Устройство для измерения фазового времени задержки

 

Изобретение может быть использовано для измерения фазового времени задержки и его неидентичности четырехполюсников , имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей с сохранением требуемой точности измерения. Устройство содержит первый генератор 1 высокой частоты, первый блок 2 сдвига частоты, усилитель с АРУ 3, исследуемый четырехполюсник 4, образцовый четырехполюсник 5, первый переключатель 6, второй блок 7 сдвига частоты, первый смеситель 8, второй генератор 9 высокой частоты, фильтры 10 и 12, усилителиограничители 11 и 18, счетный фазовращатель 13, перемножитель 14, второй переключатель 15, второй смеситель 16, третий и четвертый фильтры 17, 19 нижних частот, установочный фазовращатель 20, интегратор 21, выходной прибор 22, блок 23 сдвига частоты , фазорасщепнтель 24, ключ 25 и генератор 26 низкой частоты. 1 ил. С S С

CON3 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .

РЕаЪБЛИН (51)5 6 04 F 10/06, 0 01 3 27/28

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ДО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГЙНТ СССР! (21) 4647546/21 (22) 09,02, 89 (46) 15.01. 91 . Бюл, У 2 (71) Винницкий политехнический институт (72) А.И, Гуцало (53 ) .62 1, 317. 85 (088. 8 ) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1406562, кл. G 04 F 10/06, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО БРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ (57) Изобретение может быть использо вано. для измерения фазового времени задержки и его неидентичности четырехполюсников, имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики. Целью изобретения явля,ется расширение функциональных возможИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может найти широкое практическоеiприменение для измерения фазового времени задержки и его неидентичности четырехполюсников, ° имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики.

Целью изобретения .является расширение функциональных возможностей с сохранением требуемой точности измерения °

Структурная схема устройства для измерения фазового времени задержки и его неидентичности приведены на чертеже.

Устройство содержит первый генератор 1 высокой частоты, выходом нод„„SU„, 1620985 А 1

2 ностей с сохранением требуемой точности измерения. Устройство содержит первый генератор 1 высокой частоты, первый блок 2 сдвига частоты, усилитель с АРУ 3, исследуемый четырехполюсник 4, образцовый четырехполюсник

5, первый переключатель б, второй блок 7 сдвига частоты, первый смеситель 8,второй генератор 9 высокой частоты, фильтры 10 и 12, усилителиограничители 11 и 18, счетный фазовращатель 13, перемножитель 14, второй переключатель 15, второй смеситель 16, третий и четвертый фильтры

17, 19 нижних частот, установочный фазовращатель 20, интегратор 21, выходной прибор 22, блок 23 сдвига частаты, фазорасщепитель 24, ключ 25 н генератор 26 низкой частоты. 1 ил. ключенный через первый блок 2 сдвига частоты и усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления к входу исследуемого четырехполюсника 4 и к входу образцового четырехполюсника 5, © выходы которых подключены к первому О© и второму входам первого переключа- ©" . теля 6 на два положения, выход которого через второй блок 7 сдвига частоты подключен к первому входу первого смесителя 8, вторым входом подключен" ного к выходу второго генератора 9 высокой частоты, выход первого смесителя 8 через последовательно соединенные первый фильтр 10 нижних частот, первый усилитель-ограничитель 11, второй фильтр 12 нижних частот и от! 620985

U((t ) =U (cos(60)t+ 4() q

l у (g)=g I jIO ) -у f)g+ I) lpj+QGB (Сд,+6) ) -CE7((+ l+ д3 (5) счетный фазовращатель 13 подключен к первому входу перемножителя 14, второй переключатель 15, второй вход второго смесителя 16 подключен к выходу второго генератора 9 высокой частоты, а его первый вход — к выходу,первого генератора 1 высокой частоты через первое положение второго переключателя 15 на два положения, выход вто-lp рого смесителя 16 через последовательно соединенные третий фильтр 17 нижних частот, второй усилитель-ограничитель 18, четвертый фильтр 19 нижних. частот и установочный фазовраща- 15 тель 20 подключен к второму Входу перемножителя 14, выход которого через интегратор 21 подключен к выходному прибору 22, выход образцового четырехполюсника 5 через третий блок 2р

23 сдвига частоты подкЛючен к второму входу второго переключателя 15 на двя положения, противоположные входы цепей управления первого 2, второго 7 и противоположные входы цепи уп- 25 равления третьего .23 блоков сдвига частоты соединены с первым и вторым входами фазорасщепителя 24, вход которого через ключ 25 подключен к выходу генератора 26 низкой частоты.

Устройство работает следующим образомом.

