Многозначная мера переменного высокочастотного напряжения

 

О П И С-А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Респубнин

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)М, Кл. а 01 К 19jo2 (22) Заявлено Ю503 78 (21) 2567979/18-21

Ъ с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретений в открытий

Опубликовано 3005.80. Бюллетень № 20 (53) УДН 62 1. 327. 7 (088. 8) Дата опубликования описания 05. 06. 80 (72) Автор изобретения

Г. П. Телитченко (71) Заявитель (54) МНОГОЗНАЧНАЯ МЕРА ПЕРЕМЕННОГО

ВИСОКОЧАСТОТНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к образцовой аппаратуре для воспроизведения переменного высокочастотного напряжения, предназначенной для по- 5 верки средств измерений высокочастотного напряжения, которые широко используются в радиолокации, радионавигации, космической и наземной связи, среднем машиностроении. 10

Известны многозначные меры (калибраторы) переменного высокочастотного напряжения, сод ржащие генератор переменного высокочастотного напряжения, систему стабилизации воспроизводимого 15 этим генератором опорного уровня напряжения и аттеяюатор для расширения воспроизводимых мерой напряжений в область малым уровней относительно, опорного уровня напряжения (1}.

Недостатком укаэанных устройств является то, что погрешность воспроизведения напряжения определяется как погрешностью воспроизведения опорного уровня напряжения и поддержания посто25 янства его во времени, так и погрешностью аттенюатора. Погрешность воспроизведения опорного уровня напряжения (обычно 1 или 10 8) в ширОком диапазоне частот (30-100 МГц) составля-30

2 ет О, 0 3-0, 1%, à его кратковременная нестабильность — 0,001 — О, 003%. Погрешность вносимого аттенюатором ослабления при значении до 70-80 дВ в широком диапазоне частот 130-100 МГц) составляет 0,1-0,3%. Пределы допускаемой погрешности воспроизведения уровней переменного высокочастотного напряжения от О до 80 дБ относительно опорного уровнягсоставляют 0,130,14%, что не обесйечивает в настоя- шее время трвбуемого запаса точности при поверке средств измерений;

- Известна I àêæå многозначная мера переменного высокочастбтного напряже« ния, содержашая последовательно соединенные генератор переменного высокочастотного jнапряжения, усилитель переменного высокочастотного напряжения, блок сравнения, вспомогательный усилитель переменного высокочастотно,го напряжения, блок управления н управляемый делитель, подкжрченный к выходу генератора переменного высоко-частотного напряжения, а также атте нюатор (2}.

Недбстаток известного устройства заключается в том, что погрешность составляет 0,13-0,4% при воспроизведении уровней переменного высокочас"

737847 чателя 4, ко второму входу электромеханического переключателя 4 подсоединен выход усилителя 3 переменного высокочастотногО напряжения, к третьему входу электромеханического переключателя 4 подсоединен один иэ выходов второго блока 9 управления, а другой выход второго блока,9 управления о подсоединен к одному входу селективного нуль-индикатора 13, выход электромеханического.переключателя 4,подсоединен ко входу аттенюатора 5, выход которого подсоединен ко входу измерительного высокочастотного преобразователя 10, выход измерительного высокочастотного преобразователя 10 подсое1$ динен к другому входу селективного нуль-индикатора 13, а выход регулируемого источника 7 постоянного напряжения подсоединен к другому входу блока 8 сравнения.

°, ф Устройство работает следующим образом.

При воспроизведении предлагаемым устройством опорного уровня напряжения сигнал от генератора 2 переменного высокочастотного напряжения по25 ступает на вход усилиФеля 3 переменного высокочастотного напряжения. С выхода усилителя 3 переменного высокочастотного, напряжения сигнал поступает на вход аттенюатора 5 и вход блока

ЗО 8 сравнения. Указатель отсчетного устройства аттенюатора 5 установлен на нулевую отметку, а управляющий сигнал на электромеханический переключатель 4 не подан, и его второй вход

З5 при этом подсоединен прямо к выходу усилителя 3. В блоке 8 сравнения происходит сравнение уровней выходного напряжения усилителя 3 переменного высокочастотного напряжения и опорно- 4О го напряжения определяемого, например, параметрами полупроводникового диода, применяемого в блоке 8 сравнения. С выхода блока 8 сравнения раз- ностный сигнал поступает на вспомогательный усилитель 12 переменного высокочастотного напряжения и далее на блок 11 управления. С выхода блока 11 управления сигнал поступает на управ- ляемый делитель б и, изменяя его коэффициент деления, изменяет уровень о сигнала генератора 2 переменного высокочастотного напряжения. Таким образом, выходное напряжение усилителя

3 переменного высокочастотного напряжения автоматически устанавливаетая

55 равным опорному напряжению и поддерживается постоянным в процессе из- мерения.

При воспроизведении данным устройством уровня напряжения, отличающегототного напряжении от 0 до 80 дВ от- носительно опорного уровня {обычно 1 или 10 В), что не одеапечивает s иастрящее время требуемого запаса по точ ности при поверке средств измерений.

Цель изобретения — повЫаение точно сти многозначных мер переменного высокочастотного напряжения.

