Устройство для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала

 

Изобретение относится к ;высокочастотной технике и может быть использовано для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала. Цель изобретения - повьшение точности устройства за счет уменьшения по грешности преобразования исследуемого и опорного сигналов - достигается за счет введения элемента ИЛИ 25 и яинии 15 задержки в устройство, содержащее ключи 2, 7, 14, 17и20, гетеродин 5, смеситель 4, усилитель 6 низкой частоты, фазовращатели 8 и 1 1 на 1Г/2, сумматоры 9 и 13 мощности , делитель 10 мощности, линии 12 и 18 задержки, квадратор 16, генератор 27, делитель 26 частоты, блок 19 вычитания и блоки 21 и 26 восстановления сигналов. 1 з.п, ф-лы. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 R 19/04 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4267796/24-21 (22) 24,06.87 (46) 15.12.88. Бюл. Ф 46 (71) Красноярское производственное обьединение тяжелых экскаваторов

"Крастяжмаш" (72) В.В.Якунин (53) 621,317.3 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1368817, кл. G 01 R 27/28,23.07.86. о (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к .высокочастотной технике и может быть использовано для измерения амплитуды

„„SU„„1444675 А1 и фазы высокочастотного сигнала. Цель изобретения — повышение точности устройства эа счет уменьшения по" грешности преобраэования исследуемого и опорного сигналов — достигается за счет введения элемента ИЛИ 25 и линии 15 задержки в устройство, содержащее ключи 2, 7, 14, 17 и 20, гетеродин 5, смеситель 4, усилитель

6 низкой частоты, фазовращатели 8

0 и 11,на lt /2, сумматоры 9 и 13 мощности, делитель 10 мощности, линии 12 и 18 задержки, квадратор 16, генератор 27, делитель 26 частоты, блок 19 вычитания и блоки 21 и 26 восстановления сигналов. 1 э.п. ф-лы. 2 ил.- g

1444675

Изобретение относится к высокочастотной технике и может использоваться для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала.

Цель. : изобретения является повышение точности устройства за счет уменьшения погрешности преобразования исследуемого и опорного сигналов

fG

На фиг ° f изображена структурная схема устройства; на фиг.2 " временные диаграммы сигналов °

В устройстве вход 1 исследуемого сигнала. соединен с первым входом первого ключа 2, второй вход которого соединен с входом 2 опорного сигнала, а выход — с входом смесителя 4.

Гетеродинный вход смесителя соединен

20 с выходом гетеродина 5. Выход смесителя 4 соединен с входом усилителя 6 ,низкой частоты, выход которого соединен с входом второго ключа 7, первый выход которого соединен с входом первого фазовращателя 8 на Ц2, выход которого соединен с входом первого сумматора 9 мощности, второй вход которого соединен со вторым выходом второго ключа 7, а выход - с

ЗО входом делителя 10 мощности, первый выход которого соединен с входом второго фазоврашателя !1 на ij2, выход которого соединен с входом первой ,линии 12 задержки, выход которой соединен с первым входом второго сум- g5 матора 13 мошности, второй вход которого соединен с первым выходом пятого ключа 14, второй выход которого соединен с входом третьей линии 15 за" держки, выход которой соединен с 40 третьим входом второго сумматора 13 мощности, выход которого соединен с входом квадратора 16, выход которого соединен с входом третьего ключа 17, первый выход которого соеди- 45 нен с входом второй линии 18 задержки, выход которой соединен с первым входом блока 19 вычитания, первый вход которого соединен со вторым выходом. третьего ключа 17, а выходс входом четвертого ключа 20, первый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого 21 и второго 22 блоков восстановления сигналов ° Выход первого блока 21 восстановления сигналов соединен с первым выходом 23 устройства, а выход второго блока 22 восстановления сигналов — с вторым выходом 24 уст- ройства. Первый и второй входы элемента ИЛИ 25 соответственно соединены с выходами делителя 26 частоты и импульсного генератора 27, а выход = с управляющим входом второго ключа

Выход импульсного генератора,27 также соединен с входом делителя 2о частоты и управляющим входом четвертого ключа 20, а выход делителя 26 частоты — с управляющими входами первого 2, третьего 17 и пятого 14 ключей °

Устройство работает следующим образом.