В режиме измерения фазового времени задержки высокочастотное напряже- йие

10, где U =U)t)> U >/2 — результирующая амплитуда напряжения °

Напряжение, описываемое выражением (5), поступает на вход первого фильтра 10 нижних частот, на выходекоторого выделяется напряжение с.разностной частотой 3.. .С целью нормирования амплитуды. это напряжение подается на вход первого усилителя-ограничителя

ll и далее проходит через второй фильтр 12 нижних частот, с помощью которого восстанавливается гармоническая форма напряжения и устраняются высшие гаРмоники и последовательно подключенный к нему отсчетный фаэовращатель 13 на первый вход перемножителя 14, Это напряжение описывается выражением где Б В)- амплитуда напряжения; ф — начальная фаза, поступает с выхода генератора 1 высокой частоты через первый блок 2 сдвига частоты и усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления на вход исследуемого четырехполюсникя 4 и образцового четырехполюсника 5, Выходные напряжения исследуемого 4 и образцового 5 четырехполюсников описываются выражениями

U (t,) =Ut)tZ сов(ut (t,— «) + Ж»; (2)

11д() =U q сов(Я„(1.— ьg+ g< j (3) В положении первого переключателя

6, указанном на чертеже, напряжение, опис ываемое выражением (2), подается через второй блок 7 сдвига частоты на первый вход первого смесителя 8, в качестве гетеродинного напряжения которого служит напряжение, поступающее на его второй вход с Выходя второго высокочастотного генератора 9:

Ug(t ) =U cos(CD t+ g )., (4) где Ц1)2 — начальная фаза напряжения высокочастотного генератора 9.

При выполнении условия Щ ) 63< выходное напряжение первого смесителя 8

МОЖНО ПРЕДСТ ЯВИТЬ В ВИДЕ

Ug(t,) =0„,,соз(5Ь-ОД+ Ц,-Ч) - Р, (6) где,, q, 4 — фазовые сдвиги, вносимые первым фильтром 10 нижних частот, первым усилителем-ограничителем 11 и вторым фильтром 13 нижних частот.

1 формирование опорного напряжения с разностной частотой Л осуществляется в положении второго переключателя 15, укаэанном на чертеже, путем подачи напряжений, описываемых выражениями (1) и (4), на входы второго смесителя 16. Выделенное на выходе второго смесителя 16 с помощью третьего фильтра 17 нижних частот напряжение с р аэ нос ) ной час то той Л, пос1620985 ле прохождения через второй усилитель- щатель 20 поступает HH HTîðîé вход пеограничитель 18, четвертый фильтр 19 ремножителя 14, Ото напрпжение описынижних частот и установочный фазовра- вается выражением

Пб (4) =ц„„соэ(Я4 -, - - 9, - V q- Ч где» ),, ч — фазовые сдвиги, и» л равления чередования фаз управляющих вносимые третьим фильтром 17 нижних напряжений на входах блоков 2 и 7 . частот вторым усилителем-ограничите- сдвига частоты формируются напряжев

1О лем 18 и четвертым фильтром 19 нижних ния с частотой, равной сумме 60q+ J2» частот. или разности 63» — 37g частот высокоВ перемножителе 14 осуществляется частотного и низкочастотного напряперемножение напряжений, описываемых же ний, выражениями (6) и (7) с последукщим Так как управляющие цепи блоков интегрированием их произведения интег- сдвига частоты 2 и 7 включены встречратором 21, выходное напряжение кото- но, то при сдвиге частоты сО» устройстрого подается на вход выходного при- вом 2 в сторону увеличепия на величибора 22, ну Я» в блоке 7 происходит сдвиг часС помощью установочного фазовраща- 2О тоти в противоположную сторону и фостеля 20 сдвигают фазу напряжения, становление первоначального значения описываемого выражением (7), до полу- частоты бЭ». При этом фазовый сдвиг, чения нулевого значения проинтегриро» вносимый исследуемым четырехполюсниванного напряжения ком 4, увеличивается на величину Я»=

= J<(»,д и с помощью описанных выше и Г" (t;)=U cos(ßË+ )=а (8) п операций переносится на раэностную

Затем за ыкают ключ 25, и напряже- частоту 5 ние частоты Я. » с выхода низкочастот- С помощью отсчетного фазовращатеиого генератора 26 подается на вход ля 13 осуществляется восстановление фазорасщепителя 24, выходные напряже- ЗО первоначлльного нулевого значения ирония которого подаются на управляющие интегрированного напряжения путем цепи первого 2 и второго 7 блоков сдвига напряжения промежуто чной час сдвига частоты. B зависимости от иап- тоты на регистрируемый угол Д А:

Ug (4) =U qcos(g4

Из выражения (9) следует, что регистрируемый фазовый сдвиг исследуемого четыре хпслюсник а 4 связан со сдвигом частоты и време.нем задержки выражением

6Ч, = ЛД. .Таким образом, искомое фаэовое время задержки определяется по формуле д%» б» = ——

Л(Если первый переключатель 6 нахо= дится в положении, противоположном .указанному на чертеже, то на вход второго блока 7 сдвига частот подается напряжение с выхода образцового четырехполюсника 5, описываемое выражением (3) . С помощью операций, аналогичных описанным, можно показать, что регистрируемый фазовый сдвиг образцового четырехполюсника 5 связан

ЯЛ,+ Ч -g4,) =0 (9) со сдвигом частоты и временем задержки выражением

ДЦ = Я»

Тогда искомое фазовое время задержки будет определяться по формуле у7

1 =---Я»

Для обеспечения однозначности иэ45 мерения фазового времени задержки исследуемого 4 и образцового 5 четырехполюсников по фаэовым сдвигам ДЧ1» и

ЙЧ1р необходимо значение частоты Я» выбирать из соотношения

5О Я» »/ам,, д л л где Ь » к — максимальное значение измеряемого фазового времени э адержки.

