Устройство для измерения фазового времени задержки четырехполюсников

 

Изобретение может быть использовано для измерения фазового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием. Целью изобретения является повышение разрешающей способности измерения фазового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием. Устройство содержит перестраиваемые генераторы 1 и 9 высокой частоты, балансный модулятор 2, перестраиваемый генератор 3 низкой частоты, частотомер 4, усилитель 5 с АРУ, исследуемый четырехполюсник 6, балансные смесители 7 и 8, элемент 10 перестройки частоты, переключатель 11, ФНЧ 12, калиброванную линию 13 задержки, переключатель 14 на два положения, усилители-ограничители 15, 19, ФНЧ 16, 18, 20, перемножитель 17, интегратор 21 и индикатор 22. Поставленная цель достигается введением калиброванной задержки на низкой частоте, а также синхронной перестройкой частоты генераторов 3 и 9 по сигналу с интегратора 21 до установки на интеграторе нулевого значения. 2 ил.

СОЮЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

1 ЕСПУБЛИК (1)5 G 04 F 10/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР (2 1) 4448927/24-21 (22) 27 ° 06.88 (46) 15.04.90; Вюл. № 14 (71) Винницкий политехнический институт (72) А.И,Гуцало, В.А.Скрипник и B,ß.Ñóïüÿí (53) 621. 317. 39 (088. S) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1029132, G 04 Г 10/06, 1981.

Авторское свицетельство СССР

¹ 1383282, кл, G 04 P 10/06, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО BPEMEHH ЗАДЕРЖКИ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ (57) Изобретение может быть использовано для измерения фазового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием, Целью изобретения является повышение разренаюцей способности

„„SU „„ I 557543

2 измерения фазового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием. Устройство содержит перестраиваемые генераторы 1 и 9 высокой частоты, балансный модулятор 2, перестраи" ваемый генератор 3 низкой частоты, частотомер 4, усилитель 5 с АРУ, исследуемый четырехполюсник 6, балансные смесители 7 и 8, элемент 10 перестройки частоты, переключатель 11, ФНЧ 12, калиброванную линию 13 задержки, переключатель 14 на два положения, усилители-ограничители 15, 19, ФНЧ 16, 18, 20, перемножитель 17, интегратор 21 и индикатор 22, Поставленная цель достигается введением калиброванной задержки на низкой частоте, а также синхронной перестройкой частоты генераторов 3 и 9 по сигналу с интегратора 21 до установки на интеграторе нулевого значения, 2 ил, 1557543

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использованоно для измерения с высокой разрешающей способностью фазово ro времени задержки и фазовой постоянной четырехполюсников с большим затуханием.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности измерения 10 фазового времени задержки чатырехпо" люсников с большим затуханием.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения фазового времени задержки, на фиг. 2 — 15 спектральные диаграммы напряжений в наиболее характерных узловых точках.

Устройство содержит первый перестраиваемый генератор 1 высокой частоты, балансный модулятор 2, входами 20 подключенный к выходу первого перестраиваемого генератора 1 высокой частоты и к выходу низкочастотного перестраиваемого генератора 3, к ко- торому также подключен вход цифрового 25 частотомера 4, выход балансного модулятора 2 через усилитель 5 с автома" тической регулировкой усиления подключен ОДНовременно на вход исследуемого четырехполюсника 6 и первый вход 30 второго балансного смесителя 7, выход исследуемого четырехполюсника 6

1 подключен к первому входу первого балансного смесителя 8, вторые входы балансных смесителей 7 и 8 подключены к выходам второго перестраиваемого генератора 9 высокой частоты, управляемый вход которого подключен одновременно к управляемому входу перестраиваемого генератора 3 низкой час- АО тоты и к выходу элемента 10 перестройки частоты, вход которого соединен с, выходом второго однополосного переключателя 11 выход первого балансного смесителя 8 через первый фильтр 15

12 нижних частот подключен одновременно к входу калиброванной линии 13 задержки и к первому входу первого однополосного переключателя 14 на два полОжения, Второй ВхОд KoTopor o пОдключен к выходу калиброванной линии

13 задержки, выход первого однополосного переключателя 14 на два положения через последовательно соединенные первый усилитель-ограничитель 15 и второй фильтр 16 нижних частот подключен к первому входу перемножителя 17, выход второго балансного сме;сителя 7 через последовательно соединенные третий фильтр 18 нижних частот, второй усилитель-ограничитель 19 и четвертый, фильтр 20 нижних частот подключен к второму входу перемножителя 17, выход которого через интегратор 21 подключен одновременно к входу второго однополосного переключателя 11 и входу индикатора 22, Устройство работает следующим образом, Высокочастотный сигнал

