Способ определения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты

 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерителей фазовых погрешностей активных и пассивных четырехполюсников. Цель изобретения - повышение точности определения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты. Способ заключается в том, что формируют гетеродинный сигнал, опорный сигнал промежуточной частоты двух сигнальных напряжений, частота которых соответственно больше и меньше частоты гетеродинного сигнала на величину промежуточной частоты, преобразуют в анализируемом преобразователе частоты сигнальное напряжение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напряжение промежуточной частоты преобразуют во вспомогательном преобразователе частоты сигнальное напряжение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напряжение промежуточной частоты, измеряют разность фаз между сигналом промежуточной частоты с анализируемого преобразователя частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, измеряют разность между напряжениями промежуточной частоты с анализируемого преобразователя частоты и вспомогательного преобразователя , преобразуют в напряжение промежуточной частоты во вспомогательном преобразователе сигнальное напряжение с частотой, меньшей гетеродинной на величину промежуточной частоты, и измеряют разность фаз между сформированным во вспомогательном преобразователе напряжением промежуточной частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, при этом искомую фазоамплитудную погрешность определяют как полусумму трех измерений . 2 ил. Os Ю а VI VI ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1б91775 Al (я)л G 01 и 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4730385/21 (22) 11.08.89 (46) 15.11.91, Бюл. N. 42 (72) В.И.Потапов, Ю.Б.Судаков и Д.Д.Ширяев (53) 621.317.77(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1126894, кл. G 01 R 25/00, 1982.

Чупров И.И, Измерение частотных характеристик смесителей. Техника средств связи. Вып.4, 1981, с.58, серия Радиоизмерительная техника. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОАМПЛИТУДНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ (57) Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерителей фазовых погрешностей активных и пассивных четы рехполюсни кое. Цель изобретения — повышение точности on ределения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты. Способ заключается в том, что формируют гетеродинный сигнал, опорный сигнал промежуточной частоты двух сигнальных напряжений, частота которых соответственно больше и меньше частоты гетеродинного сигнала на величину промежуточной частоты, преобразуют в

Изобретение относится к фаэоизмерительной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерителей фазовых погрешностей активных и пассивных четырехполюсников, в частности смесителей. анализируемом и реобразователе частоты сигнальное напряжение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напряжение промежуточной частоты преобразуют во вспомогательном преобразователе частоты сигнальное напряжение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напряжение г.ромежуточной частоты, измеряют разность фаэ между сигналом поомежуточной частоты с анализируемого преобразователя частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, иэмеояют разность между напряжениями промежуточной частоты с анализируемого преобразователя частоты и вспомогательного преобразова1еля, преобразуют в напряжение промежуточной частоты во вспомогательном преобразователе сигнальное напряжение с частотой. меньшей гетеродинной на величину промежуточной частоты, и измеряют разность фаз между сформированным во вспомогательном преобра" ователе напряжением промежуточной частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, при этом искомую фазоамплитудную погрешность onределяют как полусумму трех измерений, 2 ил.

Целью изобретения является повышение точности определения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты.

На фиг.1 представлена структурная схема примера устройства, реализующего =no1691775 (2) соб; на фиг.2 структурная схема четырехчастотного генератора 1, Устройство для определения ФАП смесителей содержит четырехчастотный генератор 1, фазовращатель 2, аттенюатор 3, испытуемый и вспомогательный смесители

4 и 5, трехполюсные коммутаторы 6, 7 и 8, низкочастотный фазометр 9.

В устройстве первый выход четырехчастотного генератора 1 соединен с первым входом первого трехполюсного коммутатора 6, выход которого подключен ко входу

aTTåíþaòoðà 3, выход которого соединен с сигнальными входами испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5. Второй выход четырехчастотного генератора 1 через переменный фазовращатель 2 соединен со вторым входом первого трехполюсного коммутатора 6. Вторые (гетеродинные) входы смесителей 4 и 5 соединены с третьим выходом четырехчастотного генератора 1, Четвертый выход четырехчастотного генератора 1 соединен с первыми входами трехполюсных коммутаторов 7 и 8, вторые входы которых соединены с выходами испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 соответственно, а выходы со входами низкочастотного фазометра 9.

Четырехчастотный генератор 1 состоит из НЧ опорного генератора 10, смесителя

11, ВЧ опорного генератора 12, первого и второго фильтров 13 и 14. Выход НЧ опорного генератора 10 соединен с первым входом смесителя 11, а также является четвертым выходом четырехчастотного генератора. Выход ВЧ опорного генератора

12 соединен со вторым входом смесителя

11, а также является третьим выходом четырехчастотного генератора. Выход смесителя 11 соединен со входами фильтров 13 и «4, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами четырехчастотного генератора 1.

