Радиоимпульсный фазометр

 

Изобретение относится к радиотехнике , в частности к СВЧ измерительной технике . С целью увеличения точности и расширения динамического диапазона в фазометр, содержащий генератор 1. три делителя 2, 20, 21, сумматор 9, четыре детектора 5, 6, 7, 8, ответвитель 4, квадратурный ответвитель 3, четыре усилителя 10, 11, 12, 13, аттенюатор 14, фазовращатель 15, введены четыре АЦП 16, 17, 18, 19, четыре регистра 22, 23, 24, 25, формирователь 27 импульсов, дешифратор 26 адреса, блок 28 синхронизации, ОЗУ 33, ПЗУ 34, интерфейсные блоки 31 и 36, индикатор 30, передняя панель 35, шина 39 данных, шина 37 адресов , шина 38 управления, процессор 32. Применние процессорной техники для управления и вычисления сдвига фаз позволяет избежать ошибок из-за неидентичности условий проведения исследований объекта СВЧ-техники.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4688348/21 (22) 03.05.89 (46) 15.09.91. Бюл, М 34 (72) К,Р,Савв, И,Н.Шевченко, А.С,Неговелов, И.А.Жданов и В.П,Яцевич (53) 621.317.77 (088.8) (56) Измеритель комплексных коэффициентов передачи РК4-56-РК4-60, ТО и инструкция по эксплуатации 1.403.084-088, Ершихин Г.А., Кулиш Г,M. Измеритель разности фаз импульсный ФК2-15. Техника средств связи, серия "Радиоизмерительная техника", 1983, вып, 7, с.69-72. (54) РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к радиотехнике, в частности к СВЧ измерительной технике. С целью увеличения точности и,.„Я2 „„1677655 А1 расширения динамического диапазона в фазометр, содержащий генератор 1, три делителя 2, 20, 21, сумматор 9, четыре детектора 5, 6, 7, 8, ответвитель 4, квадратурный ответвитель 3, четыре усилителя 10, 11, 12, 13, аттенюатор 14, фаэовращатель 15, введены четыре АцП 16, 17, 18, 19, четыре регистра 22, 23, 24, 25, формирователь 27 импульсов, дешифратор 26 адреса, блок 28, синхронизации, ОЗУ 33, ПЗУ 34, интерфейсные блоки 31 и 36, индикатор 30, передняя панель 35, шина 39 данных, шина 37 адресов, шина 38 управления, процессор 32.

Применние процессорной техники для управления и вычисления сдвига фаз позволяет избежать ошибок из-за неидентичности условий проведения исследований объекта

СВЧ-техники.

1677655

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к СВЧ измерительной технике.

Цель изобретения — увеличение точности измерения и расширение динамического диапазона путем устранения влияния на эти величины неидентичности сверхвысокочастотных трактов фазометра.

На фиг. 1 представлена структурная схема радиоимпульсного фазометра; на фиг. 2 — схема программ измерений комплексного коэффициента передачи исследуемого объекта.

Радиоимпульсный фаэометр содержит генератор 1, первый делитель 2, квадратурный ответвитель 3. ответвитель 4, детекторы 5-8, сумматор 9, усилители 10 13, аттенюатор 14, фаэовращатель 15, аналогоцифровые преобразователи 16-19 (АЦП), второй и третий делители 20 и 21, регистры

22-25, дешифратор 26 адреса, формирователь 27 импульсов, блок 28 синхронизации и вычислительно-индикаторный блок 29, содержащий индикатор 30, интерфейсный блок 31 индикатора, процессор 32, оперативное запоминающее устройство 33 (ОЗУ), постоянное запоминающее устройство 34 (ПЗУ), переднюю панель 35, интерфейсный блок 36 передней панели, шину 37 адреса (ША), шину 38 управления (ШУ) и шину 39 данных (ШД), Фаэометр имеет клеммы 40 и

41 для подключения исследуемого объекта

42 ("х").