G<(t) = Б„)1,cos((dt + С.у, ), поступающий с выхода высокочастотного перестраиваемого генератора 1, подвергается балансной модуляции в балансном модуляторе 2 сигналом низкой частоты

ll<(t) = Um cos(gt + Ц) ), поступающим с выхода низкочастотного перестраиваемого генератора 3, В ре" зультате балансной модуляции на выкоде балансного модулятора 2 формирует ся испытательный сигнал, представленный на фиг, 2, с», который описывается выражением

U„(t) = — - — — cos ((Я-Q) t + ц »л,2

+ q, -ц д+ соя ((и+ G)t+q,+,)3, (! ) где ф и (— начальцые фазовые сдвиги сигналов u <(t) и +(t).

Испытательный сигнал (.) ) проходит через усилитель 5 с автоматической регулировкой усиления, на выходе которого амплитуда напряжения поддержи" вается постоянной, и подается на вход исследуемоro четырехполюсника 6. Выходной ослабленный сигнал исследуемого четырехполюсника б описывается выражением

Ц,() = — - — icos (Ы-Q)(t- 1)+

KU))) U Г л

+tP,-cPJ+ (cos(M+52) (t- )+ g<+ fft)3, (2) где К вЂ” коэффициент передачи иссле,дуемого четырехполюсника 6; л л » g- фазовое время задержки исследуемого четырехполюсника 6 на частотах Q-Q и Я+0 соответственноо. . Сигнал (2) поступает. на первый вход первого балансного смесителя 8, на второй вход которого подается сигнал от второго высокочастотного перестраиваемого генератора 9.

1557543

Выделенное на выходе интегратора

21 постоянное напряжение фиксируется индикатором 22.

При замыкании второго однополос"

5 ного переключателя 11 напряжение (10) подается на вход элемента 10 перестройки частоты, с помощью которого осуществляется синхронное изменение (уменьшение) частоты модуляции низко- 10 частотного и второго высокочастотного перестраиваемых генераторов 3 и 9 на величину g,(ôèã. 2,в,г), при которой достигается нулевое значение проинтегрированного напряжения, т.е. соз(Я-Q)(= О, П (t) = — — - - — — -cos фд-0 )

К))Я))), П„)),П))((л 35

4 (-2 а, в2,). (12)

Н(пряжение (12) подается через второй однополосный переключатель 11 на вход элемента 10 перестройки час" тоты и вновь изменяет частоту модуляции g низкочастотного и частоту вто ( рого высокочастотного перестраиваемых генераторов 3 и 9 на величину Q< 45 (фиг. 2;д), при которой достигается нулевое значение сигнала на выходе перемножителя 17, т. е. сов ((Ы-Я )с1 -2()zt "в) 0, откуда (а-.Я,), -2a,d,= и + —. (13) 50

Значение частоты Q также измеряется цифроды1 Частотомером 4.

Приравняв выражения (11) и (13), получим (Я-.Я,) с = (63-Я ) (, -2 Q дсд. (14) откуда (О-Q,)(1=2(fn + —, (11)

20 где и — целое число фазовых циклов..

Величина частоты Q измеряется цифровым частотомером 4, Затем первый однополосный переключатель 14 на два положения переключа- 25 ют во второе положение. При этом в сигнал (5) вводится калиброванная задержка hi, значениЕ которой выбира- ется таким, чтобы дополнительный фазовый сдвиг превышал в 5-10 раз порог р чувствительности по фазе индикатора нулевого. значения проинтегрированного сигнала. При этом выходной сигнал перемножителя увеличится на величину

Решая уравнение (14) относительно получаем л 2 Ягd(o 2Fz л

C — --- Д(, Я-а F -Г О

z г

Затем первый однополосный переключатель на два положения переводят в первое положение, а второй одМополосный переключатель отключают и настраивают второй высокочастотный перестраиваемый генератор 9 на нижнюю боковую частотуЯ- сигнала (2). При этом выходной сигнал второго высокочастотного генератора 9 описывается выражением

t1 «(t) = Ц сое P(ta«2) t+(f, (15) где Ч) — начальный фазовый сдвиг сиг( нала.

Аналогично можно показать, что в результате смешивания сигналов (1) и (2) с сигналом (15) во втором 7 и первом 8 балансных смесителях, их фильтрации и ограничения по амплитуде выходное напряжение интегратора будет равно сов(ш-O.)(. = О, откуда (а+О! )ль = 22 и + 1,. (17)

Величина частоты Д измеряется

f цифровым частотомером 4.

