Способ определения фазоамплитудной погрешности

 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности определения фазоамплитудной погрешности. Способ определения фазоамплитудной погрешности заключается в том, что аттенюатором устанавливают начальное значение ослабления, пропускают через аттенюатор высокочастотный сигнал, частота которого равна частоте аттенюатора, суммируют сигнал рабочей частоты, прошедший через аттенюатор , с неослабленным испытательным сигналом близкой частоты; выделяют низкочастотное напряжение огибающей разностной частоты испытательных сигналов; сравнивают по фазе напряжение огибающей с вспомогательным напряжением разностной частоты испытательных сигналов; компенсируют фазовращателем разность фаз сравниваемых напряжений, меняют местами испытательные сигналы рабочей и близкой частот, суммируют ослабленный испытательный сигнал близкой частоты с неослабленным испытательным сигналом рабочей частоты. Последующие операции, предусмотренные способом, приводятся в описании изобретения. 1 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

1 Ъ бд фь

С В

С) (21) 4809667/21 (22) 02.04.90 (46) 15.05.92. Бюл. М 18 (71) Краснодарский научно-исследовательский институт радиоизмерительной аппаратуры "РИТМ" (72) Р,Л.Григорьян, Ю.А.Скрипник, И,Ю.Скрипник и В.Ф.Егоров (53) 621,317,373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1183917, кл. G 01 R 25/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N 1449927, кл. G 01 R 25/00, 1987, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОАМПЛИТУДНОЙ ПОГРЕШНОСТИ (57) Изобретение относится к фазоизмерительной технике. Цель изобретения— повышение точности определения фазоамплитудной погрешности. Способ определения фазоамплитудной погрешности заключается в том, что аттенюатором устаИзобретение относится к фазоизмерител ьной технике и может быть использовано для определения фазоамплитудной погрешности аттенюаторов, преимущественно для определения погрешностей аттенюаторов, используемых в электронных фазометрах и калибраторах фазы.

Целью изобретения является повышение точности измерения фазоамплитудной погреш ности.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения фазоамплитудной погрешности, Устройство для измерения фазоамплитудной погрешности содержит высокочастотные генераторы 1 и 2 регулируемой

>5U Ä 1734040 А1 навливают начальное значение ослабления, пропускают через аттенюатор высокочастотный сигнал, частота которого равна частоте аттенюатора, суммируют сигнал рабочей частоты, прошедший через аттенюатор, с неослабленным испытательным сигналом близкой частоты; выделяют низкочастотное напряжение огибающей разностной частоты испытательных сигналов; сравнивают по фазе напряжение огибающей с вспомогательным напряжением разностной частоты испытательных сигналов; компенсируют .фазовращателем разность фаз сравниваемых напряжений, меняют местами испытательные сигналы рабочей и близкой частот, суммируют ослабленный испытательный сигнал близкой частоты с неослабленным испытательным сигналом рабочей частоты. Последующие операции, предусмотренные способом, приводятся в описании изобретения. 1 ил. частоты, балансный смеситель 3, согласующие усилители 4,5, переключатели 6 и 7, входной коаксиальный кабель 8, поверяемый аттенюатор 9, выходной коаксиальный кабель 10, опорный коаксиальный кабель 11, детектор 12, включающий высокочастотный диод 13 и нагрузочный резистор 14, низкочастотный избирательный усилитель 15, фильтр 16 нижних частот, установочные фазовращатели 17 и 18, фазометр 19, частотомер 20, сумматор 21 (например, тройник, включающий согласующие резисторы

22 — 24).

Выходы генераторов 1 и 2 соединены с входами смесителя 3 и через усилители 4,5— с противоположными входами переключа1734040

A(t

F= f1 т2 — ЛУ2+ЛР ))" (5) (3) 72)+Pz+ЛP2) телей 6 и 7. К выходу переключателя 6 через кабель 8 подключен аттенюатор. 9, выход которого через кабель 10 соединен с одним входом сумматора 21, выход которого соединен с детектором 12, Выход переключателя 7 через кабель 11 соединен с другим входом сумматора 21. Нагрузочный резистор 14 детектора 12 через усилитель 15 и фазовращатель 18 соединен с одним входом фазометра 19, другой вход которого соединен с входом частотомера 20 и выходом фазовращателя 17, вход которого соединен с выходом фильтра 16, вход которого соединен с выходом смесителя 3.

