Способ определения полного фазового угла

 

сОюз соВетсних социАлистических

РЕСПжЛин

P1)g G 01 К 25/02

В. :: 93

4а м «ей! 6о - 1

С, !Б="(э? К.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и A В ТОРОКОМ,Ф СВЙДЕТЕЛЬ СТВУ

ГОсудАРстВенный комитет по изот етениям и отнрытиям

Г1РИ ГННТ СССР (21) «38925«0/09

"22"; 09,;. 3. 88 (46) 23, 05. 91. Бюл. Р 19

,72 ) 10. Л „Скрипник, К. Р. Савв и В.П.Яцеьич (53) 621.317.77 (088.8)

{56) Белов В.И. Ллгорптмы устранения фаэовой I1HoгoIII1:альпой системе. — Радиотехника и электроника, 19/6, т. 2, вып. 8, с. 16571662.

Баевский С.И. и др. Прецизионное измерение электрической длины кабельных линий связи.-Сб. Ъазовые методы изь«ерений в радиотехникен.:

Труды РИЛН СССР, 1977, !,- 27, с. 110 114„ (54) СПОСОБ ОПРЕпЕЛЕЕПИ ПОЛНОГО ФАЗОВОГО УГЛА (57) Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения— повышение точности и обеспечение возможности измерения полного фазового

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и предназначено для использования в цепях с распределенными параметрами для определения фазовых углов, превышающих 2.

Целью изобретения является повышение точности и обеспечение возможности измерения полного фазового угла узкополосных четырехполюсников.

На чертеже предс-авлена функциональная электрическая схема устройства„ реализующего способ определения полного фазового угла.

ÄÄSUÄÄ 3651230 А t угла узкополосных четырехполюсников.

СВЧ-сигнал разделяется иа измерительный и опорный сигналы, и измерительным сигналом облучается исследуемьш четырехполюсник. Сигнал, провзаимодействующий с четырехполюсником, и опорный сигнал смешиваются с сигналом гетеродина, и выделяются измерительный и опорный сигналы промежуточной. частоты (ПЧ). Опорный сигнал ПЧ сдвигается по фазе на К/2. С гомощью фазового детектора сравниваются по фазе опорный и измерительные сигналь; ПЧ.

Затем вводятся фазовый сдвиг измерительного сигнала ПЧ, компенсирующий дробную часть фазового цикла, и калиброванный фазовый сдвиг опорного сигнала ПЧ, превышающий в 5 — 10 раз порог чувствительности фазового детектора. Изменяется частота СВЧ-сигнала до восстановления нулевого значения выходного сигнала фазового детектора, и по формуле определяется полный« фазовый угол. 1 ил. и

Устройство содержит СВЧ-гепера тор 1, высокочастотный генератор 2, балансный смеситель 3, вычислительный частотомер 4, первый делитель 5 мощности, исследуемый четырехполюсник 6, первый смеситель 7, второй делитель 8 мощности, второй смеситель 9, первый 10 и второй 11 усилители промежуточной частоты, гетеродин 12, квадратурный фазовращатель

13, фазовращатель 14,отсчетный блок

15 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), фазовый детектор 16, блок 17

1651230 автоподстройки частоты (АПЧ), выключатель 1S и индикатор 19.

Способ определения полного фазового угла реализуется следующим образом.

СВЧ-сигнал заданной частоты разделяют на опорный и измерительный, последний из которых подают на вход исследуемого четырехполюсника.

Опорный сигнал 01=0„! cos((0t-p,) и измерительный провзаимодействовавший сигнал с исследуемым четырехполюсником П =П cus(gt-(P<) смешивают с сигналом гетеродина П =Б„„cos(gt- (II ) и выделяют измерительйый и опорный сигналы промежуточной частоты: и =и,„c u s ((B- !!,) t !I,- У );

U>=U cps(û ы)t ч, p )

Промежуточную частоту Я =Я- 43 =

unst стабилизируют путем фазовой автоподстройки частоты гетеродина.

Полньп! фазовый угол исследуемого четырехполюсника p = Ц) — (. = 2 1! n+ М, где n — целое число фазовых циклов, ф-- фазовый сдвиг от дробной части фазового цикла на частоте f

Ы определяется временем запазрЛ дывания Qt зондирующего сигнала в исследуемом четырехполюснике.

Учитывая, что полный угол (. =

= QPt, измерительный и опорный сигналы промежуточной частоты

U6=K! Kх UÌ UÔ cos(032t Mht)

П13

U =K U „U1 cosh!)2

П1, где К вЂ” коэффициент, характеризую щий потери преобразования в смесителях, К вЂ” модуль коэффициента переда11 чи исследуемого четырехполюсника.

Опорный сигнал сдвигают по фазе на /2 и сравнивают по фазе опорный и измерительный сигналы промежуточной частоты. Выходной сигнал фазового детектора, выполняющего операцию перемножения сравниваемых сигналов определяют как

2 2 2 11 и = к2к1к„п„„,U cos(ñ04t — 2) =

=К К K

О(= УФ, .

Затем вводят дополнительньп! калиброванный фазовый сдвиг опорного сигнала промежуточной частоты, которьп1 выбирают в 5-10 раз больше порога чувствительности фазового детектора. Выходной сигнал фазового детектора при этом

П 9 = К2 К К «П 1!1 Б 1л з 1п (Я вЂ” gq,+ó ) - ., О.

