Способ измерения фазовой характеристики аттенюатора и устройство для его осуществления

 

1. Способ измерения фазовой характеристики аттенюатора, включающий измерение разности фаз опорного и ослабленного сигналов, отличающийся тем, -что, с целью расширения частотного диапазона и повьшения точности измерения, синхронизируют высокочастотным сигналом низкочастотный гармонический сигнал, именнций два уровня, равные уровням входного и выходного сигналов аттенюатора , и производят изменение фазы ослабленного низкочастотного сигнала до совпадения двух импульсных последовательностей , сформированных в моменты .равенства обеих пар уровней низкочастотного и высокочастотного сигналов. 2. Устройство для измерения фазовой характеристики аттенюатора, содержащее генератор высокой частоты, фазометр и индуктивный делитель, отличающееся тем, что, с целью распгарения частотного диапазона и повьппения точности измерения, оно снабжено генерйтором низкой частоты , фазовращателем, двумя блоками сравнения и йуль-органом, при этом генератор низкой частоты соединен с генератором высокой частоты, входы первого блока сравнения непосредстсл венно соединены с генераторами низкой и высокой частоты, один вход второго блока сравнения соединен с генератором высокой частоты через аттестуемый аттенюатор, другой его вход - с генератором низкой частоты через индуктивный делитель и фазовращатель 01 с параллельно подключенным к нему 00 QD 4 фазометром, а выходы блоков сравнения подключены к нуль-органу.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) С 01 R 25/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (2 1) 3684195/24-2 I (22) 30. 12.83 (46) 30.05.85. Бюл. N - 20 (72) Ю.И.Казимов, .Г.С.Михайлова и В.Е.Новодережкин (53) 621. 317. 6 (088. 8) (56) 1. ."Метрология", 1982, Ю- 9, е. 27-33.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 72037 1, кл. С 01 R 25/02, 1980, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ АТТЕНЮАТОРА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ Е ГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ измерения фазовой характеристики аттенюатора, включающий измерение разности фаз опорного и .ослабленного сигналов, о т л и-чающий ся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерения, синхронизируют высокочастотным сигналом низкочастотный гармонический сигнал, имеющий два уровня, равные уровням входного и выходного сигналов аттенюатора, и производят изменение фазы ослабленного низкочастотного сигнала до совпадения двух импульсных последовательностей, сформированных в моменты равенства обеих пар уровней низкочастотного и высокочастотного сигналов.

2. Устройство для измерения фазовой характеристики аттенюатора, содержащее генератор высокой частоты, фазометр и индуктивный делитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения точности измерения, оно снабжено генератором низкой частоты, фазовращателем, двумя блоками сравнения и нуль-органом, при этом генератор низкой частоты соединен с генератором высокой частоты, входы первого блока сравнения непосредственно соединены с генераторами низкой и высокой частоты, один вход второго блока сравнения соединен с генератором высокой частоты через аттестуемый аттенюатор, другой его вход — с генератором низкой частоты через индуктивный делитель и фазовращатель с параллельно подключенным к нему фазометром, а выходы блоков сравнения подключены к нуль-органу.

1 15894 5

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых характеристик высокочастотных аттенюаторов, т.е. аттестации их амплитудно-фазовых зависимостей.

Известен способ прецизионного измерения АФП аттенюатора, заключающийся в замещении исследуемого аттенюатора аттенюатором, построенным из 1п минимально-фазовых цепей и градуированным расчетным путем (1).

Недостатками этого способа являются короткий период достоверности расчетных характеристик, что требует частой переградуировки образцовых минимально-фазовых цепей, и узкий частотный диапазон реализации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является спо- щ соб измерения фазовой характеристики аттенюатора, заключающийся в двухканальном компенсационном измерении фазовой задержки, согласно которому на фиксированной частоте и заданном д ослаблении N измеряется разность фаз опорного и прошедшего через исследуемый аттенюатор сигналов при ослаблении исследуемого аттенюатора равном нулю и N. Опорный сигнал до"

2 полнительно ослабляется в 8 раз, 1+N а опорный и прошедший через исследуемый аттенюатор сигналы дифференцируются с постоянной времени i„=N/Lu при измерении с нулевым ослаблением и интегрируются с постоянной времени

Ф =1/ю при измерении с,ослаблением 2 равным N f2 3

Точность этого способа ограничена 40 следующими факторами: равенство номиналов элементов R,Ñ, при дрейфе их характеристик для обеих цепей может быть осуществлено с относительной погрешностью порядка 5 .10, что ограничивает разрешение по фазе до значений 0,05-0,01 коммутация каналов обуславливает в.;аимное прохождение сигналов обоих каналов через цепи коммутатора, что Ю эквивалентно смещению нулевого уров- . ня во времени; наличие входной емкости и сопротивления фазометра, подключаемого к дифференцирующей и интегрирующей Я цепям, нарушает алгоритм преобразований и его реализация происходит лишь приближенно — эта составляющая погрешности наиболее суще стве нна для средних и высоких частот; выбор больших номиналов емкостей преобразующих .цепей влечет эа собой наличие сопротивлений утечек, температурные нестабильности.

Суммарное значение указанных погрешностей таково, что разрешение известного способа на высоких частотах не. превышает значения 0,1 .

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение точности измерения фазовой характеристики аттенюатора.

