Устройство для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала
Изобретение служит для повьппения точности устройства, а также уменьшения его массы и объема. Устройство содержит ключи 9 и 20, смеситель 4, гетеродин 5, усилитель 6 низкой частоты, фазовращатели 10 и 13 , сумматоры 11 и 15 мощности , делитель 12 мощности, квадратор 16, блок 19 вычитания и блоки 21 и 22 восстановления сигналов. Введение ключей 2, 7, 8 и 17, линий 14 и 18 задержки и делителя 26 частоты исключает необходимость в использовании дополнительных смесителей, усилителя низкой частоты, делителя мощности, фазовращателя на71/2, сумматора мощности и квадратора. Поэтому ошибки, вызванные неидентичностью этих элементов с аналогичными элементами устройства , полностью исключаются. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. S (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А1 (19) (11) (51) 4
R 27 28
: су °
l3! ) "а
-„Ig„(,(() г;" .О
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4096036/24-21 (22) 23.07.86 (46) 23,01.88. Бюл. ((- 3 (71) Красноярское производственное объединение тяжелых экскаваторов
"Крастяжмаш" (72) В.В.Якунин (53) 62 1. 3 17 . 7 (088 .8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение служит для говьппения точности устройства, а также уменьшения его массы и объема, Устройство содержит ключи 9 и 20, смеситель 4, гетеродин 5, усилитель 6 низкой частоты, фазовращатели 10 и
13 íà 4l /2, сумматоры 11 и 15 мощности, делитель 12 мощности, квадратор
16, блок 19 вычитания и блоки 21 и
22 восстановления сигналов. Введение ключей 2, 7, 8 и 17, линий 14 и 18 задержки и делителя 26 частоты исключает необходимость в использовании дополнительных смесителей, усилителя низкой частоты, делителя мощности, I фазовращателя на ((/2, сумматора мощности и квадратора. Поэтому ошибки, вызванные неидентичностью этих элементов с аналогичными элементами устройства, полностью исключаются.
1 з п. фли, 1 ил.
1 13688
Изобретение относится к высокочастотной технике и может использоваться для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала.
Целью изобретения является повышение точности и уменьшение массы и объема устройства.
На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.
В устройстве вход 1 исследуемого сигнала соединен с первым входом третьего ключа 2, второй вход которого соединен с входом 3 опорного сигнала, а выход — с входом смесителя 4, гетеродинный вход которого соединен с выходом гетеродина 5. Выход смесителя 4 соединен с входом усилителя 6 низкой частоты, выход которого соединен с входом четвертого ключа 7, первый выход которого соединен с первым входом пятого ключа 8, а второй выход — с входом второго ключа 9. Первый выход ключа 9 соединен с входом второГо фазовра- 25 щателя 10 на Jl/2, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 11 мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом ключа 9. Выход сумматора 11 мощности соединен с вторым входом ключа 8, выход которого соединен с входом делителя 12 мощности, первый выход которого соединен с входом первого фазовращателя 13 на Й/2, Выход фазо35 вращателя 13 Hà JI/2 соединен с входом первой линии 14 задержки, выход которой соединен с первым входом первого сумматора 15 мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом делителя 12 мощности, Выход сумматора 15 мощности соединен с входом квадратора 16, выход которого соединен с входом шестого ключа 17, второй выход которого соединен с входом второй линии 18 задержки, выход которой соединен с вторым входом блока 19 вычитания, первый вход которого соединен с первым выходом ключа 17. Выход блока 19 вычитания соединен с входом первого ключа 20, первый выход которого соединен с входом первого блока 21 восстановления сигналов, а второй выход — с входом второго блока 22 восстановления сигналов. Выходы первого 21 и второго
22 блоков восстановления сигналов соответственно соединены с первым 23 и вторым 24 выходами устройства.
17
Управляющие входы ключей 9 и 20 соединены с выходом импульсного генератора 25. Управляющие входы ключей 2, 7, 8 и 17 соединены с выходом делителя 26 частоты, вход которого соединен с выходом импульсного генератора 25.
