Устройство для измерения разности фаз

 

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к устройствам для измерения в одном канале разности фаз и затухания исследуемого сигнала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного измерения разности фаз и затухания в одном канале, вносимых исследуемым объектом в расширенном амплитудном динамическом диапазоне. Устройство содержит генератор СВЧ 1, исследуемый четырехполюсник 2, фазовый манипулятор 3, генератор импульсов 4, квадратичный детектор 9, первьш полосовой фильтр 11, фильтр нижних частот 14, индикатор 15, первый амплитудньй модулятор 5 и первый подмодулятор 7. Для достижения поставленной цели в него дополнительно i введены: второй амплитудный модулятор 6, второй подмодулятор 8, син (Л хронный детектор 13, смеситепь 10 и второй полосовой фильтр 12. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ . РЕСПУБЛИК (19) (И) (594 G 01 К 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

В -.- 13" N

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (.,::"

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ. (57) Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к устройствам для измерения в одном канале разности фаз и затухания исследуемого сигнала. Цель изобрете(21) 3749585/24-21 (22) 06.06.84 (46) 30.11.85. Бюл. Ф 44 (72) И.Н.Яковцев, Л.А.Летунов и А.Б.Козлов (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 471551, кл. С 01 R 25/00, 1972 °

Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике, т. 55, 1976, N - 6, с. 255. ния — расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного измерения разности фаз и затухания в одном канале, вносимых исследуемым объектом в расширенном амплитудном динамическом диапазоне.

Устройство содержит генератор СВЧ 1, исследуемый четырехполюсник 2, фазовый манипулятор 3, генератор импульсов 4, квадратичный детектор 9, первый полосовой фильтр 11, фильтр нижних частот 14, индикатор 15, первый амплитудный модулятор 5 и первый подмодулятор 7. Для достижения поставленной цели в него дополнительно введены: второй амплитудный модулятор 6, второй подмодулятор 8, синхронный детектор 13, смеситепь 10 и второй полосовой фильтр 12. 1 ил.

5280 и вторым входом смесителя 10. Второй вход амплитудного модулятора 6 соединен с выходом генератора СВЧ 1, а выход — с вторым входом квадратич- ного детектора 9, в. качестве индикатора применен осциллограф.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал на выходе исследуемого

1О четырехполюсника 2 имеет вид:

U1 (t) =U К xcos(tvzt+ „), (1) где K„ — коэффициент, характеризующий затухание четырехполюсника 2; )) — фазовый сдвиг, вносимый четырехполюсником 2.

Сигнал вида (1) проходит фазовый манипулятор 3, который в процессе

1 измерений с частотой F = — генерато20 1 т ра прямоугольных импульсов 4 (обычно

1 кГц) принимает дискретные фазовые состояния 0, 90, и описывается:

< Т)

25 U К„с) з (и + „),при 0 t< (Цо „эйли (оt+ V„) ) при

Т1

--(t(T

2 (2)

Далее сигнал (2) в амплитудном модуляторе 5 с учетом того, что подмодулятор 7 создает модулирующий сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2 и частотой Р (обычно 100 кГц), подвергается амплитудной манипуляции и при допущении, что модулирующий сигнал является нечетной функцией, имеет вид:

Ц g te — Мпt) t сп(Ы)п ) 4 1

))13 В...

o x

Ti при 0(t(—

z т„ при — "(k (Т

) где Я =2ГР, 2

S0 () K 1+= — sin nЯ f cos ul tt V +О

4 4

0 1) п о х о

))=4,5,5... — S)n n Л)п sin (ant и и )tU о х у„4 2 0 x o

04(е)=

1 119

Изобретение относится к иЗмеритель ной темнике и может быть использовано одновременно для измерения в одном канале разности фаз и затухания исследуемого сигнала. . Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства за счет одновремечного обеспечения измерения разности фаэ и затухания, вносимых исследуемым объектом в расширенном амплитудном динамическом диапазоне.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит генератор

СВЧ 1, исследуемый четырехполюсник 2, фазовый манипулятор 3, генератор импульсов 4, амплитудные модуляторы 5 и 6, подмодуляторы 7 и 8, квадратичный детектор 9, смеситель 10, полосовые фильтры 11 и 12, синхронный детектор 13, фильтр нйжних частот (ФНЧ) 14 и индикатор 15.

Выход генератора СВЧ через последовательно включенные исследуемый четырехполюсник 2, фазовый манипу.— лятор 3, амплитудный модулятор 5, квадратичный детектор 9, полосовой фильтр 11, синхронный детектор 13, ФНЧ 14 подключен к индикатору 15.

