Фазометр с масштабно-временным преобразованием

 

Изобретение может быть использовано для измерения фазового сдвигА высокочастотного заполнения коротких импульсных сигналов. Цель - повьпаение точности измерений. Фазометр обеспечивает масштабно-временное преобразование . Дискретные значения амплитуд измеряемых сигналов, выборки которых производятся с частотой Fg генератора 4 высокой -:астоты, запоминаются в дискретных линиях задержки (ДЛЗ) . 9, 10. Считывание информации из ДЛЗ 9, 10 вьтолняется с частотой F.j. генератора 5 низкой частоты. Это позволяет умножить период высокочастотного заполнения. Управление переключением генераторов 4 и 5 высокой и низкой частоты соответственно выполняется амплитудными детекторами 1 и 2 и элементом 3 совпадения. Формирование управляющих импульсов выполняется элементом 6 совпадения, фор-g мирователем 7 и генератором 8 тактовых импульсов. Фазометр содержит также фильтры II и 12 и фазовый индикатор 13. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11! (51! 4 С 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 41 78546/24-21 (22) 13.01 87 (46) 07. 09. 88. Бюл. !! 33 (71 ) Винницкий политехнический институт (72) С.Н. Горбатюк и В.Я. Супъян (53) 621.317.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 681390, кл. G Ol R 25/08, !977.

Галахова О.П. и др. Основы фазометрии,-Л.: Энергия, 1976, d.41 (51) ФАЗОМЕТР С МАСШТАБНО-ВРЕМЕННЬЖ

ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ (57) Изобретение может быть использовано для измерения фазового сдвига высокочастотного заполнения коротких импульсных сигналов. Цель — повышение точности измерений. Фазометр обеспечивает масштабно-временное преобразование. Дискретные значения амплитуд измеряемых сигналов, выборки которых производятся с частотой F reе.л . нератора 4 высокой -:астоты, запоминаются в дискретных линиях задержки (ДЛЗ) 9, !О. Считывание информации из ДЛЗ 9, !О выполняется с частотой

Р, генератора 5 низкой частоты. Это позволяет умножить период высокочастотного заполнения. Управление переключением генераторов 4 и 5 высокой и низкой частоты соответственно выполняется амплитудными детекторами ! и 2 и элементом 3 совпадения. Формирование управляющих импульсов выполняется элементом 6 совпадения, формирователем 7 и генератором 8 тактовых импульсов, Фазометр содержит также фильтры 11 и 12 и фазовый индикатор !3. 2 ил, 1422180

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при измерении фазового сдвига выскочастотного заполнения коротких радиоимпульсных сигналов.

Цель изобретения — повышение точности измерений фазового сдвига между несущими колебаниями радиоимпульсных сигналов. 1О

На фиг. 1 приведена структурная, схема предлагаемого фазометра, на фиг. 2 — диаграммы напряжений, поясняющие масштабно-временное преобразование несущего колебания измеряемого радиоимпульсного сигнала в одном из каналов фазометра.

Фазометр содержит два амплитудных детектора 1 и 2, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, а 20 выходы — соответственно с входами элемента 3 совпадения с прямым и инвесрным выходами.

Прямой выход элемента 3 совпадения соединен с управляющим входом генератора 4 высокой частоты, а инверсный выход — с управляющим входом генератора 5 низкой частоты. Выходы генераторов 4 и

5 соединены соответственно с входами элемента 6 совпадения, выход которого соединен с формирователем 7. Выход последнего соединен с входом генератора 8 тактовых импульсов, выходами соединенного с управляющими входами дискретных линий

9 и !О задержки (ДЛЗ). Выходы последних через фильтры 11 и 12 соединены соответственно с входами фазового индикатора 13. 40

Фазометр работает следующим образом.

Измеряемые радиоимпулъсные сигналы (фиг. 2а) поступают на входы амплитудных детекторов 1 и 2 и на ин- 45 формационные входы ДЛЗ 9 и 10. В зависимости от сигналов на выходах амплитудных детекторов 1 и 2 элемент 3 совпадения вырабатывает на выходе напряжения с логическими уровнями:

llPll на прямом выходе и "1" на инверсном выходе при отсутствии одного или двух входных измеряемых сигналов, либо "1" на прямом выходе и "О" на инверсном при одновременном йрисутствии обоих сигналов на входах фазометра.управляющими напряжениями прямого и инверсного выходов элемента 3 совпадения выключается генератор 5 низкой частоты и включается генератор, 4 высокой частоты, по импульсному сигналу которого в формирователе 7 вырабатываются синхроим-пульсы постоянной длительности (фиг. 2б), а в генераторе 8 формируется последовательность управляющих сигналов импульсной формы, обеспечивающих продвижение информации в ДЛЗ

9 и 10 от входной ячейки к выходной.

Генератором 8 обеспечивается форми.рование перекрывающихся тактовых импульсных последовательностей. Время перекрытия равно длительности синхроимпульсов. Количество импульсов последовательностей две, три или четыре.

Соответственно двух-, трех- или четырехтактную структуру имеют ДЛЗ 9 и 10 задержки. Последние представляют регулярную последовательность элементарных МДП-конденсаторов, выполненных на общей полупроводниковой подложке в едином технологическом цикле.

Принцип действия дискретной линии задержки, выполненной на ПЗС-структуре, состоит в следующем.