В режиме измерения неидентичности

551 фазового. времени задержки исследуемо го 4 и образцового 5 четырехполюсников первый переключатель 5 должен находиться в положении, указанном на чертеже, второй переключатель 15 — n

1620985 выражением (6), а в качестве опорного служит напряжение раэностной частоты

Ф полученное в результате смешивания напряжений (3) и (4) во втором смесителе 16. Зто напряжение описывается выражением

И ® (1. ) =Ц П, с о э (Я . - 9 Ь + Ч - P

При этом блоком 2. осуществляется сдвиг частоты 00i в сторону увеличения, а блоками 7 и 23.— в сторону уменьшения, что приводит к восстановлению первоначального значения частоты д .

В результате сдвига частоты фазовые сдвиги, вносимые исследуемым 4 и образцовым 5 четырехполюсниками, возг растают на величину И= Л» < и Д м .=

= Я 6р, которые переносятся на р аз ностную частоту 2, С помощью отсчетного фаэовращателя 13 осуществляется восстановление первоначального нулевого значения проинтегрированного напряжения путем сдвига напряжения промежуточной. частоты на регистрируемый угол Д

Затем заьь1кают ключ 25 и напряжение частоты Л» с выхода низкочастот- 25 ного генер атор а 26 подает ся на вход фазорасщепителя: 24, выходные напряжения которого подаются на управляемые цепи первого 2, второго 7 и третьего 23 блоков сдвига частоты.

u

I (12) Фор мул а

Устройство для измерения фазового времени з адержки, содержащее первый генератор высокой частоты, выходом. подключенный через последовательно соединенные первый блок сдвига частоты и усилитель с автоматической регулировкой усиления к входной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника, генератор низкой частоты через ключ соединен с входом фазорасщепителя, фазы которого соединены с противоположными входами цепей управления первого и второго блоков сдвига частоты, второй генератор высокой частоты выходом подключен к вторым вхо— дам первого и второго смесителей, первый вход первого смесителя подключен к выходу второго блока сдвига частоты, выходную клемму для подключения исследуемого четырехполюсника, выход первого смесителя через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, первый усилитель-ограничитель, второй фильтв нижположении, противоположном указанному на чертеже, а ключ 25 — в разомкнутом положении.

При работе устройства в указанном режиме на первыи вход перемножителя

l 4 поступает напряжение, описываемое

После перемножения напряжений, описываемых выражениями (6 ) и (10) осуществляется их интегрирование интегратором 21 выходное напряжение котоP

f5 рого измеряется выходным прибором 22, С помощью установочного фазовращателя 20 сдвигают фазу напряжения, описываемого выражением (10), до нолучения нулевого значения проинтегрированного напряжения

u«() =u „„соз 3Л+Ц4) =О. <11) Выражение (12) показывает, что регистрируемый фазовый сдвиг-gg>=5M- 1ф .связан со сдвигом частоты.и неидентичность фазового времени задержки исследуемого 4 и образцового 5 четырехполюсников выражением (13) 40

- Из, выражения (13) следует, что искомое значение неидентичности фазового времени задержки определяется по формуле

В качестве блоков сдвига частоты могут быть использованы однополосные модуляторы на основе бапансных смесителей„питаемых по высокой и низкой частотам квадратурным напряжением, а также индукционные и емкостные фазовращатели с непрерывно вращающимися роторами, причем направление вращения магнитных или электрических полей должно быть противоположнымм.

У изобретения

1620985

Составитель Л. Сорокина

Техред М.Дидык

Корректор С,!Невку н

Редактор М.Циткина

Заказ 4245 Тир аж Подпис ное

ВИИИПИ осударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1!3035, Москва, Ж-35, Раукская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарпна, 1 11 них частот и отсчетный фазовращатель подключен к первому входу перемножителя, второй вход которого подключен к выходу второго смесителя через последовательно соединенные третий

5 фильтр нижних частот, второй усили-. тель-ограничитель, четвертый фильтр нижних частот и установочный фазовращатель, а выход перемножителя через инт е гр атор подключе н к выходному прибору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей с сохранением требуемой точности измерений, в него допол- tg нительно введены образцовый четырехполюсник, третий блок сдвига частоты и два переключателя, причем образцовый четырехполюсник входом подключен к. выходу усилителя с автоматической ре гулиро вкой у сил ения, а выход — к входу третьего блока сдвига частоты, противоположные входы цепи управления которого соединены с выходом фазорасщепителя, выход третьего блока сдвига частоты подключен к второму входу второго пере кпючателя, первый вход которого подключен к выходу первого генератора .высокой частоты, а выход — к первому входу второго смесителя, первый переключатель первым входом подключен к выходной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника, а вторым входом — к выходу образцового четырехполюсника, выход первого переключателя подключен к входу второго блока сдвига частоты,