Генератор 4 подключен к второму входу фазового манипулятора 3. Выход подмодулятора 7 подключен к, второму входу амплитудного модулятора 5 и через последовательно соединенные смеситель 10 и полосовой фильтр 12 к второму входу синхронного детектора 13. Выход подмодулятора 8 соединен с амплитудным модулятором 6

Сигнал на входе квадратичного детектора 9 с учетом того, что сюда же поступает сигнал с генераСВЧ 1, амплитудно манипулированный в амплитудном модуляторе 6 причем с подмодулятора 8 поступает модулирующий сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2 и частотой F F (на3) 2 пример 120 кГц), следующий (допустим модулирующий сигнал является нечетной функцией):

+ — 5inn g t Cos V t),nptn0(< ) и )) 3 О )

n=i 3,5... 1+ —. . — 5) ) ))Я 1 C05Ld t при — (t(T

Ti „135 2 1!

1195280 4 которая приводит к дополнительным ошибкам измерений.

Со 2 — 5in h f24 и 1,3,5

00 2

0 1+= . — 511 Я $ + =1,3,5... (1

Т1 — 51nn 934Jco5 i1, при 0< $< — 1

7 „-135 И

3 2 2Uo Кх

24. 1

n=<,3 5

Оф) =

CO

2 СО

U К. 1+ —, 1

2 о x = — - 5inng + 0 1+ — — 5inng < +

4,1

h=f 3,5... О „135 и 3

СО

T в=135 и 2 / 7 1ы 3 5 и при —

Полосовой фильтр 11 выделяет из 2О ты F2-Г =(Я вЂ” Я) /2И: сигнала (3) сигнал разностной частот при Q (4 (—, 1

Т, 11

Apu — (Т

2 1, 2

-г Uo K„cos ig2-93)tco5 р и, = „ .

Д к<с0гф..-Я ) Б

Формула изобретения

Отметим, что применение амплитудной манипуляции объясняется тем, что амплитудной модуляции на СВЧ сопутствует паразитная фазовая модуляция, Сигнал (4) после синхронного детектирования с учетом того, что на гетеродинный вход синхронного детектора 13 поступает сигнал разностной ЗО частоты Рг Рз (Яг ф /27, выделяемый полосовым фильтром 12 из сигнала смесителя 10 частоты, входы которого подключены к выходам подмодуляторов 7 и 8, и последующей фильтрации фильт- З5 ром нижних частот 14, имеет вид:

2 Т„, при 0<4(—; у2 о Х

01Н)— U К Sih Ч„., ПРИ вЂ” (e(T

16 2.. 1 40 где а и Ь вЂ” амплитуды сигнала по вертикали и горизонтали.

Из полученного конечного выражения видно, что фаза может быть измеЬ рена как 9 = rctg х а аг+Ьг а коэффициент затухания К = — — — — . х 16

-г 11о 50

Таким образом, удается одновременно в одном канале измерить и разность фаз и затухание, вносимые исследуемым четырехполюсником и отбросить условие, что амплитуда сигнала в измерительном канале должна быть намного меньше (20 — 40 дБ), чем в опорНа выходе квадратичного детектора 9 сигнал иммет вид: ном, что значительно расширяет амплитудный динамический диапазон. устроиство для измерения разнос ти фаз, состоящее из последовательно соединенных генератора СВЧ, двух клемм для подключения исследуемого четырехполюсника, фазового манипулятора, модулирующий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, последовательно соединенных квадратичного детектора и первого полосового фильтра, а также фильтра нижних частот, индикатора и первого амплитудного модулятора, соединенного модулирующим входом с выходом первого подмодулятора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного обеспечения чзмерения разности фаз и затухания, в него введены второй амплитудной модулятор, второй подмодулятор, синхронный детектор, смеситель и второй полосовой фильтр, при этом выход фазового манипулятора соединен с входом квадратичного детектора через первый амплитудный модулятор, первый полосовой фильтр соединен последовательно с синхрон1195280

Составитель В.Шубин

Редактор М.Петрова ТехредЛ.Мартяшова Корректор И.Иуска

Заказ 741!/50 Тираж 747 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул,Проектная, 4 ным детекторам, фильтром нижних частот и индикатором, выходы подмодуляторов соединены с входами смесителя, выход которого соединен через второй полосовой фильтр с гетеродинным входом синхронного детектора, а выход генератора СВЧ соединен с входом квадратичного детектора через второй амплитудный модулямодулирук ший соединен с выходом второго подмодулятора.