Устройство для измерения фазовых сдвигов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержащее сверхвысокочастотный генератор синусоидального сигнала, квадратичный детектор, фильтр нижних частот, первый и второй фазовые манипуляторы , блок регистрации, генератор прямоугольных импульсов, соединенный с опорным входом синхронного детектора и управлякяцим входом первого фазового манипулятора, а клеммы для подключения исследуемой протяженной длинной линии, выходные клеммы которой соединены с вторым фазовым манипулятором, отличающее ся тем, что, с целью повьшения точности при измерении фазовых сдвигов в протяженных длинных линиях, в него дополнительно введены третий фазовый манипулятор и направленный ответвитель, причем сверхвысокочастотный генератор синусоидального сигнала через связанные плечи направленного ответвителя подключен соответственно к первому и третьему фазовым манипуляторам , третий фазовый манипулятор соединен с выходными клеммами исследуемой протяженной длинной линии, а первый фазовый манипулятор (Л через плечо направленного ответвиС теля, развязанное с сверхвысокочастотным генератором синусоидального сигнала, соединен с входом квадратичного детектора, подключенного через последовательно соединенные фильтр нижних частот и синхронный детектор к блоку регистрации, при этом генератор прямоугольных импуль сов соединен с управляющим входом второго фазового манипулятора.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСЛУБЛИН

09) 01) ио С 01 R 2 00

1 „,-.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ I

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3709259/24-21 (22) 13,03.84 (46) 15. 10. 85. Бюл. У 38 (72) В.С.Беагон, А.М.Галеев и А.А.Романычев (71) Горьковский ордена Трудового

Красиого Знамени научно-исследовательский радиофизический институт (53) 621.317.373(088.8) (56) IRE Trans. Antennar and Propagation, vo1. AP-9 Jan. 1961, р, 75-81.

Авторское свидетельство СССР

У 1002980, кл. G 01 R 25/00, 1982. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержащее сверхвысокочастотный генератор синусоидального сигнала, квадратичный детектор, фильтр нижних частот, первый и второй фазовые манипуляторы, блок регистрации, генератор прямоугольных импульсов, соединенный с опорным входом синхронного детектора и управляющим входом первого фазового манипулятора, а клеммы для подключения исследуемой протяженной длинной линии, выходные клеммы которой соединены с вторым фаэовым манипулятором, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности при измерении фазовых сдвигов в протяженных длинных линиях, в него дополнительно введены третий фазовый манипулятор и направленный ответвитель, причем сверхвысокочастотный генератор синусоидального сигнала через связанные плечи направленного ответвителя подключен соответственно к первому и третьему фаэовым манипуляторам, третий фазовый манипулятар соединен с выходными клеммами исследуемой протяженной длинной линии, а первый фазовый манипулятор через плечо направленного ответвителя, развязанное с сверхвысокочастотным генератором синусоидального сигнала, соединен с входом квадратичного детектора, подключенного через последовательно соединенные фильтр нижних частот и синхронный детектор к блоку регистрации, при этом генератор прямоугольных импульсов соединен с управляющим входом второго фазового манипулятора.

1185264

Изобретение относится к радиоизмерениям, предназначенным для измерения Аазовых сдвигов в протя" женных длинных линиях и может быть использовано при калибровке антея- 5 ных решеток.

Цель изобретения — повышение точности при измерении Аазовых .сдвигов в протяженных длинных линиях, т.е. в данном техническом ре- IO шенин реализована Ааэовая манипуляция (0,7) опорного и измеряемого сигналов на близких звуковых частотах, что позволит исключить в опорном и измеряемом сигналах несущие и тем IS самым уменьшить ошибку измерений из-за неквадратичности детектора, а также осуществить перенос сигналов, обусловленных случайными отражениями в измерительном тракте, на частоты, 20 отличные от частоты инАормационного фазоманипулированного сигнала.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения Ааэовых сдвигов. 25

Устройство содержит сверхвысокочастотный генератор (синусоидального сигнала, направленный ответвитель 2, первый фазовый манипулятор 3, второй Ааэовый манипулятор 4, протя- З0 женную длинную линию 5, третий Аазовый манипулятор 6, квадратичный детектор 7, Аильтр 8 нижних частот, синхронный детектор 9, блок 10 регистрации и генератор 11 прямоугольных 35 импульсов .

