Устройство для измерения фазовых характеристик

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к технике определения фазовых характеристик (ФХ) фазометрических устройств. Повышение точности измерения ФХ достигается за счет обеспечения постоянства начальных фазовых сдвигов устройства путем проведения дополш - тельной калибровки с помощью введенных дополнительно демодулятора 18 и индикатора 17. Устройство является фазовым калибратором, в котором сигнал генератора 1 с помощью фазозадаю .Aaeft щего блока 4 и формирователя 3 боковых составляющих преобразуется с ис- . пользованием, систем 8 и 9 автоподстройки частоты сначала в сигналы двух боковых составляющих амплитудномодулированного сигнала, а затем с помощью блока 5 восстановления несущей вновь в сигнал с частотой генератора 1. Амплитуда сигнала на выходе устанавливается регулятором 2 уровня . Постоянство заданного значения фазовых соотношений между боковыми составляющими и несущей контролируется демодулятором 6 компенсационным способом по минимуму выходного эффекта на индикаторе 7. Проведение дополнительной калибровки устройства с помощью демодулятора 18 .позволяет более точно поддерживать противо фазность боковых составляющих,что обеспечивает однозначность определения фазового сдвига и большую разрешающую способность компенсационного метода измерений. На чертеже показаны также фазовращатели 10, 12 и 13, генератор 11 частоты сдвига, трехвходовые сумматоры 14 и 19, квадратичные элементы 15 и 20 и фильтры 1 6 и 21 . 1 ил. С/) лшаГ/ ш к

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2

< и S< <и> цц 4 С 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASYOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

60ГОВММ

ПЛТЕЫТГЗ Г ".,:ПСКЛЯ

ГОСХДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЦтИЯМ

П И fENT СССР (61). 1247690 (21) 4259424/24-21 (22) 10.06.87 (46) 07.03..89. Бюл. У 9 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Г.Ф.Дегтярев, Д.Н.Ким и С.н.попов (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1247690, кл. G 01 R 25/00, 1986.

t (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к радио- . измерительной технике, а именно к технике определения фазовых характеристик (ФХ) фазометрических устройств. Повышение точности измерения.

ФХ достигается за счет обеспечения постоянства начальных фазовых сдвигов устройства путем проведения дополнительной калибровки с помощью введенных дополнительно демодулятора 18 и индикатора 17. Устройство является фаэовым калибратором, в котором сиг-. нал генератора 1 с помощью фазозадающего блока 4 н формирователя 3 боковых составляющих преобразуется с использованием систем 8 и 9 автоподстройки частоты сначала в сигналы двух боковых составляющих амплитудномодулированного сигнала, а затем с помощью блока 5 восстановления несущей вновь в сигнал с частотой генератора 1 ° Амплитуда сигнала на выходе устанавливается регулятором 2 уровня. Постоянство заданного значения фазовых соотношений между боковыми составляющими и несущей контролируется демодулятором 6 компенсационным способом по минимуму выходного эффекта на индикаторе 7, Проведение дополнительной калибровки устройства с помощью демодулятора 18 .позволяет более точно поддерживать противофазность боковых составляющих что обеспечивает однозначность определения фазового сдвига и большую разрешающую способность компенсационного метода измерений. На чертеже показаны также фазовращатели 10, 12 и 13, генератор 1 1 частоты сдвига, трехвходовые сумматоры 14 и 19, квадратичные элементы 15 и 20 и фильтры 16 и 21. 1 ил.

8am3f1

1464112

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано для определения фазовых характеристик фазометрических уст5 ройств как в функции изменения входной разности фаз, так и в функции изменения амплитуды сигнала на их входе и является усовершенствованием устройства по авт, св. ¹ 1247690.

Цель изобретения — повышение точности измерения фазовых характеристик исследуемых фазометрических устройств. На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения фазовых характеристик содержит генератор 1 высокочастотного (эталонного) сигнала, регулятор ? уровня, формирователь 20

3 боковых составляющих, фазозадающий блок 4, блок 5 восстановления несущей, демодулятор 6 и индикатор 7.

Формирователь 3 содержит две системы 8 и 9 фазовой автоподстройки 25 частоты (ФАПЧ) по вторичным биениям и установочный фазовращатель 10, фазозадающий блок 4 — генератор ЕЕ. сдвига, выходом соединенный с входами компенсирующего 12 и отсчетного 30

13 фазовращателей, а демодулятор 6 последовательно соединенные трехвходовый сумматор 14, квадратичный элемент 15 и фильтр 16. Устройство также содержит дополнительный индика- 5 тор 17 и дополнительный демодулятор

18, состоящий из последовательно соединенных трехвходового сумматора 19, квадратичного элемента 20 и фильтра

21. 40

Первый вход формирователя 3 боковых составляющих соединен с объединенными первыми входами обеих систем

8 и 9 ФАПЧ, выходы xoropbm являются соответственно первым и вторым выходами формирователя 3, второй вход которого соединен с вторым входом, системы 8 ФАПЧ и входом установочного фазовращателя 10, выходом соединенного с вторым входом системы 9

ФАПЧ.