С выхода импульсного генератора

27 импульсные сигналы длительности

7, поступают на управляющий вход четвертого ключа 20, второй вход элемента ИЛИ 25 и вход делителя 26 частоты, на выходе которого формируются импульсные сигналы длительности dt„ >.D „, где коэффициент де= ления делителя 26 частоты D > 2. С выхода делителя 26 частоты импульсные сигналы длительности 3 t „поступают на управляющие входы первого 2, третьего 17 и пятого 14 ключей, а также на первый вход элемента ИЛИ 25.

Таким образом, на выходе элемента

KIH 25 устанавливается сигнал "0" только при отсутствии импульсных сигналов на выходах делителя частоты 26 и импульсного генератора 27, На вход 1 исследуемого сигнала поступает исследуемый сигнал е,„ частоты ы с неизвестными амплитудой

А(С) и фазой с (): ер,> = A(t) е (1) а на вход 3 опорного сигнала пос;упает опорный сигнал е„, частоты и> с известными амплитудой B(t)=B

const и фазой

y(t) = g = const е>„,„= В е

Первый ключ 2 под управлением импульсных сигналов длительности dt поступающих на его управляющий вход с выхода делителя частоты 26, попе— ременно коммутирует сигналы е g u ец на свой выход. " выхода первого ключа 2 дискретные сигналы е „>и е,, попеременно поступают на смеситель 4, на гетеродинный вход которого поступает сигнал гетеродина 5.

В смесителе 4 дискретные сигналы е > H е < IIOIIepeMeHHG IIреобраз jIoTCH в дискретные низкочастотные сигналы

4,1 с. Нп с., часто-.ы 9 . выхода

1444675

1О

15 (3) -2а t„m), смесителя 4 дискретные сигналы е,д,„ и e«,„попеременно поступают на усилитель низкой частоты 6, где усиливаются. Таким образ ом, на выходе усилителя низкой частоты 6 устанав5 ливаются дискретные сигналы — исследуемый е, (фиг,2а> и опорный е тт,„ (фиг.2б): е <=k -,) e,п (t, 2 д t„m+;> t„) д С t-(2асдтп+ае„)) =k A(t), 2gt„m +

fib .« »

+dt ) e МГАМ и" д )гГс (2dt„m +

40ЧФ (2) e«=k K e Ä(t,2лс„тп7 . г(с-2dt„m) Ъ= 00 k 2 eB(t 2at m) е " д (tгде к = 1 ° кгпв коэффициент передачи смеси25 теля 4;

k г — коэффициент передачи усилителя низкой частоты 6.

С выхода усилителя низкой частоты

6 сигнал е, действующий в промежут- ЗО ки времени 2 t„m+ t, где m=O,+1, -2 поступает на вход второго ключа 7. Поскольку B указанные промежутки времени с выхода делителя 26 частоты на вход ИЛИ 25 поступают им- д5 пульсы длительности dt на выходе

ИЛИ 25 устанавливается сигнал "1", который поступает на управляющий вход второго ключа 7, который коммутирует сигнал е на свой второй выход. Со 40 второго выхода второго ключа 7 сигнал е, поступает на второй вход первого сумматора мощности 9, на выходе которого устанавливается сигнал е т,. С выхода первого сумматора 9 мощности 45 сигнал е поступает на вход делителя 10 мощности, на первом и втором выходах которого соответственно устанавливаются сигналы е 50 е =е (4)

5Й Бйl —

С первого выхода делителя мощнос-. ти сигнал е, поступает на вход второго фазовращателя 11 на

5 51 е

»le (5) т2 который поступает на вход первой линии 12 задержки, где задерживается на время 1т.„. На выходе первой линии

12 задержки с учетом выражений (2) и (5) устанавливается сигнал е (й -gt„) A(t, 2 т 2 ln -ay q(t z 4Ä l

2лt,m) е /(t-2dt„m) (6) (фиг.2в), который поступает на первый вход второго сумматора мощности