Если к металлическому электроду

МДП-конденсатора в некоторый момент времени приложить напряжение, знак которого совпадает с типом проводимости подложки, основные носители в слое полупроводника, прилегающем к границе с окислом, отталкиваются от электрода и образуют под ним обедненную основными носителями область (потенциальную яму), в которую затем стекаются неосновные носители, образованные. вследствие инжекции элек— трическим путем. Инжекцией осуществляется выборка мгновенного значения сигнала, прилагаемого к первому из MgII-конденсаторов. Управляя процессом образования потенциалънь х ям в тактовой последовательности рядом расположенных единичных МДП-конденсаторов, путем подачи тактовых импульсов можно осуществлять перенос заряда неосновных носителей вдоль поверхности структуры. За время каждого тактового импульса заряд последовательно перемещается от одной ячейки к другой. Для управления продвижением информации в ДЛЗ 9 и 10, определяемой дискретными значениями переносимой величины заряда неосновных носителей, необходимо новую потенциальную яму создавать еще в момент

3 1422) существования старой. Для этого тактовые импульсные последовательности, сформированные генератором 8, должны перекрываться. Время перекрытия. равно длительности синхроимпульсов,сфор- . мированных формирователем 7 (десятки наносекунд), и определяется техническими данными применяемой ДЛЗ 9 или

10. В первой ячейке ДЛЗ 9 и 10 по каж!О дому тактовому импульсу происходит выборка дискретных значений амплитуд измеряемых сигналов, соответствующая величине инжектированного заряда неосновных носителей. Затем зафиксированные заряды продвигаются к выходу ДЛЗ 9 и 10 от ячейки к ячейке. Время продвижения информации в ДЛЗ 9 и 10, равное времени задержки сЗ, пропорционально количеству их 20 ячеек и частоте управляющих тактовых импульсов. Через время на выходе

ДЛЗ 9 и 10 появляется задержанный входной сигнал, аппроксимированный ступенчатым напряжением (фиг. 2в) ° 25

Данный сигнал не проходит через фильт.ры 11 и 12, так как его спектральные составляющие расположены в ВЧ области, т.е ° за пределами полосы пропускания фильтров. 30

С окончанием измеряемого радиоимпульса выходные напряжения элем нта

3 совпадения выключают генератор 4 и включают генератор 5.

Дискретные значения амплитуд измеряемых сигналов, выборки которых производятся с высокой частотой Fl!> тактовых сигналов генератора 8, оставшиеся после окончания радиоимпульса в дискретных ячейках ДЛЗ 9 или 10, 40 начинают продвигаться к ее выходу с низкой тактовой частотой Fpz На фиг. 2г изображены синхроимпульсы с низкой частотой следования.

На выходе ДЛЗ формируется сигнал, !!5 аппраксимированный ступенчатым напряжением (фиг. 2д). Таким образом, изменение тактовой частоты приводит к масштабно-временному преобразованию измеряемых сигналов, а на вы- 50 ходе ДЛЗ формируется одиночное пре- рывистое колебание, период которого больше исходного в К раз:

К =- н 55

Для выделения основной гармоники из ступенчатого напряжения используются фильтры 11 и 12. Отфильтро80

4 ванные напряжения (фиг. 2е) поступают для измерений на входы низкочастотного фазового индикатора 13.

Предлагаемый фазометр позволяет измерять фазовый сдвиг высокочастотного заполнения коротких (единицы, десятки периодов) радиоимпульсов с высокой точностью за счет введенного масштабно-временного преобразования.

Проводят экспериментальную оценку предлагаемого фаэометра.

В качестве ДЛЗ используют линии задержки на ПЗС, выполненные в интег-. ральном исполнении. Несущая частота радиоимпульсов изменяется в диапазоне 200-50 кГц, количество периодов несущих колебаний в радиоимпульсе равно !О.

Частота заполнения выходного преобразованного сигнала находится в диапазоне 200-50 Гц. Количество периодов несущего колебания преобразованного радиоимпульса остается неизменным, так как увеличивается длительность радиоимпульсов ввиду уменьшения частоты заполнения. Таким образом, осуществляется изменение масштаба радионмпульсов до 1000 раз. Это позволяет существенно повысить точность измерения сдвига фаз между короткими радиоимпульсами с помощью радиоимпульсного фазометра с постоянным измерительным временем.

Постоянное совершенствование дискретных линий задержки позволяет расширить частотный диапазон до сотен мегагерц, так как проектируются ДЛЗ с тактовой частотй l ГГц.

Формула и з обретения

Фазометр с масштабно-временным преобразованием, содержащий фазовый индикатор, входы котброго соединены с выходами первого и второго фильтров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два амплитудных детектора, два элемента совпадения, две дискретных линии задержки,три генератора и формирователь, причем вход первого амплитудного детектора соединен с первым входом первой дискретной линии задержки и первой входной клеммой фазометра, вход второго амплитудного детектора соединен с первым входом второй дискретной линии задержки и второй вход-. ной клеммой фазометра,выходы амплитуд14221 а) 8) е!

Составитель М. Катанова

Техред Л.Олийнык Корректор С, Черни

Редактор И, Горная

Тираж 772

Заказ 4427/46

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

3 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ных детекторов соединены соответстственно с входами первого элемента совпадения, первый выход которого соединен с входом первого генератора, а второй — с входом второго генератора, 5 при этом выходы первого и второго генераторов соединены с входом второго элемента совпадения, выход которого соединен C входом формирователя, выход которого соединен с входом третьего генератора, выходы которого соединены с управляющими входами первой и второй дискретных линий задержки,. а выходы последних соединены соответственно с входами первого и второго фильтров,