный канал дополнительный смеситель и фильтр разностной частоты , выход которого подключен к второму входу фазового детектора, первый вход которого связан с выходом фильтра разностной частоты первого измерительного канала, один из входов дополнительного смесителя соединен с выходом фильтра суммарной частоты второго измерительного канала , другой вход соединен с вторым входом второго смесителя первого измерительного канала и с выходом управляемой линии задержки, управляющий вход которой подключен к сл выходу элемента управления линией задержки, а сигнальный вход - к выходу фильтра суммарной частоты первого измерительного канала, выходы генератора связаны с вторыми входами первых смесителей измерительных каналов, вход элемента вьщелесо кэ ния огибающей соединен с первым входом первого смесителя первого изме4: рительного канала, а выход - с вхоto дами синхронизации генератора и элемента управления линией задержки. 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з аи G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA (21) 3533834/18-21 (22) 07.01.83 (46) 15.05 84. Бюл. М- 18 (72) С.П. Седельников, И.Д. Золотарев, В.А. Киржбаум и С.И. Журавлев (71) Омский политехнический институт (53) 621.317.373 (088.8) (56) 1. Смирнов П.Т. Цифровые фазометры. Л. "Энергия",, 1974, с. 43.

2 ° Авторское свидетельство СССР

Р 425124, кл . G 01 R 25/00, 1972 (прототип). (54) (57) ФАЗОМЕТР, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит иэ последовательно включенных первого смесителя, фильтра суммарной частоты, второго смесителя, фильтра разностной частоты, а второй — из последовательно соединенных первого смесителя и фильтра суммарной частоты, генератор, фазовый детектор, соединенный с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения за счет снижения уровня паразитных излучений, в него введены управляемая линия задержки, элемент управления линией задержки, „„SU„„1092428 A элемент выделения огибающей и последовательно включенные во второй измерительный канал дополнительный смеситель и фильтр разностной частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, первый вход которого связан с выходом фильтра разностной частоты первого измерительного канала, один из входов дополнительного смесителя соединен с выходом фильтра суммарной частоты второго измерительного канала, другой вход соединен с вторым входом второго смесителя первого измерительного канала и с выходом управляемой линии задержки, управляющий вход которой подключен к выходу элемента управления линией задержки, а сигнальный вход — к выходу фильтра суммарной частоты первого измерительного канала, выходы генератора связаны с вторыми входами первых смесителей измерительных каналов, вход элемента выделения огибающей соединен с первым входом первого смесителя первого измерительного канала, а выход — с входами синхронизации генератора и элемента управления линией задержки.

1092428

Изобретение относится к радиоимпульсной технике и может быть использовано в радиотехнических системах и комплексах для определения фазовых сдвигов непрерывных и радиоимпульсных сигналов.

Известен фазометр с преобразованием частоты, содержащий два измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных смеси— теля и фильтра, причем выходы последних соединены с входами ключа, третий вход которого соединен с выходом генератора квантующих импуль— сов, а выход — с выходным счетчиком, при этом выходы гетеродина соединены с вторыми входами смесителей (1 3.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является фазометр, содержащий два измерительных канала, состоящих из последовательно включенных смесителя фильтра и усилителя, выходы которых подключены к входам третьего смесителя,выход которого через фильтр связан с входом усилителя-ограничителя, соединенного с делителем частоты, подключенного выходом к одному входу фазового детектора, связанного с.индикатором, а другой вход фазового детектора соединен с выходом второго

35 усилителя-ограничителя, вход которого подключен к выходу опорного генератора, при этом первые входы однополосных модуляторов связаны с выходом гетеродина, а другие - с выходом опорного генератора, а выходы однополосных модуляторов соединены с вторыми входами смесителей измерительных каналов (2 .

Недостаткамй этого фазометра являются паразитные излучения, наводки пролезания, объясняющиеся наличием мнбгочисленных преобразований частоты и внутренних генераторов, низкие показатели по электромагнит50 ной совместимости.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет снижения уровня паразитных излучений.

Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два

55 измерительных канала, один из которых состоит из последовательно включенных первого смесителя, фильтра суммарной частоты, второго смесителя, фильтра разностной частоты, а второй — из последовательно соединенных первого смесителя и фильтра суммарной частоты, генератор, фазовый детектор, соединенный с индикатором, введены управляемая линия задержки, элемент управления линией задержки, элемент выделения огибающей и последовательно включенные во второй измерительный канал доПолнительный смеситель и фильтр раэностной частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, первый вход которого связан с выходом фильтра разностной частоты первого измерительного канала, один из входов дополнительного смесителя соединен с выходом фильтра суммарной частоты второго измерительного канала, другой вход соединен с вторым входом второго смесителя первого измерительного канала и с выходом управляемой линии задержки, управляющий вход которой подключен к выходу элемента управления линией задержки, а сигнальный вход — к выходу фильтра суммарной частоты первого измерительного канала, выходы генератора связаны с вторыми входами первых смесителей измерительных каналов, вход элемента выделения огибающей соединен с первым входом первого смесителя первого измерительного канала, а выход — с входами синхронизации генератора и элемента управления линией задержки.

На чертеже приведена схема фазаметра.

Фазометр содержит два измерительных канала 1 и 2, каждый из которых состоит из первого смесителя 3, фильтра 4 суммарной частоты, второго смесителя 5 и фильтра 6 разностной частоты, генератора 7, фазового детектора 8, индикатора 9, управляемой линии 10 задержки, элемента 11 управления линией задержки и элемента 12 выделения огибающей.

В каждом измерительном канале 1 и 2 первый смеситель 3, фильтр 4 суммарной частоты, второй смеситель

5 и фильтр б разностной частоты последовательно соединены, выходы генератора 7 соединены с вторыми входами первых смесителей 3 измерительных каналов 1 и 2, фазовый детектор 8 входами соединен с выходами фильт2428 4 воздействия измеряемых радиоимпульсных сигналов на вход фазометра и отсутствуют в паузах между измерениями. В режиме измерений непрерывного сигнала элементом 12 вьщеления огибающей постоянно вырабатывается разрешающий сигнал. В результате обеспечивается непрерывная работа генератора 7 и элемента 11 уп0 равления.

Напряжение Ч, после пропускания через перестраиваемую по определенному (например, линейно или ступенчато нарастающему) закону (:(t) линию 10 задержки, принимает вид

Ч =V (clcos((w owe)(tot(tj)o V+V ), )где Ч (t) P. — амплитуда и допол1o > 3 нительный фазовый

20 сдвиг сигнала на выходе линии 10 задержки; (-(С) — закон яерестройки линии 10 задержки, задаваемый элементом 11 управления.

t соз(ы t+t(), Ч =Ч (<) со& (и „<+ ), 3 109 ров 6 разностной частоты, а выходом — с индикатором 9, управляемая линия 10 задержки выходом соединена с вторыми входами смесителей 5, управляющим входом — с выходом элемента 11 управления линией задержки, а сигнальным входом — с выходом фильтра 4 суммарной частоты первого измерительного канала 1, элемент 12 вьщеления огибающей входом связан с входом первого смесителя 3 первого измерительного канала 1, а вы1 (ходом — с входами синхронизации генератора 7 и элемента 11 управления линией задержки. 1

Устройство работает следующим образом.

На входы фазометра поступают напряжения где V (Ц Ч (1) — амплитуды измеря ) емых сигналов, 2 частота и фазы

1 1 2 сигналов.

После перемножения этих сигналов в смесителях 3 с напряжением генератора 7, фильтрами 4 суммарных час- ЗО тот вьщеляются сигналы

При перемножении выходного сигнала линии 10 задеРжки v(о в смесителях 3 с сигналами Ч4 и У формируются сигналы — Ч (4) соз((м +м )4+(1 +9 1

V =V jtj cos((w +w )t+V +V ), 35 где Ч (4), Ч (t) — амплитуды сигна( лов с учетом коэффициентов передачи.

При этом в случае измерения радиоимпульсных сигналов элемент 12 вы-. деления огибающей, который в простейшем случае реализуется на основе амплитудного детектора, вырабатывает разрешающий сигнал, существующий в моменты присутствия на входах фазометра радиоимпульсных сигналов.