13. Со второго выхода делителя мощ» ности 1О сигнал е,-тт, поступает на вход пятого ключа 14> который под действием импульсов длительности

at„, поступающих íà его управляющий вход с выхода делителя 26 коммути. рует сигнал е, г на свой второй выход, Со второго выхода пятого ключа

14 сигнал е поступает на вход третьей линии задержки 15, где задерживается на время 2Лс„, Таким образом, на выходе третьей линии задержки 15 с учетом выражений (2) и (4) устанавливается сигнал е (е -2ье„)

e — — — - — — — - — .Е A(t 2dt m,д „.„

- i q (<, 2 л „- .т „)

- т.„) - e " "- S(t-(2at„m—

-at„)g (7) (фиг.2г), кот орый поступает на третий вход сумматора мощности 13.

С выхода усилителя 6 низкой частоты сигнал ет< действующий в промежутки времени 2dt„m, где m 0, 1 -2,..., поступает на вход второго ключа 7. Поскольку в укаэанные мо-. менты времени на выходе делителя.26 частоты импульсы отсутствуют, а на выходе импульсного генератора 27 периодически устанавливаются импульсы длительности Г,, которые поступают и на второй вход элемента HJIH 25, на выходе элемента ИЛИ 25 попеременно устанавливаются сигналы "1" и "0", которые поступают на управляющий выход второго ключа 7. Таким образом, на первом и втором выходах второго ключа 7 в промежутки времени 2>t>m с учетом выражения (3) устанавливаются соответственно сигналы: e„=k „ ., B(2 dt„m, 29„a) ьi=-сю в =

5 1444675

-iV(2d(„q л ее 1

d (t-2dt,m) d(t.—

-гл„п) (фиг 2p) (8) «л111 ° э. = е«a a,q< (t -ле,).k

Е;) В(гв „щ-dt,,гл n +

Гг

+" ), " 1 (2d u9"-d u 22„ ею г к» tu)3 (. С-(2л„П+,) ) (фИГ;2З) (16)

С выхода первои линии 12 задержки сигналы. е постуйают на первый вход второго сумматора 13 мощности.

Со второго выхода делителя мощности 10 сигнал е„ 11(, 11 и е 1

«Й1 А)01 ИЙЧИ2 9 действующие в промежуткй времени г й,р, где m 0, 91,в2,.. °, поступают на вход пятого ключа 14,- который коммутирует эти сигналы на свой первый выход.

На первом выходе пятого ключа 14 в промежутки времени 2М„m 2i m где m,n=O,+1,йг,..., с учетом выражений (11), (10) и (8) устанавливается сигнал

25 (11) . 1 е„511(1,) 2 — i — Q Q B(2d t„m,2 .„n)

Д tfl2 Ие

t (t- 2 d t„m) J (t,-2 "ч и) (фиг,2и) (17) а в промежутки времени Zdt m92 1„n+

+8„, где m,n=0,+1,+2,..., c учетом выражений (12) и (9) - сигнал

1» е«а2д2 - — ? Q B(2@ tom, n+ 1: „), Гг — (2 8„n+7u) (фиг. 2к) (t 8)

С первого выхода пятого ключа 14 сигналы е «0,, „1 и е в151 поступают на второй вход второго сумматора 13.

Во втором сумматоре 13 сигналы

5ß 1В19 ВЯЛВЭ 9 HJk1(i 181lfin,y1 9 руются и поступают на вход квадрато- ра 16, где. возводятся в квадрат, 1

На выходе квадратора 16 в проме" жутки времени 2dt„»), 2 2„где m,п -"

=О, +1,<2,,..., устанавливается сигкв(28t„m

На выходе квадратора 16 в проме" жутки времени 2dt »), 2л„п+ „,где m n

+A Ф1 †-О, -1, 22, ° ... устанавливается сиг-. нал: 4 „()(t,гв „»), г к.()+ 7,,) .