Четырехчастотный генератор 1 предназначен для формирования на каждом из четырех выходов следующих сигналов (для упрощения записи амплитудные множители у колебаний опущены): гетеродинного сигнала (ВЫХ.3):

U > = sin (в t + p>), (1) где у1 — начальная фаза колебания; опорного сигнала промежуточной частоты (ВЫХ,4)

Ог- з!и (Qt+ ), где A/2 — начальная фаза колебания; сигнального напряжения частоты (щ+ 0)(ВЫХ,1)

0з = sIn ((м + И) t + +. ), (3) 5

40 где p+ = p + pz + A> + hz

Ai — фазовый сдвиг, вносимый смесителем 11;

Йц — фазовый сдвиг, вносимый фильтром 13, настроенным на частоту (в + Й); сигнального напряжения частоты (m — Q) (ВЫХ.2)

04 = sl A ((И Q) 1 + (/7-) (4) где р- = p> — ущ + Д + Лз .

Ьз — фазовый сдвиг, вносимый фильтром 14, настроенным на частоту (в — Й) .

Трехполюсный коммутатор 6 предназначен для подачи на входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 сигнальных колебаний вида (3) или (4) в зависимости от состояния коммутатора, Трехполюсный коммутатор 7 предназначен для подключения ко входу фазометра

9 либо сигнала с выхода испытуемого смесителя 4, либо опорного колебания ПЧ «ида (2) с четвертого выхода четырехчастотного генератора 1.

Трехполюсный коммутатор 8 предназначен для подключения ко входу фазометра

9 либо сигнала с выхода вспомогательного смесителя 5, либо опорного колебания ПЧ вида (2) с четвертого вьиода четырехчастотного генератора 1, Заметим, что коммутаторы 6,7,8 в зависимости от назначения и условий работы измерительного комплекса, в котором предполагается испольэовать предложенно» устройство, могут быть с электронным или ручным управлением. Предполагается, что коммутаторы 6.7,8 не вносят дополнительных фазовых сдвигов (особенно это относится к коммутатору 6, функционирование которого происходит на высокой частоте) в силу симметричности их эквивалентной схемы.

Переменный аттенюатор 3 является дискретным и его коэффициент передачи принимает и дискретных значений, при которых и производятся измерения ФАП смесителя

Переменный фазовращатель 2 предназначен для обеспечения равенства электрической длины тракта формирования первого и второго сигнальных напряжений на входах испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 на частотах (в + Й) и (в — Q) с учетом возможной фазочастотной зависимости переменного аттенюатора 3. Перед измерениями электрические длины трактов прохождения первого и второго сигнальных колебаний подстраиваются таким обра юм, чтобы выполнялось равенство

rp =p =ф

1 1 (5) 1691775

10

25

40

55 где p - =Аз+ h+>(— ) и p =-Lq +Л,„(— ), а (6) Л„,(+), Ь„,(— ) — фазовые сдвиги, вносимые переменным аттенюатором 3 в сигнальные колебания суммарной (в+ Й) и раэностной (в — Q) частот соответственно, После выравнивания электрических длин трактов на сигнальнь1e входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 в зависимости от положения коммутатора 6 поступают напряжения

U4 = sin ((o) + Й) t + p1 + Р2 + Л1 + Qp) (7)

Us = sin ((в — Ц) t + p1 — р2 + и + Ьр). (8)

Рассмотрим последовательность выполняемых действий в способе.

При подаче на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и

5 напряжения (7) на их выходах формируются колебания проме>куточной частоты (ПЧ), фазы которых имеют вид 0вых1 = Dt + P2 + Л1 + Prp + СМФ1, (9) >вых2 = Qt +Pz + Л1 +(Ртр + СМФ2, (10) где СМФ1 и СФМ2 — фазоамплитудные погрешности испытуемого и вспомогательно го смесителей 4 и 5 при некотором фиксированном поло>кении переменного аттенюатора 3.

При подаче на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и

5 напряжения (8) фазы ПЧ-колебаний на их выходах имеют вид выхз = 2» + pz А1 у. >гр + СМФ1, (11) у>вых4 = Ь2» + P2 Л1 Prp + СМФ2 (12) Измерения фазоамплитудной погрешности испытуемого смесителя 4 произво-. дятся следу1сщим образом.

