Способ измерения сдвига фаз в четырехполюсниках
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ В ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАХ, основанный на суммировании и вычитании измерительного и опорного сигналов, измерении мощности суммарного и разностного сигналов, сдвиге измерительного сигнала на угол 90 , суммировании опорного и сдвинутого измерительного сигналов, измерении мощности второго суммарного сигнала , отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз в четырехполюсниках , измеряют мощность опорного сигнала, формируют третий сигнал, формируют новые суммарный, разностный и второй суммарный сигналы путем суммирования и вычитания третьего и опорного сигналов, суммирования сдвинутого на угол 90 третьего и опорного сигналов, проводят серию из К (при К 4) измерений мощности опорного, новых суммарного, разностного и второго суммарного сигналов до изменения фазы третьего сигнала на постоянную величину и после изменения его фазы на постоянную ве ичину, причем в i -м измерении третий сигнал сдвигают дополнительно на угол, близкий к (i-1) 360°/К, запоминают результаты всех 8 К измерений мощ§ ности, а сдвиг фаз определяют по результатам измерений мощности сл опорного, суммарного, разностного я второго суммарного сигналов по формуле , . ,,1Рл1гРг Рз сР.ргсЬр , где Р,, Р„ Р,, Р - мощности соответственно суммарного , разностного , второго сзгммарного, опорного сигналов. 3,,с121«1,,б коэффициенты. 1
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (l 9) (l l) (51)4 Г 01 R 25 00 СЕ®ЮЗНАФ
13,,.„„ „."„,."„. ;„, 13
ВаВЛ1(ЕТЕ1(А
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н ABT0PCM0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
d, Р,«d P i d,Рз+ Pq
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3708789/24-21 (22) 12.03.84 (46) 30.09.85. Бюп. У 36 (72) С.Ю. Лапунов и А.Г. Скородумов (53) 621.317.77(088.8) (56) Вишенчук И.М. и др. Электромеханические и электронные фазометры. М.-Л.: Госзнергоиздат, 1962, с. 242. S.Â.. Cohn and Veinhause, An automatic microwave phase measurement system, Microwave Journa1, vo1. 7. рр. 49-56, 1964. (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ В ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАХ, основанный на суммировании и вычитании измерительного и опорного сигналов, измерении мощности суммарного и раэностного сигналов, сдвиге измерио тельного сигнала на угол 90, суммировании опорного и сдвинутого измерительного сигналов, измерении мощности второго суммарного сигнала, отличающийся тем„ что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз в четырехполюсниках, измеряют мощность опорного сигнала, формируют третий сигнал, формируют новые суммарный, разностный и второй суммарный сигналы путем суммирования и вычитания третьего и опорного сигналов, суммирования сдвинутого на угол 90 третьего и опорного сигналов, проводят серию из " (при К > 4) измерений мощности опорного, новых суммарного, разностного и второго суммарного сигналов до изменения фазы третьего сигнала на постоянную величину и после изменения его фазы на постоянную вегичину, причем в 1 -м измерении третий сигнал сдвигают дополнительно на угол, близкий к (1-1) 360 /К, запоминают ре«ультаты всех 8 К измерений мощ«ости, а сдвиг фаэ определяют по результатам измерений мощности опорного, суммарного, раэностного н второго суммарного сигналов по формуле где P» p, Р P — мощности соответственно сум.марного, разностного, второго суммарного, опорного сигналов. 1„dz,d„d+,с)„< 6 — коэффициенты. 1182435 2 чен к второму входу устройства управления, а третий выход моста 18 подключен к второму входу моста 17 и второй вход моста 16 подключен к выходу делителя 20 мощности. При этом все вторые выходы мостов 15, 16 и 18, 19 подключены к элементам 10-13 нагрузки. Устройство работает следующим образом. По команде устройства 9 управления, генератор 1 подает на вход исследуемого устройства 4 высокочастотный сигнал частотой И и амплитудой ll, реле 14 переводится в положение "1". В этом случае на вход моста 19 поступает сигнал с выхода устройства 4 (измерительный сигнал). Мосты 15-19, делитель 20 и коаксиальные нагрузки 10-13 предназначены для формирования суммарного, разностного и второго суммарного сигналов. На входы измерителей 5-8 мощности подаются сигналы вида LIá U = — k О U =— г Uo Ъ я -g90 ,е о и м о "г 8 . ге U»M „„ ъ k3 Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для создания измерителей. фазовых сдвигов четырехполюсниках на повышенных частотах. 5 Цель изобретения — повьппение точности измерения сдвига фаз в четы рехполюсниках за счет того, что фор мируется третий сигнал и производятся измерения мощности измеряемого; ,опорного, суммарного и второго суммарного сигналов между опорным и третьим сигналом, а по полученным результатам находят значения угла фа-зового сдвига. 