Е„ ВЧЕМ ) X B(2dt,m<29„n + u )"

)ее Лэ.фе ие1„)) (@иг.2е) (9)

С первого выхода второго ключа 7 10

-сигнал е «о1 поступает на вход перво-. го фазовращателя 8 на в/2, на выходе котороro устанавливается сигнал е «д„Ч 1 е«д11 9 (10) который поступает на первый вход пер-l5 вого сумматора 9 мощности, на второй вход которого поступает сигнал е

С выхода первого сумматора мощности 9 сигналы ец < и е „ поступают

М5 1(1 на делитель 10 мощности, на первом 20 и втором выходах которого в промежутки времени 2dt„m, 2Г„п, где m, п

0,i 1,+2,..., соответственно устанавливаются сигналы е«(1

ЕMA141 Jg э /2 а в промежутки времени 2dtum, 2 faun+

+ ".„ где m,n0, +1,+2,..., — соответственные сигналы 30

Е«Л( е в1 1 2,1, =е «Ы Д (12)

)Г2

С первого выхода делителя 10 мощности сигналы е »,(1,,), е„ поступают на вход второro фаэовращателя

111 на »/2, на выходе которого соответственно устанавливаются сигналы е N521lg» У1(= - е«а1$1J1 э (t3) емЯ1,11(19 «йтй1 9 (14) 40 которые поступают на вход первой линии 12 задержки, где задерживаются на время dt

На выходе первой линии 12 задержки в промежутки времени 2dt„m, 2(,„n, л 45 где m,n-"0,11, 2,..., c учетом выражения (13), (11), (10) и (8), устанавливается сигнал

I ,емцова .12 .>. е 1)Л1и(И ц

B(2dt„m — Д t„,2 „n) °

)Гг (1 и-а г -е(,„° е(()(2 )2 urn" d 4» 22)(n l )) 2

-Аt„) j d (t-2 9„n) (фиг.2ж) (15} 55 а в промежутки времени 221 „m, г „m+

+ au, где m,n=0, tt,+ 2,..., с учетом выражений (14), (12) и (9), - сигнал

КЯ1 JГV1n51 9 «Я1(()1 Jt 9 «Я ) Умми

1444675

На выходе квадратора 16 в промежутки времени 2dtцm-dt, 2i и, где п в=+О,+1,-2 устанавливается

=игнал е (t,2dt„m-dt„,2i„n).

На выходе квадратора 16 в проме« утки рем ни 2dtMm atq " 2 и "+ "и где m,n=O, 1, f2,..., устанавливается сигнал: е ц „ (1, 2d t, m- dt„, 2 i„n+ <„) .

С выхода квадратора 16 сигналы

eq«(t,24Е„т, 2".„и), е 1„в(С,24С„ш, e q „(t,2d t„n-dt„, 2 „n+ „) поступают на вход третьего ключа 17, который под управлением импульсных сигналов длительности 4t„, поступающих на его управляющий вход с делителя частоты

26, коммутирует первые два из указанных сигналов на свой первый выход, вторые два — на свой второй выход.

С первого выхода третьего. ключа 17 сигналы е >«(t, 24 t„m, 2 „n) и e + „(t, 2dt„m,2i„n+ ".„) поступает на вход второй линии задержки 18, где задерживаотся на время в „, Таким образом, на выходе второй линии задержки 18 устанавливаются сигналы

eg» (t,2dt„m-dt„ 2 ип) ед (2 цш) э 2 "n) в е» (,2dtи m-t„,2ë и+41р) ед„в (t, 30 которые поступают на первый вход блока вычитания 19, на второй вход которого с второго выхода третьего ключа 17 IIOCTQIIaIOT CHI BaJIbI е кв(С,24 1„ш, 35 „n) И eg «(t,2dt„m,2л „П+1„) ° В бЛОКЕ вычитания 19 сигналы е д„1 (й,2dtÄm4 "и» 2Ä n) и ео „ (t ° 2d t „m-at„в2 i„n)

enл.yg=(t>2dt>m dt 2 „n+ ) и ейкв(2dt „,„(t,2dt„m, 2лвц), а в промежутки временй 2dt„m- 4

-лЕ„в 2 „n+7дв где m,n 0,+1,+2,..., устанавливается сигнал е „,„(t 2dtMm-.

-dt 2 ькn+ +,) .