Способ осуществляют следующим образом.

Устанавливают на выходе генератора 1 рабочую частоту f1 в аттен юаторе 9 устанавливают начальное значение ослабления. На выходе генератора 2 устанавливают.близкую частоту fz, которую выбирают меньше частоты f1 на фиксированное значение низкой частоты

В ысокочастотные исп ытател ьн ые си гналы близких частот:

01 = Um1 cos (2 л f1t + p1); (1)

Uz = Umz cos (2лfzt +pz), (2) где t — текущее время;

Um1, Um2 — амплитуды испытательных сигналов близких частот;

f1, fz — частоты испытательных сигналов близких частот; р1, p2 — начальные фазы испытательных сигналов близких частот, через согласующие усилители 4 и 5 поступают на входы переключателей 6 и 7, При положении переключателей, указанном на чертеже, усиленный усилителем 4 сигнал (1) ослабляется аттенюатором 9 и далее поступает на первый вход тройника 21, сигнал (2) после усиления усилителем 5 непосредственно воздействует на второй вход тройника 21, входные сопротивления которого равны волновым сопротивлениям кабелей 10 и 11, В результате суммирования ослабленного и неослабленного сигналов близких частот на диод 13 воздействует двухчастотный сигнал

Оз =а1 Um1соз (2лf1 (t — т1) +p1 +

+ Лф1 + Лфа) + UmZ СОЯ (2 Л f2 (t где а1 — коэффициент передачи аттенюатора при начальном ослаблении;

Ар1 и Л щ — фазовые сдвиги, вносимые усилителями 4 и 5 и их соединительными

5 кабелями; г1 и т2 — задержки сигналов соответственно в кабелях 8,10 и 11;

Лра — фазовый сдвиг аттенюатора 9 на

„0 --о- 1

Поскольку расстройка F = f1 — fz сигналов (1), (2) мала по сравнению с частотой ((11+ f2)/2), то сигнал (3) можно считать узкополосным. Огибающая такого сигнала может быть представлена в форме

-А1 1+ К +2 К cos (2K(f1 f2) t +ф1 1/ 2) (4)

20 где А1 — амплитуда большего сигнала;

К = Az/A1 — отношение амплитуд суммируемых сигналов; ф1 и 1 — начальные фазы суммированных сигналов.

В рассматриваемом случае К = а и f1—

12 = Р, поэтому огибающая сигнала (3) А1(t) = L41(1 +aÐ +2 аcos (2л F t—

= — 2 х (f1 T1 — f2 + p1 + pz + Л p1—

Огибающую (5) сигнала (3) выделяют детектором 12. Для этого диод 13 выбирают с квадратичной вольт-амперной характеристикой. Низкочастотное напряжение огибающей (5) усиливается избирательным усилителем 15, настроенным на разностную частоту F генераторов 1 и 2. Напряжение на выходе избирательного усилителя 15 с учетом дополнительных фазовых сдвигов

U4 =2 S1QUm1Umz COS (2л Ft—

45 — 2 л, (1 71 — fz тг) +p1 — а +

+ Ap1 +Apа Ap2 + ЛуЬ + Ap4), (6) 50 где S1 — результирующая крутизна преобразования детектора 12 с учетом усиления избирательного усилителя 15;

Лр — фазовый сдвиг, вносимый детек55 TîÐîì 12;

Ap4 — фазовый сдвиг, вносимый усилителем 15.

Одновременно с помощью смесителя 3 и фильтра 16 нижних частот формируется

1734040 где S2 — результирующая крутизна преобразования канала формирования вспомогательного напряжения; 10

Ду5 — фазовый сдвиг, вносимый в этом канале преобразования.