Каждая из систем ФАПЧ содержит последовательно соединенные подстраиваемый генератор, ° смеситель, фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляющий элемент, замкнутые в кольцо фазовой автоподстройки частоты по вторичным биениям. Второй вход смесителя является первым входом системы ФАПЧ, а второй вход фазового детектора — вторым входом системы ФАПЧ. Первый вход формирователя 3 боковых составляющих и один пз входов дополнительного демодулятора

18 подключены к выходу генератора высокочастотных сигналов и образуют выходную клемму устройства. Второй вход формирователя 3 боковых составляющих соедиыен с первым выходом (выходом компенсирующего фазовращателя

12) фазозадающего блока 4.Выход регулятора 2 уровня, соединенный с первым"входом демодулятора 6, является второй выходной клеммой устройства, а вход регулятора 2 соединен с выходом блока 5 восстановления несущей, первый вход которого, соединенный с вторыми входами демодулятора 6 и дополнительного демодулятора 18, соединен с первым выходом (выходом системы 8 ФАПЧ) формирователя 3, второй выход которого (выход системы 9

ФАПЧ) соединен с третьими входами демодулятора 6 и дополнительного демодулятора 18, выходы которых (выходы фильтров 16 и 21) соответственно соединены с входами индикатора 7 и дополнительного индикатора 17. Второй выход фазозадающего блока 4 (выход отсчетного фазовращателя 13) соединен с вторым входом блока 5 восста-. новления несущей.

Блок 5 восстановления несущей выполнен с использованием методов однополосной модуляции, с применением системы ФАПЧ по вторичным биениям, идентичной системе 8 или 9 ФАПЧ формирователя 3 боковых составляющих.

Устройство работает следующим об- разом.

Сигнал генератора 1 частоты cd является первым выходным сигналом, который с помощью сигнала с частотой

Q.сдвига в формирователе 3 преобразуется в сигналы с нижней и верхней боковой частотой, первый из которых вновь в блоке 5 восстановления несущей преобразуется в сигнал с частотой Cd, который после регулятора 2 уровня поступает на второй выход устройства.

Контроль и- начальную установку фазовых соотношений на выходах устройства осуществляют с помощью демодуляторов 6 и 18 и подсоединенных к ним индикаторов 7 и 17.

146411

На вь3ходах формирователя 3 боковых составляющих присутствуют сигналы

А (t)=A cos((ц -Q)t+(g (1+ ср 1.

6н с 3, Б((3к

А (t)=A соя ((Ы +52)t+9+V„+(I ) где А>

И,иք— амплитуда боковых, 10 частота и начальная фаза сигнала на первом входе формирователя боковых составляющих (первом выходе устройства); частота сдвига и начальная фаза сигнала на втором входе формирователя; дополнительные фазовые сдвиги сигналов в формирователе 20 на нижней и верхней боковой соответственно.

15 Ц + "= + (2п+1)--Бь! к 2

g 33CPs,—

Б(3 Бе

На выходе блока 5 восстановления несущей присутствует сигнал

AS(3 + Ям 4-(2п+1) > (2) где А„ — амплитуда несущей; — начальная фаза сигнала на

92 втором входе блока восстановления несущей;

Ц „— дополнительный фазовый сдвиг в блоке 5 восстановления несущей °

На выходе регулятора уровня-сигнал 35

45

50 3„ Бв V5

I((os(Qt+P + -- — ") .

55

A„(t)=А oos(g t+(Pс+q>3г qr +Ч +

А (1)=А соз(И. + с+(1)32 (Ъ!+QS +(ф((+ Р где А — амплитуда сигнала; — фазовый сдвиг в регуляторе уровня.

На входы демодулятора 6 одновременно поступают сигналы AS„(t), А (t), А (t) и после соответствующйх преобразований (перемножения и фильтрации) Hà его выходе получают сигнал

А (t) =A (:os(q -Ц +q +(1 + — — — -) к 1 Бм- AS(3

Д, Д зг 3(в

Нулевые показания индикатора 7 обеспечиваются при

PS»-(вье (I

Ч(-q +lf„+g + — — — = «+ (2п+1)

2 где п = 0,1,2,...

Разность фаз выходных сигналов Бв(к 11 1 3(Ьн " Р

С учетом последнего выражения условие обеспечения нулевых показаний индикатора 7 можно переписать в виде

На выходе дополнительного демодулятора 18 присутствует сигнал Бв АЧвн

А (t) = А cos — -"--- -cos

АА АА 2При этом нулевые (минимальные) показания дополнительного. индикатора обеспечиваютя при где и = 0,1,2,...