В фазометре выход генератора 1 подключен KO входу делителя 2. К первому выходу первого делителя 2 подключены входная клемма 40 исследуемого объекта ("x"), выходная клемма 41, которая соединена с последовательно соединенными аттенюатором, фазовращателем 15 и вторым делителем 20. Ко второму выходу первого делителя 2 подключены последовательно соединенные ответвитель 4 и третий делитель 21. Первые выходы второго и третьего делителей 20 и 21 подключены к входам сумматора 9, вторые выходы — к входам квадратурного ответвителя 3, Между выходом ответвителя 4 и ШД 39 включены последовательно соединенные детектор 5 и усилитель 10, и АЦП 16 и регистр 22. Между выходом сумматора 9 и ШД 39 включены последовательно соединенные детектор 6, усилитель 11, АЦП 17 и регистр 23, Между выходами квадратурного ответвителя и ШД

39 включены последовательно соединенные детектор 7, усилитель 12, АЦП 18 и регистр 24 и последовательно соединенные детектор 8 и усилитель 13, АЦП 19 и регистр

25, Выходы дешифратора 26 адреса подключены к управляющим входам ра истров

22-25 и к второму входу блока 28 синхрони5

55 эации. Адресные и управляющие входы дешифратора 26 адреса подключены к ША 37 и к LLlY 38. К выходу усилителя 10 подключен формирователь 27 импульсов, выход которого подключен к первому входу блока 28 синхронизации, выход которого подключен к тактовым входам АЦП 16-19, а входы данных — к ШД 39. Процессор 32, 03У 33, ПЗУ

34, интерфейсный блок 31 индикатора, интерфейсный блок 36 передней панели соответственно подключены к ШД 39, к ША 37 и к ШУ 38, Передняя панель 35 подключена к интерфейсному блоку 36 передней панели, Выходы интерфейсного блока 31 индикатора подключены к входам индикатора 30.

Радиоимпульсный фаэометр работает следу ощим образом.

С генератора 1 радиоимпульсные сигналы поступают на вход делителя 2, годе они разветвляются на опорный и измерительный сигналы. Измерительный сигнал поступает на вход исследуемого объекта, а опорный — на вход ответвителя 4. На входах детектора 6-8 суммируются опорный сигнал и измерительный сигнал, прошедший исследуемый объект 42, аттенюатор 14 и фазовращатель 15. Суммирование сигналов происходит в сумматоре 9 и квадратурном ответвителе 3, Опорный сигнал ответвляется в ответвителе 4 и поступает на вход детектора 5. Продетектираванные в детекторах 5-8 сигналы представляют собой видеоимпульсы, которые поступают на входы усилителей 10-13.

Напряжения видеосигналов на выходах усилителей 10-13 соответственно равны

Ua =- IUI label (1)

U2 = lUI I a2+ Ь2КхКаКф! (2)

U3 = I U l Ia3+ ЬЗКхКаКф I (3)

04 =! О! Ia4+ Ь4КхКаКф1, (4) где U — напряжение радиоимпульсного сигнала на выходе генератора; а1 — комплексный коэффициент передачи (ККП) цепи генератор 1 — усилитель 10;

a2 — ККП цепи генератор 1 — усилитель

11, минуя исследуемый объект; аз — ККП цепи генератор 1 — усилитель

12, минуя исследуемый объект; а4 — ККП цепи генератор 1 — усилитель

13, минуя исследуемый объект;

Ка — КПП аттенюатора;

Кф — КПП фаэовращателя;

Кх — КПП исследуемого объекта;

Ь2КхКаКф КПП цепи генератор 1 — уси" литель 11, проходящий через исследуемый объект;

ЬзКхКаКф — КПП цепи генератор 1 — усилитель 12, проходящий через исследуемый обьект;

1677655

Ь4КхКаКф — КПП цепи генератор 1 — уси= литель 13, проходящий через исследуемый объект.