Напряжения V4 и Ug через фазовращатели 17 и 18 поступают на входы фазометра 19, 15

Фазовращателем 17 компенсируют разность фаз по нулевому показанию фазометра 19, изменяя таким образом начальную фазу вспомогательного сигнала (7), В момент компенсации, определяемый 20 по нулевому значению индикатора фазометра 19, выполняется условие

2 Л Ft — 2 К(f1t 1 — f2 ) +

p1 — щ + Д р1 + Д ра + pS — Д р2 Д у4 +

30 где Д Ж и Д pr - фазовые сдвиги, вносимые фазовращателями 18 и 17 соответственно, Условие (8) компенсации выполняется, если фазовращателем 17 вносится фазовый сдвиг 35 (12) Условие (12) компенсации выполняется, 40 если фазовращателем 18 вносится фазовый сдвиг (9) где Дд4 — начальная установка фазовращателя 18.

Переключателями 6 и 7 меняют местами по отношению к аттенюатору 9 испытательные сигналы (1) и (2) рабочей и близкой частот. Суммируют ослабленный испытательный сигнал близкой частоты, прошедший через аттенюатор 9 с неослабленным испытательным сигналом рабочей частоты

55 вспомогательное низкочастотное напряжение разностной частоты

Uq = S2 Um1Um2cos (2лFt+

+ p1 — p2 + Дф ), (7) Д p4 = 2 л Ft + p1 — (Щ + Д p5 + Д Q . (8) Д ф = 2 7г (тг г — М1) +

+ Д р1 + Д ра + Д Р4 h p2 +

+ Дфз+ Д р - h,p., U8 =а 02 cos (2%f2 (— T1+

+ p2 + Д а + Дф21+

+ Um1 сов (2 лf1(с — T1) +p1 + Др1) (10) где Д вЂ” фазовый сдвиг аттенюатора 9 на и частоте f2.

Вторично выделяют низкочастотное напряжение огибающей

Ug — — 2 S1 а О„ц 0„2 сов (2 л Ft +

+ 2 Zt (т2 1 т1 2) + p1 ф2 +

+ДР1 — Ap Ду +Дй+Дp4) (11) где Ду4- фазовый сдвиг, вносимый детектором 12.

Напряжение Ug, прошедшее фазовращатель 18, сравнивают по фазе с напряжением Us, прошедшим фазовращатель 17.

Компенсируют разность фаз по нулевому показанию фазометра 19, изменяя начальную фазу напряжения огибающей (10) фазовращателем 18, В момент компенсации, определяемый по нулевому показанию на индикаторе фазометра 19, выполняется условие

2 2г Ft + 2 л (12 1 — f1 г2) + p1— — p2+ Дp1 — Др — Дp. +

+ Д уЯ + Д p4 + Д у4 = 2 л Ft + p1— — p2 + Д у2 + Д уз + 2 тг (2тг — f 1т1 +

+Дp1 +Дp. +Дp4 — h.р2+ДQ+

Дуб = 2 г(тгтг — Ь1 г1 — f2t1+ f1t2) +

+ Дфа + Дp + Дг)6 — ДP + Дg . (13) Повторно меняют местами по отношению к аттенюатору 9 испытательные сигналы близких частот, переключая переключатели 6 и 7 в исходное положение, указанное на чертеже.

Повторно суммируют ослабленный испытательный сигнал рабочей частоты, прошедший аттенюатор, с неослабленным сигналом близкой частоты (cM. выражение (3)).

Третий раз выделяют низкочастотное напряжение огибающей (см. выражение (6)).

1734040 (14) Лpa + Л а = 2 Лфа (15) Я =2 Qrpa

НапряжЕния U4 и 05 чЕрЕЗ фаЗОвращатели 17 и 18 поступают на входы фазометра

19, Измеряют фазометром фазовый сдвиг между напряжением огибающей и опорным напряжением. С учетом фазовых сдвигов фазовращателей 17 (см. выражение (9) и 18 (см, выражение (13)) по фазометру определяется цифровой код фазового сдвига