Подставляя (2) в (1), получают для случая, когда показания индикаторов одновременно равны нулю (минимальны):

Определенные значения выходной разности фаэ могут быть использованы для начальной установки (калибровки) устройства, что в свою очередь позволяет в любых условиях обеспечить однозначность установки выходной разности фаэ с точностью, определяемой только разрешающей способностью устройства.

Выделяют три основных режима работы устройства.

При первому режиму проводят калибровку устройства.

Установочным фазовращателем 10 добиваются нулевых (минимальных) пока- заний дополнительного индикатора 11.

Регулятор 2 уровня устанавливают в режим, соответствующий прямому прохождению сигнала с выхода блока 5 восстановления несущей на вторую выходную клемму устройства, отсчетный фазовращатель — в положение, соответо о ствующее 0 (180 ) и компенсирующим формула и з обре т ения

Устройство для измерения фазовых характеристик по авт. сн. Р 1247690, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет обеспечения постоянства начальных фазовых сдвигов устройства путем дополнительной калибровки, в него введены последовательно соединенные дополнительный демодулятор и дополнительный индикатор, при этом первый вход дополнительного демодулятора подключен к выходу генератора высокочастотных сигнвпов, а второй и третий входы — соответственно к

5 146411 фаэовращателем 12 добиваются нулевых (минимальных) показаний индикатора 7.

По второму режиму работы измеряют фазоамплитудные характеристики ис5 следуемого образца - фазометра (проверка по фазоамплитудной погрешности), Производят калибровку устройства

/ по первому режиму. Отсчетным фаэо- . вращателем 13 устанавливают заданное значение выходной разности фаэ и установочным фазовращателем 10 добиваются нулевых (минимальных) показаний индикатора 7. Регулятором 2 уров ня устанавливают заданное значение 15 уровня выходного сигнала, компенсирующим фаэовращателем 12 восстанавливают нулевые (минимальные) показания индикатора 7, производят регистрацию показаний индикатора исследуе- 20 мого фаэоиэмерителя, Затеи регулятором 2 уровня производят изменение амплитуды выходного (тестового) сигнала на заданную величину, компенсирующим фазовращателем 12 восстанав- 25 ливают нулевые показания инцикатора

7 и производят отсчет показаний индикатора исследуемого фаэоизмерителя.

Разность показаний индикатора фазометра при изменении уровня испыта- 30 тельного сигнала дает искомое значение ФАХ (фазоамплитудная погрешность). .Последовательно задавая ряд значений уровня тестового сигнала, отрабатывая компенсирующим фазовращателем

12 возникающие при этом в регуляторе

2 уровня фаэовые сдвиги (по нулевым или минимальным показаниям индикатора 7), с помощью индикатора исследуемого образца производят определение 4б всех значений искомой ФАХ для задан.— ного значения выходной разности фаэ тестового сигнала. Произведя калибровку устройства по первому режиму с последующей установкой отсчетным фазо-45 вращателем 13 заданной разности фаз сигналов на выходных клеммах устройства и повторив в указанной последовательности приведенные операции по измерению ФАХ, находят ФАХ исследуе- 5О мого образца для нового значения разности фаз испытательного сигнала.

По третьему режиму работы измеряют фазовую характеристику исследуемого образца в функции изменения входной разности фаэ (проверка по линейности).

Производят калибровку устройства по первому режиму. Регулятором 2 уровня устанавливают заданное значение амплитуды тестового сигнала и компенсирующим фаэовращателем 12 по нулевым (минимальным) показаниям индикатора 7 обрабатывают возникающие при этом фазовые сдвиги. Последовательно задавая отсчетным фаэовращателем необходимые приращения выходной разности фаэ и регистрируя каждый раз показания индикатора испытуемого образца, производят определение искомой характеристики для заданного значения амплитуды испытательного сигнала. Регулятором 2 уровня устанавливают новое значение амплитуды тестового сигнала и с помощью компенсирующего фаэовращателя 12 по йулевым (минимальным) показаниям индикатора

7 отрабатывают возникающие при этом фазовые сдвиги. Повторив в указанной последовательности описанные операции определяют искомую характеристи1 ку для нового значения уровня испытательного сигнала и т.д, Изменение начальной фазы сигналов на выходах формирователя боковых составляющих, обусловленное изменением внешних условий, режимов работы элементов .формирователя и прочее, которое может достигать единиц и даже десятков градусов, компенсируетсяописанным способом с помощью дополнительного демодулятора. Поэтому в предлагаемом устройстве погрешность установки (воспроизводства) заданной разности фаз выходных сигналов определяется только разрешающей способностью,. которая в заданном режиме калибровки составляет сотые и даже тысячные градуса.

7 1464112 8 первому и второму выходам формирова- довательно соединенные трехвходовый теля боковых составляющих, дополни- сумматор, квадратичный элемент и тельный демодулятор содержит после- фильтр.

Составитель Ю.Макаревич

Редактор И.Дербак Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

Заказ 821/49 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101