На первых четырех этапах измерений исследуемый объект к клеммам 40 и 41 не 5 подключают.

На первом этапе устанавливают бесконечное ослабление аттенюатора 14. При этом амплитуда видеоимпульсов с учетом квадратичности характеристики детекторов 10 на выходах усилителей 10-13 составляет;

UU»- IUl la1I (5)

021.= IU I !а2! (6)

О31 IU I Ia3I (7)

О41 = (О (а4! (8) 15

Величины, определяемые равенствами (5)(8), преобразуются в цифровые сигналы в

АЦП.16-19 и заносятся в регистры 22-25.

Время измерения относительно начала длительности импульса устанавливается задер- 20 жкой в блоке 28 синхронизации импульса с формирователя 27 импульсов, Величина задержки определяется состоянием передней панели 35, цифровой код, величиина которого равна требуемой задержке из процес- 25 сора 32 по шике 39 данных поступает на входы данных блока 28 синхронизации.

Цифровые сигналы с выходов регистров 2225 по сигналам с дешифратора 26 адреса подаются в шину 39данных, откуда заносят- 30 ся в ОЗУЗЗ, На втором этапе аттенюатор 14 устанавливается в нулевое ослабление, а фазовращатель 15 устанавливается в положение, при котором он вносит фазовый сдвиг, рав- 35 ный x/2. Тогда амплитуда видеоимпульсов на выходах усилителей 10-13 равна:

012 = I U I la1! py„(9)

U22= lUI la2+ b2 e.Q (10)

Озг = IUI la3+ Ь3 И I (11) 40

О42= IUI la4+ Ь4 е"I (12)

Аналогично изложенному выше, величины из выражений (9)-(12) преобразуются в цифровой сигнал и заносятся в ОЗУ 33.

На третьем этапе устанавливают фазов- 45 ращатель 15 в положение, при котором он вносит фазовый сдвиг, равный K Амплитуды сигналов на выходах усилителей 10-13 становятся равными.

О13 = IUI la1l . (13) 50

О23 = I U I la2+ Ь2 e i (14)

033= IUI !аз+ Ь3 е" I (15)

U43= !О! Ia4+ Ь4 е) (16)

Аналогично величины из выражений (13Н16) преобразуются в цифровой сигнал 55 и заносятся в ОЗУ 33, На четвертом этапе фазовращатель 15 устанавливают в положение, при котором он вносит фазовый сдвиг, равный 3/2 д (или

= - z/2). Амплитуды сигналов на выходах усилителей 10-13 равны:

014= !О! Ia1l у (17)

О24 = I Ul la2+ b2e, l (18)

034= IUI !аз+ Ьзе". l (19)

U44= lUI la4+ Ь4е (20)

Величины из выражений (17)-(20) также преобразуются в цифровой код и заносятся в ОЗУ 33.

На пятом этапе фазовращатель 15 вновь устанавливают в положение, при котором он вносит нулевой фазовый сдвиг, к клеммам 40 и 41 подключают исследуемый объект. Амплитуды видеосигналов на выходах усилителей 10-13 становятся равными:

U15= lUI la1l (21)

U25= IUI !аг+ЬгКх! (22)

О35 = I U I аз+ ВЗКх (23)

О45= IОI Iа4+ b4Kxl (24) Эти сигналы преобразуются в цифровой код и заносятся в ОЗУ 33.