Устройство работает следующим образом.
С выхода импульсного генератора
25 импульсные сигналы длительности и поступают на управляющие входы ключей 9 и 20, а также на вход делителя 26 частоты, на выходе которого формируются импульсные сигналы длительности A t > Л ь„, где коэффициент деления делителя 26 частоты
D 2. С выхода делителя 26 частоты импульсные сигналы длительности л t,„ поступают на управляющие входы ключей 2, 7, 8 и 17.
На вход 1 исследуемого сигнала поступает исследуемый сигнал е >час. тоты с неизвестными амплитудой
A(t) и фазой y (t) ег а на вход 3 опорного сигнала поступает опорный сигнал е„ частоты с известными амплитудой B(t) = В = — const и фазой V (t) = М = const
e„ =Ве
Ключ 2 под управлением импульсных сигналов длительности, поступающих на его управляюший вход, попеременно коммутируют сигналы е и е, на свой выход. С выхода ключа 2 ди кретине сигналы е и е, попеременно поступают на смеситель 4, на гетеродинный вход которого поступает сигнал гетеродина 5. В смесителе 4 дискретные сигналы е - 1и е „> полеременно преобразуются в дискретные изкочастотные сигналы е,„, и е„ я cì частоты . С выхода смесителя 4 дискретные сигналы е „, и е„, попеременно поступают на усилитель 6 низкой частоты, где усиливаются. Таким образом, на выходе усилителя 6 низкой частоты устанавливаются дискретные сигналы — исследуемые е и опор"
SV ный е е = k A(t,2 t„m + i, t„) ° Т = -СО
13688 вается сигнал
t е = е„— 1е
5 Q> (6) е,. «k(h -Qo
-(()(2at„hh 2I„„) е
" 2 (, -со ! (е е 1 4 !(22) 2(е( (4) 45
55! (,2at (т! ° at
«е О (t-(24t m+4t )( ч
tXI
- М (2 4 t „ t,) e„ = k B(24t„m) ° е
ГЕ =- ЕЕ2 (((» — 24»„т), где k = k q k, коэффициент передачи смеси10 теля 4; коэффициент передачи усили1 теля 6 низкой частоты.
Сигналы е, и е„ поступают на
15 вход ключа 7, который под управлением импульсных сигналов длительности поступающих на его управляющий вход, попеременно коммутирует эти сигналы на первый и второй выходы соответственно.
С второго выхода ключа 7 сигнал е„ поступает на вход ключа 9, которыи под управлением импульсных сигналов длительности „, поступающих на его управляющий вход, попеременно коммутирует этот сигнал на первый и второй выходы. Таким образом, на первом и втором выходах ключа 9 с учетом выражения (2) устанавливаются
30 дискретные сигналы е„ и е„ соот р ветственно
B(2nt„m, 2t и) °
h1m-Ое (3) 35. 8 (t-24»„в) о (»-2 (,„и) ) B(2nt„m,2 е n+ )
tn =-nm2
«
".+»" g t-2gt m) g$t(2 (.„n +»„)
I которые соответственно поступают на вход фазовращателя 10 на Г!/2 и второй вход сумматора 11.
В фазовращателе 10 на)(/2 сигнал е меняет свою фазу на Г/2.
1% <
Таким образом, на выходе фаэовращателя 10 на К /2 устанавливается сигнал который поступает на первый вход второго сумматора 11 мощности.
В сумматоре 11 мощности сигналы е» и е„ (, складываются. Таким об2. 2 разом, на выходе сумматора 11 мощнос
17 4 ти с учетом выражения (5) устанавликоторый поступает на второй вход ключа 8, на первый вход которого с первого выхода ключа 7 поступает сигнал е
Ключ 8 под управлением импульсных сигналов длительности 4» „, поступающих на его управляющий вход, попереФ менно коммутирует сигналы е и е на выход. Последние поперемейно поступают на вход делителя 12 мощности, где поровну делятся и поступают на первый и второй выходы.