С выхода блока 19 вычитания сигналы e g ù,„(t, 2 at„m- dt „,2 3„n) 8 >„„(t

2а Ц т-Ж„, 2 ь„п+ 7„), поступают на вход четвертого ключа 20, который под управлением импульсных сигналов длительности к„ поступающих на его

С управляющий вход с выхода импульсноrî генератора 27, попеременно коммутирует эти сигналы на свой первый и второй выходы, соответственно, С первого и второго выходов четвертого ключа 20 сигналы е „,„(t,24t„m-4, поступают соответственно на входы первого 21 и .второго 22 блоков восстановления сигналов, где из дискрет" ных сигналов преобразуются в аналоговые. Таким образом, на выходе первого блока 21 восстановления сигналов устанавливается сигнал

I „(t) -2И A(t). В costa(t)-tv),(21) который поступает на первый выход 23 устройства для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала, а на выходе второго блока 22 восстановления сигналов устанавливается сигнал

l,(t) 2k>A(t)asin(y(t) -м), (22) который поступает на второй выход 24 устройства для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала.

Амплитуда и фаза исследуемого сигнала (1), с учетом выражений (21), (22), определяется по формулам:

A(t)

I, (t)

Qt) =arctg (— — — - j+ в +2Г р

I7,(t) где р =0, 1,в 2,...

По сравнению с прототипом, в котором формирование низкочастотных сигналов ев,,1,и ев, иэ низкочастотного сигнала е и передача низкочастотного сигнала е в от усилите ля 6 низкой частоты к делителю 10 мощности осуществляется с помощью трех ключей, одного фаэовращателя нвв й/2 и одного сумматора мощност1», в новом устройстве аналогичные действия осуществляют помощью одного ключа, одного фазовращателя на в/2 и одного сумматора мощности. В результате ошибка, вызванная неиден :. тичностью плеч двух ключей, и поте ри преобразования, вносимые этими ключами, полностью исключаются.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения амплитуды и фазы высокочастотного .сигнала, содержащее входы для подключения исследуемого и опорного сигиа лов, соответственно соединенные с первым и вторым входами первого клю-. ча, выходы которого соединены с вхо1444675 дом смесителя, гетеродинный вход которого соединен с выходом гетеродина, а выход — с входом усилителя низкой частоты, второй ключ, первый выход которого соединен с входом первого фазовращателя íà ij2, первый сумматор мощности, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом первого фазовращателя 10, на Г/2 и вторым выходом второго ключа, делитель мощности, первый выход которого соединен с входом второго фазовращателя íà i 12, выход которого соединен с входом первой линии задержки, второй сумматор мощности, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки, а выход - с входом княдратора, выход которого соединен с входом третьего 20 ключа, первый выл<од которого соединен с входом второй линии задержки, блок вычитания, первый и второй входы которого соогветственно соединены с выходом второй линии задержки и вторым выходам третьего ключа, а выход — с. входом четвертого ключа, первый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого и второго блоков восстановления сигналов, выходы которых соответственно соединены с верньер и вторым выходами устройства, пятый ключ, импульсный генератор, выход которо го соедин ен с управ л яющим вход ом ч ет в ер то го ключа и входом делителя частоты, выходкоторого соединен с управляющими входами первого, третьего и пятого ключей, отличающееся тем, что, с целью повышения точности устройства,:в него введены элемент ИЛИ и третья линия задержки, причем выходы делителя частоты и импульсного генератора соответственно соединены с первым и вторым входами элемента

ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которого соеДинен с выходом усилителя низкой частоты, выход первого сумматора мощности соединен с входом делителя мощности, второй выход которого соединен с входом пятого ключа, первый выход которого соединен с вторым входом второго сумматора мощности, а второй выход — с входом третьей линии задержки, выход которой соединен с третьим входом второго сумматора мощности.

2. Устройство по и,1, о т л ич ающее с я тем, что в качестве блоков восстановления сигналов используются фильтры низкой частоты. 1444675

Составитель А.Заборня

Редактор Н.Горват Техред Л.Олийнык Корректор. В. Романенко

Заказ 6501/43 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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