Устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 30,12.77 (21) 2564580/18-09 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 1505.80, Бюллетень ((о 18 (51)М. Kr;.-

С 01 V 3/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК550. 837 (088, 8) Дата опубликования описания 15.05,80 (72) Авторы изобретения

И.Ф.Ремесник, A.Ï.Ñàâèöêèé, В.(1,Студенков и В.И,Юзов

Научно-производственное объединение Геофизика и Красноярский политехнический институт (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АЩ1ЛИТУДЫ И ФАЗЫ

РАДИОСИГНАЛА

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может использоваться при геофизических исследованиях, Известно устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала, включающее измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности, антенного переключателя, соединенного с приемо-передающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход, которого подключен к второму выходу задающего генератора, а также генератора низ- 15 кой частоты, и ретранслятор, содер- жащий последовательно соединенные местный задающий генератор, усилитель мощности, антенный переключат."чь, соединенный с приемо-передающей антен-() ной, приемник и блок автоматической подстройки фазы, выход которого подключен к входу местного задающего генератора (1).

Однако известное устройство имеет низкую точность измерений, Цель изобретения — повышение точности измерений, Для этого в устройстве для рения амплитуды и фазы радиосигнала, 30 включающем и=",ë:åpèòåëüíûé блок, сс= стоящий из последовательно соединенных задающего генератора„ усилителя мощности, антенного переключателя, соединенного с приемо-передающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого подключен к второму выходу эадающ=:го генератора, а также генератора низкой частоты, и ретранслятор, содержащий госледовательно.соединенные местный задающий генератор, усилитель мощности, антенный переключатель, соединенный с приемо-передающей антенной, приемник и блок автоматической подстройки фазы, выход которого подключен к входу местного задающего генератора, в измерительный блок между выходом генератора низкой частоты и вторыми входами антенного переключателя введен коммутатор-формирователь, вторые выходы которого подключены к вторым входам усилителя мощности, а в ретранслятор между вторым выходом блока автоматической подстройки фазы и вторыми входами .антенного переключателя введены по-" следовательно соединенные генератор низкой частоты и коммутатор-формирователь, вторые выходы которого под734592 ключены к усилителю мощности, а третьи — к приемнику, между вторым аыходом местного задающего генератора н вторым входом блока автоматической подстройки фазы введен амплитуднофазовый измеритель, второй вход ко.торого соединен с вторым выходом приемника.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала включает измерительный блок 1, состоящий из последовательно соединенных задаюшего генератора 2, усилителя 3 мощности, антенного переключателя 4, соединенного с приемо-передающей антенной

5, приемника 6 и амплитудно-фазового измерителя 7, второй вход которого подключен к второму выходу задаюшего генератора 2, а также генератора 8 низкой частоты и расположенного между выходом генератора 8 низкой частоты и вторыми входами антенного переключателя 4 коммутатораформирователя 9, вторые выходы которого подключены к вторым входам усилителя 3 мощности, и ретранслятор 10, содержаший последовательно соединен— ные местный задающий генератор 11, усилитель 12 мошности, антенный переключатель 13, соединенный с приемопередаюшей антенной 14, приемник 15 и блок 16 автоматической подстройки фазы, выход которого подключен к входу местного эадаюшего генератора 11, а также расположенные между вторым выходом блока 16 автоматической подстройки фазы и вторыми входами антенного переключателя 13 последовательно соединенные генератор 17 низкой .частоты и коммутатор-формирователь

18, вторые выходы которого подключены к усилителю 12 мошности, а третьи ñ.приемнику 15, и расположенный Между вторым выходом местного эадаюшего генератора 11 и вторым входом блока

16 автоматической подстройки Фазы амплитудно-фазовый измеритель 19, второй вход которого соединен с вторым, выходом приемника 15, Устройство .работает следуюшим образом.

Задаюший генератор 2 вырабатывает непрерывный гармонический сигнал рабочей частоты f который поступает в качестве опорной фазы на амплитудно-фазовый измеритель 7 и одновременно подается на усилитель 3 мошности, в котором, наряду с усилением сигнала до необходимой величины, происходит Формирование прямоугольных импульсов высокочастотного напряжения (пачек ) длительностью, равной 1/4 периода коммутируюшего сигнала частоты f вырабатываемой генератором 8 низкой частоты. В течение первого периода частоты fz работа устройства происходит следую5

65 шим образом. Радиоимпульс через антенный переключатель 4 подается на приемо-передающую антенну 5, где излучается в пространство, пройдя через исследуемую среду, принимается приемо-передаюшей антенной 14 ретранслятора 10, через антенный переключатель 13 попадает в приемник 15, оттуда, усиленный до необходимой матической подстоойки фазы содержаший синхронные детекторы, после чего высокочастотная составляющая сигнала используется для подстройки с точностью до фазы местного задаюшего генератора

11,вырабатывающего гармонический сигнал той же рабочей частоты f . Этот сигнал через усилитель 12 мошности, где он также формируется в пачки, отстоящие во времени от принятого импульса на 1/4 периода частоты f u имеющие ту же длительность, одновременно усиливается, и через антенный переключатель 13 вновь. поступает на приемо-передающую антенну 14 ретранслятора 10, где излучается в пространство. Пройдя вторично через исследуемую среду, сигнал принимается приемо-передающей антенной 5 измерительного блока 1, через антенный перелючатель 4 поступает в приемник

6, .усиливается им и подается на амплитудно-фазовый измеритель 7, в котором осуществляется измерение амплитуды и фазы сигнала, Тракты приема и передачи сигнала в измерительном блоке 1 и в ретрансляторе 10 в период измерения разделены во времени, поскольку усилители

3 и 12 мощности и приемники б и 15 подключаются с помошью антенных переключателей 4 и 13 к приемо-передающим антеннам 5 и 14 поочередно, причем, когда в измерительном блоке 1 включен усилитель 3 мощности, в ретрансляторе 10 связан с приемо-передаюшей антенной 14 приемник 15 и аоборот, формирование импульсов излучения (пачек . .) осушествляется на выходе усилителей 3 и 12 мошности сигнала с коммутаторов-формирователей 9 и 18.