В моменты времени 24t„m + g t <, где m = О,+1,12,+3..., на первом и втором выходах делителя 12 мощности соответственно устанавливаются сиги алы
С первого выхода делителя 12 мощности сигнал е (2, поступает на вход фазовращателя 13 на М /2, где меняет свою фазу на 7(/2, Таким образом, на выходе фаэовращателя 13 íà 1(/2 с учетом выражения (7) устанавливается сигнал е э = -е = -i - (8)
s Я.а,,/2 который поступает на вход линии 14 задержки. В последней сигнал е
ЬЯЯ! задерживается на время 4t . Таким об-!! разом, на выходе линии 14 задержки, с учетом выражения (8) устанавливается сигнал е B) (t — л») е Я
5Я «31 (2
1 — v(t 2а1„)а 9)
= -ik - г р A(t,24tÄm) е
«8(» — 2atÄm), который поступает на первый вход сумматора 15 мощности, на второй вход которого с второго выхода делителя 12 мощности с учетом выражения (7) поступает сигнал
k е д - A(t,24»,m + а» ) (е! е - CB) 1368817 (14) (10) е = е
И, 1 (,,) 10 (15) 20 (16) 45
+ a t u) g ф — 2т„ ), е (a о " e(t — (2at„m + at„ ) В моменты времени 2dt„m, где тп =
= О,+1 + 2,+3 на первом и втором выходах делителя 12 мощности соответственно устанавливаются сигналы
С первого выхода делителя 12 мощности сигнал ег, поступает на вход фаэовращателя 13 на Ti/2, где меняет свою фазу на 3 /2. Таким образом, на выходе фаэовращателя 13 Hà 4i/2 с учетом выражения (11) устанавливается сигнал
1 е g =-е =-i->, (12) е. .а д
1 который поступает на вход линии 14 задержки. В последней сигнал ег 26
ГРЯ1 1 задерживается на время gt„, Таким образом, на выходе линии 14 задержки с учетом выражений (12), (6), (3) и (4) устанавливается сигнал
e <(t +at ) е
ЕЯ и гоп з1,(2 Я
«(eÄÄ (t +дт. „) — ie (t +at„) g =
СЮ CC) — Г B(2at тп +at,2t„n+
Qã ц че
n- -m -„, 4(2at„rn + at„,2i„e+-с
+ „) е те
4 — =„" ) В(2дМ„тп +де„,2lÄn) «
n- - (ю 1«« = -ж —, 4(Latu +a u 2(ь)
«е Sgt-(2atum + который поступает на первый вход сумматора 15 мощности, на второй вход которого с второго выхода делителя
12 мощности с учетом выражения (11) поступает сигнал (««
e rag = — p В (2 дС„ш, 2(.„п+
o«-m « = ««э
- +4Lu, 2lun+g )
+ „) e Р(е-2дг.„тп)
ik q
«Qt-(2Т п+ ., )) — -- «В ° ц
n= в ««=-co
14 (2at„m,27„n) „
«(2М„тп,2i р). е
«3(-2i„t„m ) 8(t — 2i„n) .
В сумматоре 15 мощности сигналы, поступающие на его первый и второй входы, суммируются. Таким образом, на выходе сумматора 15 мощности в моменты времени 2gt m + at где и
m = О,+1,42,+3,..., устанавливается сигнал е е - + е
55то гя лЗ
2 а в моменты времени 2atum — сигнал е=е+е йсп ssl 5 3q n &32
С выхода сумматора 15 мощности
I сигналы е с и е с поступают на
5тс1 вход квадратора 16, где возводятся в квадрат.
С выхода квадратора 16 сигналы
e>«(2at„m +at„, 2i и + .„), е „(2дс„тп + a t„, 2i ð), eg„z(2at„m, 2i„n + а„), е Ä (2atÄm, 2.„п) поступают на вход ключа 17.