Цель достигается тем, что согласно способу измерения фазовой характеристики аттенюатора на фиксированной частоте и при заданном ослаблении, включающему измерение разности фаз опорного и ослабленного сигналов, синхронизируют высокочастотным сигналом низкочастотный гармонический сигнал, имеющий два уровня, равные уровням входного и выходного сигналов аттенюатора, и производят изменение фазы ослабленного низкочастотного сигнала до совпадения двух импульсных последовательностей; сформированных в моменты равенства обеих пар уровней низкочастотного и высокочастотного сигналов.

Устройство для осущестВления предлагаемого способа содержит генератор высокой частоты, фазометр и индуктивный делитель, генератор низкой частоты, фазовращатель, два блока сравнения и нуль-орган, при этом генератор низкой частоты соединен с генератором высокой частоты, входы первого блока сравнения непосредственно соединены с генераторами низкой и высо-. кой частоты, один вход второго блока сравнения соединен с генератором высокой частоты через аттестуемый аттенюатор, другой его вход — с генератором низкой частоты через индуктивный делитель и фазовращатель с параллельно подключенным к нему фазометром, а выходы блоков сравнения подключены к нуль-органу.

Предлагаемый способ и устройство, реализующее его, обеспечивают высокую фазовую стабильность сигнала, сохранение его формы, чем обуславливают отсутствие дополнительных сос" тавляющих погрешностей преобразователей, больший объем информации за период наблюдения.

1 158 - ;

Па фиг. 1 изображен 1рафик, иллюстрирующий способ измерения фаэовой характеристики аттенюатора; на фиг. 2 структурная схема устройства, реализующего данный способ. 5

Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, фазометр ? и индуктивный делитель 3, генератор 4 низкой частоты, фазовращатель 5, два блока сравнения 6, 7 и нуль-орган 8, 1п при этом генератор 4 низкой частоты соединен с генератором 1 высокой частоты, входы первого блока 6 срав нения непосредственно соединены с генераторами низкой 4 и высокой частоты, один вход второго блока 7 сравнения соединен с генератором высокой частоты через исследуемый аттенюатор 9„ другой его вход с генератором 4 низкой частоты через ин- щ дуктивный делитель 3 и фаэовращатель 5 ,с параллельно подключенным к нему фазометром 2, а выходы блоков сравнения 6,7 подключены к нуль-органу 8.

Данный способ реализуется с по- 25 мощью этого устройства следующим образом.

С генератора 1 высокой частоты гармонический сигнал с частотой Ыэ

ВЧ и амплитудой U подается одновремен1 но на три узла — генератор 4 низкой частоты для его синхронизации, на вход исследуемого аттенюатора 9 и на один вход блока 6 сравнения.

С генератора 4 низкой частоты гармо- З5 нический сигнал с частотой ы„q и амплитудой U„ подается одновременно на два узла — вспомогательный аттенюатор и на другой вход блока 6 сравнения. Вспомогательным аттенюатором 3, представляющим собой индуктивный делитель, устанавливается уровень сигнала U частоты ю„„, равный уровню высокочастотного сигнала на выходе исследуемого аттенюатора.

При этом обе импульсные последовательности, формируемые блоками .6 и 7 сравнения в моменты совпадения обеих пар низкочастотного и высокочастотного сигналов, смещены одна относительно другой на интервал времени, равный задержке сигнала, т.е. амплигудно-фаэовой погрешности исследуемого аттенюатора 9 на частоте а@ц и ослаблении, равном отношению, Uy/U (см. фиг. 1). Далее фазовращателем 5 добиваются совпадения импульсных последовательностей, индицируемого нуль-индикатором 8. 11ри этом значение введенного фазового сдвига низкочастотного сигнала, индицируемогп фаэометром 2,равно АФ11 аттенюатора 9 на частоте о>э, при ослаблении сигнала, pBHHGM U /U fiocK0JTbK) собствеH ная АФП вспомогательного аттенюято-4 ра 3 несоизмеримо меньше (менее 10 граду а).

Раз реше ние устройства определяется чувствительностью фаэометра на низкой частоте, т.е. достигает значений 0 01 и более.

Разность фаз двух импульсных последовательностей зависит как от разности фаз высокочастотных сигналов, так и низкочастотных сигналов, что и использовано для изменения диапа †. зона работы градуированного фазовращателя.

Предлагаемый способ и устройство основаны на использовании самых точных преобразований — переносе фазового сдвига с высокой частоты на низкую без ПЧМ и преобразовании фазового сдвига в интервал времени, что реализуется в самых точных мерах Ф1-4, 32-28, имеющих точность 0,01О .

Реализация способа-позволяет иметь на средних и высоких частотах точность измерения большую в 10 раз, чем способ-прототип на средних частотах из-эа отсутствий высокочастотных фазозадающих RC-цепей и .оценке фазового сдвига на одной низкой частоте. Благодаря этому входная емкость и сопротивление фазометра не оказывают влияния на исследуемый аттенюатор и комплексный коэффициент передачи высокой частоты; каналы резко отличны по частоте, что позволяет избежать паразитной фазовой модуляции сигнала; индуктивный делитель и фазометр работают на одной частоте, а не в широком диапазоне частот, т.е . влияние дополнительных цепей е постоянно на низкой и высокой частотах„

Предлагаемый способ позволит измерять АФП в широком диапазоне частот, где возможно измерение интервалов времени с относительной точностью 10, что эквивалентно разрешению по фазе 0,001 .

Точность способа определяется точностью используемой образцовой НЧ

OJDntmp

-Фсв

Фик Г

ВНИИПИ Заказ 3581/45 Тираж 748 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 фаэовой меры и разрешением схем совпадений, нуль-органа. Рабочий диапазон определяется быстродействием

158945 используемой элементной базы схем совпадений и нуль-органа,