N = (2 Л Ft + 2 Л (fztz — f12 1) +

+ P1 — Рг + Л P1 — Л Р, — Л Pz + Л +

+ Лф4 + 2 > (2 2 1г1) 2 л (тгт1 т1т2) + Л pa + Л pa +

+ Л У4 — Л У4 + Л P — 2 л Ft — P1 +

+ уг — Лфь — 2 л (fztz — М1— Ð1 Лфа Лф4 + Л Р2 Л /Ь вЂ” Л уб + Л ) = 2 -г (fz (г — t 1)— — f1 (— rz) )+ h

При выборе суммы электрических длин кабелей 8 и 10, равной электрической длине кабеля 11, задержка, вносимая ими в оба сигнала, будет одинаковой, поэтому т1 = тг. Кроме того, поскольку частоты генераторов 1 и 2 близки между собой и f1 — fz «

f1+ fz

11

2, то фазовые сдвиги Ара и Лр> близки между собой, поэтому в выражении (14) сумму Лр> и Лр> можно заменить удвоен1 ll ным значением, т.е.

Поскольку переключение переключателей 6 и 7 не приводит к изменению рабочей точки на вольт-амперной характеристике диода 13, то фазовый сдвиг, вносимый детектором.12 на частоте F, также не изменяется, поэтому Лу = Лр = Лрз, Из этого следует, что показание фазометра согласно выражению (14) соответствует удвоенному значению фазоамплитудной погрешности поверяемого аттенюатора 9.

Поскольку результат (N) определения фазоамплитудной погрешности (Л р,.) аттенюатора не зависит от ослабления (c) поверяемого аттенюатора, а также уровней (Um1, Um2) испытательных сигналов, фазоамплитудных искажений в детекторе (Л рз), фазочастотных искажений в усилителях (Лр1, Л\щ, Л р4) и фильтре (Л рц), то выражение (15) справедливо для любого шага ослабления.

При необходимости определения фазо-. амплитудной погрешности аттенюатора на другой рабочей частоте генераторы 1 и 2 перестраивают так, чтобы разностная частота оставалась постоянной. Контроль разностной частоты осуществляется по частотомеру 20, Формула изобретения

Способ определения фазоамплитудной погрешности, заключающийся в том, что устанавливают аттенюатором начальное значение ослабления, пропускают через аттенюатор высокочастотный сигнал, частоту которого устанавливают равной рабочей частоте аттенюатора, измеряют фазометром фазовый сдвиг ослабленного аттенюатором сигнала при изменении ослабления аттенюатором с заданным шагом от начального значения до максимального, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности, суммируют ослабленный испытательный сигнал рабочей частоты, прошедший через аттенюатор с неослабленным испытательным сигналом близкой частоты, которую выбирают меньше рабочей на фиксированное значение низкой частоты, выделяют низкочастотное напряжение огибающей рэзностной частоты испытательных сигналов, которое сравнивают по фазе со сформированным вспомогательным напряжением разностной частоты испытательных сигналов, компенсируют фазовращателем разность фаз сравниваемых напряжений, изменяя начальную фазу вспомогательного напряжения, меняют местами по отношению к аттенюатору испытательные сигналы рабочей и близкой частот, суммируют ослабленный испытательный сигнал близкой частоты, прошедший через аттенюатор, с неослабленным испытательным сигналом рабочей частоты, вторично выделяют низкочастотное напряжение огибающей, которое сравнивают по фазе с тем же вспомогательным напряжением, компенсируют фазовращателем разность фаз сравниваемых напряжений, изменяя начальную фазу низ. кочастотного напряжения огибающей, повторно меняют местами по отношению к аттенюатору испытательные сигналы рэбо10

1734040

Составитель А.Старостина

Редактор Т.Лазоренко Техред М,Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 1б68 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 чей и близкой частот, повторно суммируют ослабленный испытательный сигнал рабочей частоты, прошедший через аттенюатор, с неослабленным испытательным сигналом близкой частоты, третий раз выделяют низкочастотное напряжение огибающей, измеряют фазометром фазовый сдвиг между низкочастотным напряжением огибающей и вспомогательным напряжением, при этом показание фазометра соответствует удвоен5 ному значению фазоамплитудной погрешности аттенюатора.