Ключ 17 под управлением импульсных сигналов длительности at4 поступающих на его вход, коммутирует сигналы е Ä (2atÄm, 2i„n) и е „, (2ат.„тп, 2 n + iu. ) на первый выход, а сигнаJIbl е т, (2д „тп + б „,2 .п), e „„, «
° (2ht„m +at„,2 „n + C„) — на второй выход. Со стороны выхода ключа 17 сигналы е „ (2дt „m + at» 2 i„n) и ткB е, „ (2дс„тп + a t„,2i„n +7) поступают йа вход линии 18 задержки, где задерживаются на время At . Таким образом, на выходе линии 18 задержки устанавливаются сигналы л>> (2at„mэ 2i„n) = е f (2a turn+ яке
+ a t„) -И„,2i„n (17 битлз (2дс„в,,2 п + )
e „BL (2пС „m +atÄ)-at„,2 „и+ т.ц1, которые поступают на второй вход блока 19 вычитания, на первый вход которого с первого выхода ключа 17 поступают сигналы е „ (2дт„ пт,2 .„п) и е „ (2М,„тп,2 „п + iu) . В блоке 19
i36I1817
IIoвлР ния сигналов et! I !I«. I I (t 1 — нл
9 второй выход 2 > устройства, Амплитуда и флэл исследуемого
«гнала (1) Определяется по *Ормуллм
1 I (t ) + I2 (tt)
2k В ! вычитания B Moìåíò времени 2 где n = О,+1, 2,13...., выпи сигналы е, „ (2ht„m,2!. и) и (2 дС„гп, 2l „n) . Iia выходе бло вычитания в моменты времени с„n таются
ЯкР кл
Л;„т1 устанавливается сигнал е г <(2ht„m>2 т„п) = е (2дс„гп, 2 т„п) — e«<(2ht m,2т n) = -2k (t-2дс,m) 5 (с-2 „и) °
> A (t > 2 h t„m, 2,, и ) B (2 h t„m > 2 ., и ) °
° cos(Y(t >2ht„m>2t „n) — t1I(2ht„m,2 t-„n), 1 (с) сг(t) =- arctic (— ----- 14- < +2 IKm, (с) где m = 0,>.1> .2,+ 3»... .
11о сравнению с известным устройством, в котором формирование двух низкочастотных сигналов Й, и е„ осуществляется с ттомоптью двух смеситtлей и pBvx усилителей низкой частоты, а формирование дву-х выходных
20 сиг«алОВ I,(t) и Т2(С) — с пОмОщью двух делителей мощности, двух флэоврлщателей нл 1Т/2, двух сумматоров
>Ошности и двух квлдр«Topo«> в предлагаемом формирование двух ниэкочлс26 т >тных сигналов е и e,,„ ooóùåñòâ»Я
1«с-тся с помощью сме -.ите.пя 4 и ycunnTånÿ 6 а формирование »вух выходных сигналов I ° (t1 н 1,2(t) — с помс щью одного делителя 12 мощности, Зг1 одного фазовращатепя 13 í", ll/2, одного =умматорл 15 мощности, Одного квлдраторл 16. В результлте Ошибка, вызванная неидентич«остью двух смес:lsе,тей, двух усилителей низкой частоты, двух делителей мс щнс сти, двух зь n флэоврашателей «n ll/ ., двух сумматор 1« мощт ости и двух квлдраторов, пол.