Сверхвысокочастотный генератор 1 синусоидального сигнала, подключен через связанные плечи направленного ответвителя 2 к первому фазовому 40 манипулятору 3 и к третьему Аазовому манипулятору 6. Выход фазового манипулятора 6 через протяженную длинную линию 5 соединен с вторым Аазовым манипулятором 4. Фазовый манипулятор 3 через плечо направленного ответвителя 2, развязанное с сверхвысокочастотным генератором 1, соединен с входом квадратичного детектора 7. Выход квадратичного детекто- 50 ра 7 через последовательно соединенные фильтр 8 нижних частот и синхронный детектор 9 подключен к блоку 10 регистрации. Генератор 11 прямоугольных импульсов соединен с управляющими55 .входами фазовых манипуляторов 3 и 4 и с опорным входом синхронного детектора 9.

Фазовый манипулятор 6 выполнен, например, в виде двух реле РЭВ 15, попеременно включающих в сигнальный . тракт отрезки кабеля, разность электрических длин которых равна--I

Фазовый манипулятор. имеет два состояния. В первом состоянии он обеспечивает передачу беэ изменений сверхвысокочастотного сигнала на вход длинной линии 5, а во втором — обеспечивает сдвиг Аазы передаваемого сигнала на угол - -.

Генератор 11 прямоугольных импульсов выполнен в виде мультивибратора, подключенного к соединенным по входу делителям частоты, и предназначен для формирования последовательностей прямоугольных импульсов со скважностью 2 на звуковых частотах Я

1 Э

Й2, (߄— Л2) . При этом "-астоты Я„ и R2 некратны частоте (Я„- 522), например 52

11: 9: 2. ормируемые последовательности синхронизованы по фазе с частотой, являющейся общим делителем частот Аормируемых последовательностей.

Фаэовые манипуляторы 3 и 4 выполнены, например, в виде диодных короткоэамыкателей коаксиального кабеля.

Фильтр 8 нижних частот предназначен для усиления напряжения на частоте (Я -Я ) и Аильтрации сиг1 2 налов на частотах Я„и Я2 .

Сверхвысокочастотный генератор I синусоидального сигнала и квадратичный детектор 7 согласованы с направленным ответвителем 2.

Устройство для измерения Аазовых сдвигов работает следующим образом.

Сверхвысокочастотный синусоидальный сигнал с генератора 1 поступает в направленный ответвитель 2. Направленный отвеTBитель 2 осуществляет разделение по мощности сигнала с генератора 1, Сверхвысокочастотные синусоидальные сигналы с ответвителя

2 поступают соответственно на вход

Аазового манипулятора 3 и íà вход фазового манипулятора 6.

Фазовый манипулятор 6 установлен в первое состояние, При этом он обеспечивает передачу без изменений сверхвысокочастотного сигнала в ис264 где (3) 25 з 1185 следуемую протяженную длинную линию

5, которая передает сверхвысокочастотный сигнал к фазовому манипулятору 4. На управляющий вход манипулятора 4 с генератора 11 поступает напряжение в виде последовательности прямоугольных импульсов с звуковой частотой Я и скважностью

2. Фазовый манипулятор 4 осуществляет при отражении сверхвысокочастот- 10 ного синусоидального сигнала манипуляцию его фазы (О;гг) с частотой

Я . Длинная линия 5 передает отраженный фазовым манипулятором 4 сигнал к фазовому манипулятору 6, который без изменений передает этот сигнал к направленному ответвителю 2.

Направленный ответвитель 2 осуществляет передачу мощности этого сигнала к сверхвысокочастотному генератору 1 и части мощности — к квадратичному детектору 7. Отраженный Аазовым манипулятором 4 сигнал на входе квадратичного детектора 1 имеет вид

Ф2 — фаза сигнала П 2 на входе квадратичного детектора 7.

Поскольку сверхсывокочастотный генератор 1 согласован с направленным ответвителем 2, то нагрузка генератора 1 осуществляет поглощение поступающей к нему с направленного ответвителя 2 части мощности сверхвысокочастотных фазоманипулированных сигналов. На входе квадратичного детектора 7, кроме фазоманипулированных сигналов П„ и U, присутствует сверхвысокочастотный сигнал Пз, обусловленный случайными отражениями от неоднородностей в измерительном тракте, U = V Соя(м + Ф ), где Ф вЂ” фаза сигнала U на входе квадратичного детектора 7.