В первом измерении измеряют разность фаз между ПЧ-напряжением с выхода смесителя 4 вида (9) и опорного колебания

ПЧ вида (2), при этом коммутатор 6 находится в положении, обеспечива,сщем прохождение сигнального напря>кения (7) на входы обоих смесителей 4 и 5.

Результат Ф1 первого измерения очевидно равен

Ф1= CMФ1+ Л1 +(Ртр. (13) Затем, не изменяя поло>кения коммутатора

6, измеряют разность фаз Ф2 между напряжениями ПЧ и выходов испытуемого и вспомогательного смесителей, т е. разность между выражениями (9) и (10);

Ф2 = СМФ1 — СМФ2 (14) Наконец, переключив коммутатор 6 в положение, обеспечивающее прохождение сигнального напряжения вида (8) на входы обоих смесителей, измеряют разность фаз ПЧнапряжений с выхода вспомогательного смесителя 5 и опорным колебанием ПЧ (2).

Результат третьего измерения очевидно равен разности выражений (12) и (2)

Фз = СМ Ф2 — Л1 — P p. (15) В этом положении коммутатора 6 можно провести контрольное измерение разнасти фаз — определить разность выражений (11) и (12), равную (14).

Вычисляя полусумму трех измерений, определяют искомую фазоамплитуднук погрешность испытуемого смесителя

СМФ1= (Ф1+ Ф2+ Фз)/2, (16)

Необходимые для проведения измерений положения коммутаторов 7 и 8 очевидны из указания напряжений, разность фаз между которыми измеряется, Видно, что в итоговое соотношение (16) не входит неизвестная погрешность вспомогательного смеси геля

СМФ2, хотя следует отметить, что из выражен ий (13), (14), (15) может быть та кже оп ределена и величина СМФ2.

Повторяя описанную последователь— ность действий для следующей точки диапазона амплитуд сигнала, задаваемой переменнь м аттенюатором 3, получают фазоамплитудную зависимость испытуемого смесителя 4 в виде

СМФ1 = f (Е), Если предельная гогрешность фазометра схемы измерения составляет 2+: Л,х,, то можно считать, что погрешность измерения фазоамплитудной гогрешности смесителя в одной точке заданного амплитудного диапазона не превышает 1,73 Квх-„

При использовании, например, для измерения разности фаз серийного фазол1етра типа CD К2 — 29, имеющегс предел основной погрешности изм".рения разности фаз + 0,5 в частотном диапазоне до 1000

МГц, пределы погрешности измерения »DAO в предложенном способе равны 0,87 .

Следует еще раэ подчеркнуть, что в предложенном способе собственно измерение разности фаз производится на промежуточной частоте, которая мо><ет быть сделана достаточно низкой, а в этом cr ÷àe, как известно, точностные характеристики .фазовых измерений могут быть eiue повышены.

B качестве вспомогательного смеси геля при реализации предложенного способа может использоваться практически любой смеситель, поскольку к его ФАП не предьявляется никаких требований.

1691775

Формула изобретения

Способ определения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты, заключающийся в том, что формируют гетеродинное напряжение и первое и второе сигнальные напряжения, частота которых соответственно больше и меньше частоты гетеродинного напряжения на величину промежуточной частоты, изменяют в заданном диапазоне амплитуду сигнальных напряжений, преобразуют первое и второе сигнальные напряжения в измерительном канале на промежуточную частоту с помощью гетеродинного напряжения, а также выполняют вспомогательное преобразование частоты и измеряют разность фаз, о тличающийся тем,что,сцелью повышения точности измерения, дополнительно формируют первое опорное напряжение промежуточной частоты, а вспомогательное преобразование частоты производят над гетеродинным напряжением и вторым сигнальным напряжением, в резуль5 тате чего формируют второе опорное напряжение промежуточной частоты, измеряют разность фаз между выходным напряжением промежуточной частоты измерительного канала и первым опорным напряжением

10 промежуточной частоты, измеряют разность фаз между первым и вторым опорными напряжениями промежуточной частоты, а затем измеряют разность фаэ между выходным напряжением промежуточной час15 тоты измерительного канала и вторым опорным напряжением промежуточной частоты, после чего определяют фазоамплитудную погрешность преобразования частоты как полусумму трех упомянутых измерений

20 разности фаз.

Й к.!(и+Р) Ьу 1(юР) Юл.5(э) Зьи (<)

Фл.l

Составитель M.Êàòàíîâà

Редактор M.Ñàìåðõàíîâà Техред M.Mîðãåíòàë Корректор 0 ципле

Заказ 3925 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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