«остью исключается. Вме Тп смесите.тя, усилителя I Itэкой частоты, де. IH
4Г, толя мощности, фазовращателя на « /2, сумматора мощности и квадрлторл, исПОНЬЗУЕМЫХ В ПЗВЕс.ТНОМ УС TP()IICTBE В предлагаемом используются делтттель
26 частоты, четыре ключа 2,7,8 и 17, две линии 14 и 18 задержки. Б результат» масс:I и ol ъ и y eòðoI:ства а в моменты времени 2t г. + à — сигЧ нал
e>1i(2ht„m,2I„n+t„) = е„ zz "
= 21с2,Г ) 82 (t-2дс тп) В 2 (t т = а>» --а — (2 с„п+ l,,)) А(t,2дс тп,2 г,„- + с„)"
> B(2ht„m,2сÄn+i.Ä) sin(t-t I t,2at„m, 2т„,п+ .„) — 1 (2hс гп,? т-,п +т )7
С выхода блока 19 вычитлния сигналы е 20, который под управлением и" »; 1ьсных сигналов длительности 1„, поступающих нл его управ:тяюший вход, попеременно коммутирует зти сигналы на первый и второй BI Ixo t coo Tpp Tc твенно. С первого выхода ключа 20 сигна I е (2 ht., m,2! ö n) поступает на вход блока 21 восстановления сигналов, где из дискретного сигнала преобразуется в аналоговый сигнал частоты р. I (t) = -31с А(с) В.сos (ч(с) -gtt, 1 С ттторс1г о «ыхода ключа 20 сигн лл е „ (ht, m,2t п +i ) поступает нл вход блока 22 «осстлновления сигнл.= уменьшаются Ф о р м у л а т. з О б р е т е н и я нала, содержащее входы лля подключения исследуемого и опор«с гс сигчаТ (t) =3k2А(С) В ззп1с.г(Г) — tt/j С выходя первого блока 21 восстае Ъ ттовлстния сттгналов сигнал I (t) посту пает нл петрвый вьгход 23 устройствл, а с выхода второго блока 22 воссталов, смеситель > гетерод1тнньlil вход которого соединен с «ыхо том гетеродина, а выход — с входом у»илителя низкой частоты, де Iитель моl!!«oсти > пет1вый выход к торогс с Ос ill!l. !l г ло«> где иэ l;I!cKppTIIoI o сигнала преобт лэус тся «аналоговый сигнал часто 1. Устройство для измерения ампты 1С литуды и фазы высокочлстс тного сиг10 36881 7 соединены с выходом импульсного генератора, а выходы первого и второго блоков восстановления сигналов соответственно соединены с первым и вторым выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения массы и объема устройства, в него введены четыре ключа, две линии задержки и делитель частоты, причем вход для подключения исследуемого сигнала соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого Составитель А.Заборня Техред И.Попович Корректор М.Лемчик Редактор И.Шулла Заказ 288/48 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 1 входом первого фазовращателя на н /2, а второй выход — с вторым входом первого сумматора мощности, выход которого соединен с входом квадратора, блок вычитания, выход которого соединен с входом первого ключа, первый выход которого соединен с входом первого блока восстановления сигнала, а второй выход — с входом второго блока восстановления сигналов, второй ключ, первый выход которого соединен с входом второго фазовращателя на 3i/2, а второй выход с вторым входом второго сумматора мощности, выход второго фазовращателя на Jl/2 соединен с первым входом второго сумматора мощности, причем управляющие входы первого и второго ключей соединен с входом для подключения опорного сигнала, а выход — с входом смесителя, выход усилителя низкой частоты соединен с входом четвертого ключа, первый выход которого соединен с первым входом пятого ключа, а второй выход — с входом второго ключа, второй вход пятого ключа кото1р рого соединен с выходом второго сумматора мощности, а выход — с входом делителя мощности, выход первого фазовращателя на % /2 соединен с входом первой линии задержки, выход ко15 торой соединен с первым входом первого сумматора мощности, выход квадратора соединен с входом шестого ключа, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания, 2п а второй выход — с входом второй линии задержки, выход которой соединен с вторым входом блока вычитания, причем управляющие входы третьего, четвертого, пятого, шестого ключей сое25 динены с выходом делителя частоты, вход которого соединен с выходом импульсного генератора. 2. Устройство по и ° 1, о т л и ч а30 ю щ е е с я тем, что в качестве устройства восстановления сигналов используются Фильтры низких частот.