После введения калиброванной задержки d(,ff путем перевода однополосного переключателя на два положения во второе положение выходное напряжение интегратора 21 увеличивается и изменяет частоту Q перестраиваемых

1 (f генераторов 3 и 9 на величину Q при которой достигается равенство сов(Q+Q2) 2. 29г 1(ь= Ою откуда

®ь 1й) " 2 1гД(.о= 2f n + 2. (18) Q it) = — "-4 — + cos (И-й)(,, (16) hl11 fl)t 0ftl П f115 л

При замыкании второго однополосного переключателя напряжение (16) подается на вход элемента перестройки частоты и изменяет частоту модуляции

Q низкочастотного 3 и частоту второго высокочастотного 9 перестраиваемых генераторов на величину Q, при котоI рой также достигается нулевое значение проинтегрированного напряжения, т. е..

9 1557543 10

Измерение частоты .g также осуществляется цифровым частотомером 4, Приравняв выражения (17) и (18), получим

5 (а+а), (»а. ) -2а 4 . (19)

Решая уравнение (19) относительно с, получ аем п 2Q24tz 2Г2 л

1 л f

44 ° и g Д . F Г . о

Фазовую постоянную исследуемого четырехпалюсника 6 можно определить исходя из выражений!

5 п 4(iF F< л

=Яь = — - — -йь

Г -Г

4,л. л 4ii FaFt и

Г,г4 0 в

< и где à — переменная частота высокочастотного сигнала перестраи— ваемого генератора 1.

Для обеспечения однозначности измерения фазового времени задержки по

I разности частот Г„-F< и F,-Г -необходимо соблюдать следующее условие:

/

103 6ь, и -"; 10 ging (Q.,-Q )i<„,„4- ;

10 % ) "к,иаэс 21 где 3 — порог чувствительности пофазе индикатора нулевого значения проинтегрированного сигнала; п ь1 макс

„щ„- максимальное значение фазового времени задержки исследуемого четырехполюсника на частотах 03-Q. и Я+Я, Введение в предложенное решение дополнительных узлов обеспечивает разрешающую способность + 0,25 мкс (прототип имеет разрешающую способность +1,0 мкс). Следовательно, разрешающая способность измерения фазового времени задержки увеличивается в четыре раза.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазового времени задержки четырехполюсников, содержащее перестраиваемый генератор низкой частоты, к выходу которого подключен цифровой частотомер, усили". тель с автоматической регулировкой

45 усиления, выходом подключенный к входной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника, а выходная клемма подключена к первому входу первого баланснаго смесителя, к выходу которого подключен первый фильтр нижних частот, первый усилительаграннчитель, выходом подключенный через второй фильтр нижних частот к первому входу перемножителя, первь;й вход, второго балансного смесителя подключен к выходу усилителя с автоматической регулировкой усиления, выход второго баланснага смесителя через последовательно соединенные третий фильтр нижних частот, второй усилитель-органичитель и четвертый фильтр нижних частот подключен к второму входу перемнояителя, выход которого через интегратор подключен к индикатору, и первый генератор высокой частоты, о т л и ч а ю щ е е с я тем1 чта, с целью повышения разрешающей споособности измерения фазового времени задержки четырехпалюсникав с большим затуханием, в него дополнительно введены балансный модулятор, второй высокочастотный перестраиваемый генератор, элемент перестройки частоты, аднополюсньш переключатель на одно положение, однапаласный переключатель на два положения и калиброванная линия задержки, причем первый высокочастотный генератор выполнен перестраиваемым, балансный модулятор входами подключен к выходу первого высокочастотного перестраиваемога генератора и к выходу перестраиваемого генератора низкой частоты, выход балансного модулятора подключен к входу усилителя с автоматической регулировкой усиления, элемент перестройки частоты входом подключен к выходу второга однополосного переключателя, выход элемента перестройки частоты подключен одновременно к управляемым входам перестраиваемага генератора низкой частоты и второго высокочастотного перестраиваемаго генератора, первый и второй выходы которого подключены, соответственна к вторым входам первого и второго балансных смесителей, первый однаполасный переключатель входом подключен к выходу интегратора, калиброванная линия задержки входом подключена одновременна к выходу первого фильтра нижних ч с,тот и к первому входу второго однапо-!

2! !557543 лосного переключателя на два положения, а выход калиброванной линии задержки подключен к второму входу одI нополосного переключателя на два положения, выходом подключенного к входу первого усилителя-ограничителя, Со ставит ель ф. Катанов а

Редактор Л.Веселовская Техред м,пидык Корректор Э.Лончакова

Заказ 717 Тираж 35! 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