Изменяют частоту измерительного

СВЧ-сигнала до восстановления нулевого значения выходного сигнала фазового детектора

sin f((3-Md)4 t-Щ + ЬЦ )=

=з in(2«n+H-j5(I)ht-И !+ИД2) = О, 10

25 где Q Q — изменение частоты СВЧ-сигнала.

Учитывая, что 2 п и +й(— 4(! равно

30 целому числу фазовых циклон 63 4t

= Ц2, откуда полный фазовый угол на частоте Я СВЧ-сигнала g = Я g t

Я

= а " !

Целое число фазовых циклов определяют из соотношения

+" О) 4ч 2 и = — — = -- (---) - ——

2 !! ЬЯ 2 !! 2 1!

0 4Ч -4()4Ю»

2 «h,È а дробную часть фазового цикла — из соотношения

К Щ

45 Qn

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. СВЧ-сигнал генератора 1 частоты СД балансно модулируется сигналом высокой частоты Q,генератора 2 в балансном смесителе 3. Модулированньп1 сигпал разделяется на опорный и измерительный делителем 5 мощности, Измерительный

55 сигнал проходит через исследуемьп1 четырехполюсник 6 и поступает на первый смеситель 7, à QIIopHblfI сигнал — на второй смеситель 9, íà гетеродинные входы которых через втоВводят компенсирующий фазовьп1 сдвиг 4Ц, на промежуточной частоте и добиваются нулевого значения выход5 ного сигнала фазового детектора:

s in (2 !! n + 1Х вЂ” Л Ц), ) = О, 1651230

30

40 мУ

50 рой делитель 8 мощности подают СВЧсигналы частоты Я гетеродина 12, Из смешанных сигналов первым 1О и вторым 11 усилителями промежуточной частоты выделяют сигналы промежуточной (раэностной) частоты, равной частоте опорного генератора блока

15 ФАПЧ. При этом гетеродин 12 настраивают на одну из боковых частот модулированных колебаний (Я вЂ” Q +G3

+ Q,). В результате фазовый угол

Л

Ц = 2 1! п +ОС= 2 II п + g и), вносимый исследуемым четырехполюсником, переносится на промежуточную частоту, 15 например Я + Д,-Я,. Фазовращателем

13 вводят фазовый сдвиг и компенсируют фазовый угол от дробной части фазового цикла, добиваясь нулевого показания индикатора 19 (ключ 18 20 разомкнут), Значение частоты Q IeI нератора 2 измеряется и запоминается вычислительным частотомером.

Затем фаэовращателем 14 вводят калиброванный фазовый сдвиг hgг и замыкают ключ 18. Под действием выходного сигнала фазового детектора 16 с помощью блока 17 АПЧ подстраивают частоту генератора 2 в направлении уменьшения выходного сигнала фазового детектора 16 до нуля.

Установившееся значение частоты Q> генератора 2 измеряют и запоминают с помощью частотомера 14. В память частотомера 14 через пульт управления вводят значения фазовых сдвигов ДЦ)„и ДЦ г, значение частоты СВЧсигнала Я . В микропроцессоре частотомера 18 вычисляется изменение частоты зондирующего СВЧ-сигнала ДЯ = (() а Я) (Я 02 Я) а 02

Учитывая, что частота СВЧ-сигнала

М )гД, то целую и дробную части

1 фазовых циклов вычисляют по формулам:

63Мг-(О, — a,)Д®

2" (а,-а,)

Л®

Дп =

2 ц а результат индицируется на табло частотомера 14. Полный фазовый угол и фазовый сдвиг от дробной части

55 последнего цикла /LE также выводятся из памяти частотомера на табло в градусах по команде с пульта частотомера 14.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ определения полного фазового угла, заключающийся в разделении СВЧ-сигнала на измерительный и опорный сигналы, облучении измерительным сигналом исследуемого четырехполюсника, смешивания провзаимодействовавшего с исследуемым четырехпопюсником сигнала и опорного сигнала с сигналом гетеродина соответственно, выделении измерительного и опорного сигналов промежуточной частоты, сдвиге опорного сигнала промежуточной частоты по фазе па и /2, сравнении по фазе опорного и измерительного сигналов промежуточной частоты посредством фазового детектора и изменении частоты СВЧ-сигнала до компенсации дробной части фазового цикла, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности и обеспечения возможности измере полного фазового угла узкополосных четырехполюсников, перед изменением частоты СВЧ-сигнала вводят фазовый сдвиг измерительного сигнала промежуточной частоты, компенсирующий дробную часть фазового ци:ла, и калиброванный фазовый сдвиг опорного сигнала промежуточной частоты, превышающий в 5 — 10 раз порог чувствительности фазового детектора, а полный фазовый угол определяют по форс 1 = 2 1< (n + Q n), где и = (f ЬЧг gf М )/(2 i Q,f) це лое число фазовых циклов

Д п = ЬЯ,/2 П вЂ” дробная часть фазового цикла, начальная частота СВ 1-сигнала, ДŠ— изменение частоты СВЧ-сигнала, ДЯ, — фазовый сдвиг измерительного сигнала промежуточной частоты, ЬЦ - калиброванный фазов I.I сдвиг опорного сигнала промежуточной частоты.

Составитель В. Гончаров

Редактор И.Дербак Техред А.Кравчук. Корректор H.Påâñêàÿ

Заказ 1605 Тиран 425 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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