Режим работы антенних переключателей 4 и 13, задаваемый коммутаторамиформирователями 9 и 18, в целом таков, что длительность подключения к приемо-передаюшим антеннам 5 и 14 приемников б и 15 в два раза больше, чем усилителей 3 и 12 мошности.

Благодаря этому в =ледуюшке после измерения полпериода оказываются одновременно подключенными к приемопередаюшей антенне 5 усилитель 3 мощности и приемник 6 в измерительном блоке l,а затем — к приемо-передаюшей .антенне 14 приемник 15: и усилитель

12 мощности в ретрансляторе 10. Усилители 3 и 12 мошности в этот же момент автоматически, импульсами, подаваемыми с соответствуюших коммута734592

Формула изобретения

55 торов-формирователей 9 и 18, переводятся на режим пониженной мошности, чтобы избежать искажений, вызванных большим уровнем сигнала, Регистрируемый в момент такого включения отсчет фазы в амплитудно-фазовом измерителе 7 равен внутреннему фазовому набегу в измерительном блоке 1, включая фазовый сдвиг в приемо-передаюшей антенне 5. Эта величина запоминается в амплитудно-фазовом измерителе 7 и затем, в следуюшие полпериода автоматически вычитается из . суммарного регистрируемого набега фазы вб всем иэмерительно-ретрансляционном тракте.

Аналогичная операция осуществляется в ретрансляторе 10, где,наряду с указанными переключениями, выход приемника 15 переключается с блока

16 автоматической подстройки фазы на амплитудно-фазовый измеритель 19, другой вход которого получает опорный сигнал от местного задающего генератора 11. Показания амплитуднофазового измерителя 19 характеризуют при этом собственный фазовый сдвиг в ретрансляторе 10, включая приемопередаюшую антенну 14, величина которого засылается в эапоминаюшую ячейку блока 16 автоматической подстройки фазы и в последующем вычитается из обшей фазы, навязываемой при ретрансляции местному задающему генератору 11, Все указанные переключения режимов и связей между блоками осуществляются с помощью коммутаторов-формирователей 9 и 18, содержащих делители частоты и элементы логики и вырабатываюших серию импульсов различной длительности и скважности, которые подаются на блоки усилителей 3 и 12 40 мошности, антенные переключатели 4 и 13, а также на приемник 15 в ретрансляторе 10.

Управление коммутатора-формирователями 9 и 18 осуществляется от генераторов 8 и 17 низкой частоты, представляющих собой мультивибраторы, генерируюшие сигналы прямоугольной формы с частотой Й, которая выбрана с таким расчетом, что за время действия радио-импульса в ретрансляторе 10 успевает произойти фазовая автоподстройка, а в измерительном блоке 1 можно произвести измерение.

Для генератора 17 низкой частоты в ретрансляторе 10 предусмотрена синхронизация низкочастотной составляющей от импульса, поступающего с блока 16 автоматической подстройки фазы.

Таким образом, в устройстве собст- ц венные фазовые сдвиги в измерительном блоке 1 и ретрансляторе 10 исключаются из суммарной измеренной величины фазы ретранслированного сигнала.

В результате регистрируется в чистом виде фаза сигнала, прошедшего через исследуемую среду, которая используется в качестве интерпретационного параметра при геоэлектрических исследованиях методом радиоволнового просвечивания. Погрешности измерения фазы, связанные с фаэовой нестабильностью схем во времени, а также с изменением в процессе работы внешних влияний на приемо-передающие антенны 5 и 14 измерительного блока

1 и ретранслятора 10, при этом устраняются.

Погрешность фазовых измерений предлагаемого устройства в два-три раза меньше, чем погрешность известного.

Устройство для измерения амплитуды и фазы рациосигнала, включающее измерительный блок, состояший иэ последовательно соединенных задаюшего генератора, усилителя мощности, антенного переключателя, соединенного с приемо-передающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого подключен к второму выходу задаюшего генератора, а также генератора низкой частоты, и ретранслятор, содержащий последовательно соединенные местный задающий генератор, усилитель мощности, антенный переключатель, соединенный с приемо-передаюшей антенной, приемник и блок автоматически подстройки фазы, выход которого подключен к входу местного задаюшего генератора, о т— личаюшеесятем,что,с целью повышения точности измерений, в измерительный блок между выходом генератора низкой частоты и вторыми входами антенного переключателя введен коммутатбр-формирователь, вторые выходы которого подключены к вторьь; входам усилителя мощности, а в ретранслятор между вторым выходом блока автоматической подстройки фазы и вторыми входами переключателя введены последовательно соединенные генератор низкой частоты и коммутаторформирователь, вторые выходы которого подключены к усилителю мошности, а третьи — к приемнику, между вторым выходом местного эадаюшего генератора и вторым входом блока автоматической подстройки фазы введен амплитудно-фазовый измеритель, второй вход которого соединен с вторым выходом приемника, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 324602, кл, G 01 Ч 3/12, 1970 (прототип) .

734592 ю)

Составитель A.Kóçíåöoâ

Редактор С.Патрушева Техред Ж.Кастелевич Корректор 14,Вигула

Заказ 2217/8 Тираж б49 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП " Патент, г,ужгород, ул.Проектная,4