15 На чертеже приведена структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ. Устройство содержит генератор 1 сигналов, направленные ответвители 2 и 3, исследуемое устройство 4, измеpHTBJIH 5-8 мощности, устройство 9,правления, элементы 10-13 нагрузки, высокочастотное реле 14; измерительные мосты 15 и 19, делитель 20 мощности, ферритовые вентили 21 и 22, плавный фазовращатель 23, плавный аттенюатор 24, управляемый двухпозиционный фазовращатель 25. При этом генератор 1 через направленный ответвитель 2 подключает" ся к входу исследуемого устройства 4, выход которого через последовательно включенные реле 14, измерительный мост 19 и делитель 20 мощности N подключен к измерителям 7 и 8 мощности, выходы которых подключены соответственно к третьему и четвертому входу устройства 9 управления. Выходы устройства 9 управления соединены с управляющими входами реле l4 и фазовращателя 2 и 5, Вто-. рой выход направленного ответвителя 2 подключен к входу второго ответвителя 3, выходы которого соединены с последовательно включенными ферритовым вентилем 21, фазовращателем 23, аттенюатором 24, двухпоэиционным фазовращателем 25, ферритовым вентилем 22, выход которого @ соединен с вторым входом реле 14. Второй выход ответвителя 3 соединен с входом измерительного моста 15, выход которого через измеритель 5 мощности соединен с первым. входом устройства управления . Третий выход измерительного моста 15 через аналогичный мост 18 и мост 16 подклюрде комплексные константы K... Мг, 4 . К характеризуют неидеальность мостов 15-19, делителя 20, нагрузок 10-13, а также учитывают компексные коэффициенты отражения измерителей 5-8 мощности. г В случае k = К =,k = K = К 1, используя результат измерений мощности сигналов (1) легко определить сдвиг фаз между опорным и измерительным сигналом. Однако вследствие неидеальности мостов 1519, делителя.--20, нагрузок 10-13, точность измерения сдвига фаз, вносимого исследуемым устройством 4 будет невысокой. Для учета неидеальности элементов структурной схемы, устройство 9 управления переводит реле 14 в положение "2". В этом случае на вход моста 19 поступает третий сигнал, для формирования которого используются ферритовые вентили 21 и 22, фазовращатель 23, ат енюатор 24 и двухпозиционный фазовра1182 ф35 щатель 25. Мосты 1"-19, делитель 20 и нагрузки 10-13 формируют новые суммарный, разностный и второй сум" марный сигналы вида (1). Преобразовав систему равенств (1) получим: 4 (u, = cÄp; lU,l = c„P, lU,U,jccoosy = . С,; Р; 1=1 4 (1003 з п 9 = с41Р; (2) 10 где p p p> э Р4 — показания измерителей 5-8 мощности C,,..., С44константы, являющиеся функциями коэффициентов k Отношение комплектных опорного и третьего сигналов имеет с учетом системы (2) следующий вид; 3 . (d;, ij J;) Р, Р„ (3) 25 и, c;p;w Р -1 По команде устройства 9 управления фазовращатель 25 переводится в положение 1 . Шкалу плавного фаз..— tt II 30 вращателя 23 устанавливают в положение ",,", а шкалу аттенюатора 24 в положение, . Комплексный третий сигнал будет равен 0 -jU»je . С помощью измерителей 5-8 мощности производится измерение мощности опорного, новых суммарного, разностного и второго суммарного сигналов- (,p„, ° Pl2 Р13 Р 4 ) Эти показания зано» сятся в память устройства 9. Затем фаэовращатель 25 переводится в полажение "2", при этом фаза третьего сигнала изменяется на постоянную величину 6$, а амплитуда изменяется в fb раз. Вновь с помощью измерителей 5-8 производится измерение мощности опорного, новых суммарного, разностного и второго суммарг г(% ного сигналов < «, .Р1,,, P Показания измерителей 5- 8 заносятся в память устройства 9. Принимая во внимание соотношение (3) получим выражение для отношения треть го сигнала до изменения его фазы на постоянную величину 1Ь(и после изменения M(<„,.;,) Р„ Р„ (d;., «>d,3 „p,+ (4) (5) Регая методом наименьших квадратов систему (5), получим значения коэффициентов Д,, о,..., J6 .. Затем реле 14 переключается в положение "1", при этом на вход моста 19 поступает измерительный сигнал. С помощью измерителей 5-8 мощности производится измерение мощности суммарного, разностного, второго суммарного и опорного сигнала (Р1, Р, Р4 ), а фазовый сдвиг исследуемого устройства 4 определяют по формуле о1Р +4Р,4 Рз+ р+ g =атc4(44 1 5 г и Р (6) Таким образом,значительноповышается точность измерения сдвига фаз в четырехполюсниках за счет учета неидеальности мостов 15-19, делителя 20, элементов 10-13 нагрузки и измерителей 5-8 мощности, которые учитываются за счет коэффициентов d,-d,. Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения не менее чем в 3 oàýà. Аналогичные операции проводятся К -1 раз (при K 4), причем в 1 -ом измерении фазу третьего сигнала сдви-. гают дополнительно с помощью фазовращателя 23 на угол, близкий к ! о (1-1) 360 К перед изменением на nof стоянную величину и . В результате в памяти устройства 9 накапливается 8 К показаний измерителей 5-8 мощности, связанных соотношением (4), 1182435 Составитель В.Шубин Редактор Ю.Середа Техред А.Бабинец Корректор Г.Решетник Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 6101/44 Тирах 747 Подписное ВНИ .1ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