По этому разрешающему сигналу запускается генератор 7, а также начинает работу элемент 11 управления линией задержки. По окончании измеряемого радиоимпульса и разрешающего сигнала обрывается работа генератора 7 и элемента 11 управления линией задержки. 55

Таким образом, сигналы генератора

7 и элемента 11 управления линией. задержки имеют место лишь во время

V × (t)coo((wÄ+wc)t-(и и )(о о(о))+V +V-Ч,-Ч,-V„)+V (tjcos((w„+w )t о(и„ои,)(1

+т(о()+Ч Ч„+Ч i „o V„)

Ч =VV (tjcos((w ш )t (ш ow )(too(tj)+V„oV

Y„jV jtjcos((w и,)to(w +w )(О+ (о() Ч +Ч о Ч +Ч оЧ )

Фильтрами 6 пропускаются лишь напряжения разностной частоты (первые слагаемые напряжений Ч и Ч)) которые, например, при линейном законе перестройки линии 10 задержки где Т= сопзС скорость перестройки линии 10 задержки, имеют вид

Ч =V (tjcos((w, w )it V ), V = Ч (t j co s ((w„o w ) i t - Vs+ 4 - Чо ) .

1092428

Фазовым детектором 8 формируется напряжение, пропорциональное фаэоиому сдвигу сигналов Чг, и Ч . — кд\/(,()ч((Ф)со (ч -W<)-V>(4)con(g Ч ). 5

Поскольку разность фаз напряжений Ч и Ч равна измеряемому фазовому сдвйгу входных сигналов показания индикатора 9 соответствуют сдвигу фаэ напряжений Ч„ и Ч„..

В данном устройстве для снижения погрешностей, вносимых преобразованием частоты, необходимо добиваться наиболее точного перемножения сигналов в смесителях. С этой целью наиболее предпочтительными являются кольцевые или двухбалансные схемы смесителей, Управляемая линия 10 задержки представляет собой набор коммутируемых отрезков волноводов или коаксиальных кабелей либо устройств на поверхностных акустических волнах. Наилучшим с точки зрения минимума вносимых искажений является линейный закон перестройки линии

10 задержки 7(1) = . Однако при конкретной реализации устройства исходя из заданной погрешности измерений может быть выбран другой вид функции () (например, пилообразный или ступенчатый). Элемент

11 управления линией задержки,таким образом, представляет собой обычный синхронизируемый генератор функции заданного вида I (4).

% 35 !

Введение в устройство управляемой линии задержки, дополнительного смесителя, фильтра разностной частоты, элементов управления линией

40 задержки и выделения огибающей уменьшает взаимное влияние каналов, сокращает число паразитных комбинационных составляющих. Измерение фазового сдвига производится в диапазоне частот (при линейном законе) от "(1 ъ x r) до "(п + Г1 I где принимает значения 10 3-10 9.

Это позволяет сжать частотный

1 диапазон в К = раэ. Наличие всеI. го лишь одного высокочастотного генератора, работающего только при наличии измеряемого сигнала на входах устройства, позволяет значительно снизить (а в паузах между измерениями исключить) уровень паразитной излучаемой мощности. Снижение, по сравнению с синхронным гетеродинированием, вносимых искажений при высоком коэффициенте сжатия частотного диапазона, уменьшение влияния паразитных внутренних связей повышает точность измерения в 2-3 раза.

По сравнению с базовым фаэометром

ФК2-14 предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами.

Благодаря высокому коэффициенту сжатия (до 10 ) оно имеет более ши9 ракий частотный диапазон, позволяет проводить безынерционные измерения (при стробоскопическом способе,реализованном в ФК-2-14, необходимо весьма значительное время измерений), обладает лучшими показателями электромагнитной совместимости.

Использование предлагаемого фазометра в составе контрольно-измерительных комплексов, благодаря высоким показателям электромагнитной совместимости, дает воэможность конструировать более точные измерительные системы в радиотехнике, навигации, радиолокации, при контроле качества выпускаемой продукции. Это уменьшает потери от брака, снижает себестоимость продукции.

1092428

ВНИИПК Заказ 3249/29 ТиРаж 711 Подписное а1ипиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4