На шестом этапе процессор 32 производит вычисление следующих промежуточных величин; (25) (гв) $1

$3—

Сги)

024/014 — 022/012

012 + 024 U14 — 2 021 λ )

034/014 — 032/012

U12 + U34 014-2 03! О» )

044/014 — 042/012

012 + 044 014 — 2 041 λ ) R1

2 (022

2 (032

Яз

2 (042

S1 +R1

П2174211 у $2 +R2

UUwl »

Z3 3 +R3

04 7141 1 (31) (32) (33) Преобразование выражений (34) и (35) путем постановки значений 31, S2, s3, R1, R2, R3 21 22 Z3, 025/О15: О35/О15 О45/О15 иэ

1677655 выражений {1)-(33) приводит к следующим равенствам у= IKxl э!и р (36)

x = I K I соз р,, (37) где I K

А = y +x = х (38)

В = arctg(y/х) = p< (39)

Через ШД 39 и интерфейсный блок 31 индикатора величины А и В, соответствующие измеряемым величинам I Kx l и рх, выводятся на индикатор 30 и считываются оператором.

Из выражений (38} и (39) следует, что измеренные величины А и В не зависят от параметров СВЧ трактов фаэометра и их неидентичности (коэффициенты а1, а2, аэ, а4, Ь1, Ь2, Ьэ, Ь4), следовательно, увеличивается точность измерения и расширяется динамический диапазон радиоимпульсного фазометра.

Получение столь же высокой точности в известном измерителе разности фаэ может быть достигнуто лишь при равенстве I a2 I =

=Ibz 1- I аз I = (Ьз I = la4I,= I b4I и при идеальной работе сумматора и квадратурного ответвителя, что трудно выполнимо.

Формула изобретения

Радиоимпульсный фазометр, содержащий генератор, первый делитель, вход которого подключен к выходу генератора, последовательно подкл оченные к первому выходу первого делителя клеммы для подключения исследуемого объекта, аттенюатор, фазовращатель и второй делитель, последовательно подключенные к второму выходу первого делителя ответвитель и третий делитель, квадратурный ответвитель, входы которого подключены к первым выходам второго и третьего делителей, сумматор, входы которого подключены к вторым выходам второго и третьего делителей, че5 тыре цепи из последовательно соединенных детектора и усилителя, подключенные соответственно к выходам ответвителя, сумматора и двум выходам квадратурного ответвителя, отличающийся тем, что, 10 с целью повышения точности и расширения динамического диапазона, в него введены вычислительно-индикаторный блок, четыре цепи из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и регист15 ра, включенные между выходами соответствующих усилителей и шиной данных вычислительно-индикаторного блока, формирователь импульсов, подключенный к выходу первого усилителя, блок синхрони20 зации, первый вход которогоо подключен к выходу формирователя импульсов, входы данных которого — к шине данных вычислительно-индикаторного блока, а выход — к тактовым входам аналого-цифровых преоб25 раэователей, и дешифратор адреса, выходы которого подключены к управляющим входам регистров и второму входу блока синхронизации, а адресные и управляющие входы — к шине адресов и шине управления

30 вычислительно-индикаторного блока соответственно, причем вычислительно-индикаторный блок содержит процессор, оперативное запоминающее устройство, постоянное запоминающее устройство, ин35 терфейс индикатора и интерфейс передней панели, которые соответственно соединены каждый с шиной данных, шиной адреса и шиной управления, а также содержит индикатор, входы которого соединены с выхода40 ми интерфейса индикатора, и переднюю панель, выходы которой соединены с входами интерфейса передней панели.

1677655

Начало

Ввод величины задержки измерения относительно фронта радиоимпульса

IIycrc

Считывание показаний Aiiii, запоминание значений напряявния при ICr 0

Цуск

Считывание показаний ЛЦЦ, запоминание значений напрякения пРи Кх =.? Гх=и/2 ет

Считывание показаний АЦП, запоминание значений напряяения при Их=1 х

Цуск да

Считывание показаний Aigl,. запоминание значений напряжения при Кх =1 (= ЭЯ /2 счисление промежуточных констант

Цуск HOT

Считывание показаний AIQI

В числение Кх, х

Вывод на индикацию фиг,.2

Составитель Ю.Макаревич

Техред М.Моргентал Корректор М. Максимишинец

Редактор Н. Химчук

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

Заказ 3112 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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