Квадратичный детектор 7 осуществляет преобразование суммы напряжений (U„ + U< + Бэ) к виду с

Э

v Cos(t + 4> )CosQ„t, (1) где го — частота сигнала сверхвысокочастотного генератора I ф„ — фаза с-ггнала U íà входе детектора 7, пропорциональная удвоенной электрической длине протяженной длинной линии, 30 4 = "os 4>t + т)г-оя 5 1, (2) На управляющий вход фазового манипулятора 3 с генератора 11 поступает напряжение в ниде последовательности прямоугольных импульсов с звуковой 40 частотой Я и скважностью 2.

Одновременно фазовый манипулятор 3

Ф осуществляет при отражении сверхвысокочастотного синусоидального сигнала манипуляцию его фазы (О;н) с часто- 4 той Я„. При этом в спектре отраженного фазоманипулированного сигнала отсутствует несущая частота. Отраженный фазовым манипулятором 3 сигнал в направленном ответвителе 2 делится по мощности и передается к сверхвысокочастотному генератору 1 и на вход квадратичного детектора 7. Отраженный фазовым манипулятором 3 сигнал на входе квадратичного детектора 7 имеет вид

vÄV Соя(Ф„Ф,) Соя(й Я) с+

3 (41 3) о 2

+ VãVзCos(gò g3)CosЯ t. (4)

Из этого выражения видно, что сигнал

U обусловленный случайными отражениями в тракте, переносится на частоты R„ R1, а фазоманипулированные сигналы У1 и U — на разностную частоту (߄— Я2}. Фильтр 8 нижних частот осуществляет выделение составляющей напряжения на разностной частоте (˄— Л2) и фильтрацию составляющих с частотами Я и Я

1 1

Напряжение с выхода фильтра 8 поступает в синхронный детектор 9. На опорный вход детектора 9 подается последовательность прямоугольных импульсов с гастотой (Я вЂ” Я ) и

1 г скважчостью 2 от генератора 1I.

Синхронный детектор 9 преобразует напряжение с выхода фильтра 8 в постоянное напряжение гг . 5

Us = Ы Ъ 11г Соя(Ф1 — ф„), (5)

Блок 10 осуществляет регистрацию напряжения Ug

Затем переводят фазовыи маниг улятор 6 гго второе состояние. При этом фазовый манипулятор 6 обеспечивает передачу с фазовым сдвигом на

1185? 64 (7) (9) (10) Ф,-Фт где ф

ll угол --- сверхвысокочастотного сигнала с ответвителя 2 в протяженную длинную линию 5. Длинная линия 5 передает сверхвысокочастотный сигнал к фазовому манипулятору 4. Фазовый манипулятор 4 осуществляет при отражении сверхвысокочастотного синусоидального сигнала манипуляцию его фазы (О; 7) с частотой Я . Протяженная длинная линия 5 передает отраженный фазоманипулированный сигнал к фазовому манипулятору 6.

Фазовый манипулятор 6 обеспечивает передачу с фазовым сдвигом на угол и — — отраженного фазовым манипулятором 4 сигнала. В результате отраженный фазовыми манипулятором 4 сверхВ- высокочасто тих сиги ап приобретает дополнительный сдвиг по фа з е, рави

Йый — — и на входе квадратичного

2 детектора 7 имееч вид

U = V Cos(t + ф + ---)СовЯ t

И

1 1 2

= Ч„Кап(()е + ф ) Сов Я с. (6) Кроме фазоманипулированных сигналов на входе квадратичного детектора 7 присутствует высокочастотный сигнал ц, обусловленный случайными отражениями от неоднородностей тракта

Квадратичный детектор 7 осуществ ляет преобразование суммы напряжений (U + U< + U ) к awy

U = V„V, я1п(ф, - ф ) Сов (а„- р.2) +

3 ф Х

10 +Ч Ч Sin(ф -ф fCosg„t. (8) Через фильтр Я нижних частот в синхронный детектор 9 поступает только составляющая напряжения на

15 частоте (Я„-Й2), На опорный вход детектора 9 подается последовательность прямоугольных импульсов с частотой (Я„-Я,) и скважностью 2 от генератора 11. Постоянное напряжение

20 Uy с выхода синхронного детектора 9 ймеет вид

U> =gV„V, Мп (ф„-ф ) 25 Блок 10 осуществляет регистрацию напряжения Ue.

Фазовый сдвиг при однократном прохождении сигнала через исследуемую протяженную лиьию 5 определяется соотношением ф - arete -1 1

2 и

35

НИИПИ Заказ 6359/41 ираж 747 Подписное

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