Указанная цель достигается тем, чт многозначная мера переменного високо" .частотйого напряжения, содержащая по - следовательно соединенные генератор переменного высокочастотного напряжения, усилитель переменного высоко "частотного напряжения, блок сравне ния, вспомогательный усилитель пере менного высокочастотного напряжения, блок управления и управляемый делитель, подключенный к выходу генератора переменного высокочастотного напряжения, а также аттенюатор, снабжена генератором низкой частоты, элек .тромеханическим переключателем, регулируежм источником постоянногo на пряжения, вторым блоком управления, измЕрительным высокочастотным преобра зОвателем и селективным нуль- индикатором, при этом выход генератора низкой частоты подсоединен к первому входу злектромеханнческого переключателя, ко второму входу электромеханического переключателя подсоединен выход усилителя переменного высо кочастотного напряжения, к третьему . входу электромеханического переключателя подсоединен один из выходов второго блока управления, а другой выход второго блока управления под-" соединен к одиому входу селективного нуль-индикатора, выход электромеханического переключателя подсоединен ко входу аттенюатора, выход которого подсоединен ко входу измерительно

1 го высокочастотного преобразователя, выход измерительного высокочастотного преобразователя подсоединен к другому входу селективного нуль-индикатора, а выход регулируемого источника постоянного напряжения подсоединен к другому входу блока сравнения °

На чертеже представлена блок-схема устройства. .Устройство содержит генератор 1 низкой частоты (например, 1000 Гц), генератор 2 переменного высокочастотного напряжения, усилитель 3 переменного высокочастотного напряжения, электромеханический переключатель 4,. аттенюатор 5, управляемый делитель б, регулируемый источник 7 постоянного напряжения, блок 8 сравнения, второй блок 9 управления, измерительный высокочастотный преобразователь 10, блок 11 управления, вспомогательный усилитель 12 переменного высокочастот ного напряжения; селективный нуль-индикатор 13. Выход генератора 1 низкой частоты подсоединен к первому входу электромеханического переклюЩ ся от опорного, подают управляющий сигнал с одного выхода блока 9 управления на третий вход электромехаиического переключателя 4. В этом" случае опорный уровень напряжения с выg$ хода усилителя 3 переменного -высоко737847 частотного напряжения и сигнал с вы хода генератора 1. низкой частоты по очередно с частотой, например, 7 Гц, поступают на вход аттенюатора 5 посредством электромеханического переключателя 4, при этом указатель отсчетного устройства аттенюатора 5 установлен на нулевую отметку. С выхода аттенюатора 5 сигналы высбкой и низкой частот поступают на вход измерительного высокочастотного преобразОвателя 10, при этом в случае неравенства амплитуд этих сигналов на входе измерительного высокочастотного преобразователя 10 выделяется разностный сигнал, который поступает на один вход селективного нуль-индикатора 13. Частота разностного сигнала соответствует частоте управляющего сигнала, например, 7 Гц, и на нее настроен селективный нуль-индикатор 13. Для повышения разрешающей способности селективный нуль-индикатор 13 содержит фазовый детектор, и опорный по фазе сигнал с .другого выхода блока управления 9 поступает на один вход селективного нуль-индикатора 13. Регулировкой уровня генератора 1 низкой частоты добиваются равенства амплитуд указанных сигналов по нулевому показанию. селективного нуль-индикатора 13. Далее вводят указатель отсчетного устройства аттенюатора 5 на требуемую отметку.

Так как значение ослабления аттенюа/ тора 5 зависит от частоты, то вслед" ствие влияния частотной погрешности уровень переменного высокочастотного напряжения и уровень напряжения низкой частоты на его выкоде будут отличаться на величину данной частотной погрешности, при этом регист,рируют разбаланс по селективному нуль-индикатору 13. Подают сигнал от регулируемого источника 7. постоянного . напряжения на другой вход блока 8 сравнения и изменяют порог срабатывания элемента сравнения например, полупроводникового диода, при этом изменяется уровень опорного переМенного высокочастотного напряжения на входе аттенюатора 5. Изменяют этот уровень до получения нулевого показания на селективном нуль-индикаторе 13, при этом уровень опорного переменного высокочастотного напряжения, поступающего на вход аттенюатора 5, изменяется на величину частотной погрешности этого аттенюатора 5.

Затем снимают управляющий сигнал с другого выхода блока 9 управления, при этом второй вход электромеханического переключателя 4 прямо подсоединен к выходу усилителя 3. Уровень воспроизводимого переменного высокочастотного напряжения на выходе аттенюатора 5 . будет, равен уровню напряжения на его входе, уменьшенному на значение ослабления, установленное на аттенюаторе 5.

Погрешность воспроизведения переменного. высокочастотного напряжения предлагаемым" устройством склады-вается из погрешности воспроизведения и поддержания постоянным в процессе измерений опорного уровня переменного высокочастотного напряжения и погРеййЬсти аттенюатора. В свою очередь, погрешность аттенюатора складывается из погрешности определения значения ослабления на постоянном () токе или низкой частоте (например, 1000 Гц) и частотной погрешности в диапазоне- частот (30-100 МГц). Погрешность воспроизведения опорного уровня переменного высокочастотного

15 напряжения (обычно 1 илн 10 В) в широком диапазоне частот до 30-100 ИГц составляет 0,03-0,1%, а его кратковременная нестабильность 0,001-0,003%, Погрешность определения значения осщ лабления до 70-80 дБ на постоянном токе или низкой частоте (например, 1000 Гц) составляет 0 001-.0„003%. В предлагаемом устройстве погрешность определения значения ослабления до

70-80 дБ аттенюатора 5 в широком диапазоне частот (30-100 ИГц) состоит иэ погрешности, вносимой измерительным высокочастотным преобразователем 10; погрешности, вызванной конечным значением разрешающей способности селекЭ® тивного нуль-индикатора 13; погрешности, вызванной вариацией контактной системы электромеханического переключателя 4; погрешности, вызванной кратковременной нестабильностью гене35 ратора 1 низкой частоты; погрешности, вызванной кратковременной нестабильностью опорного уровня переменного высокочастотного напряжения.

Погрешность, вносимая измеритель40 ным высокочастотным преобразователем

10, носит в основном случайный харак.тер, так как на его вход, при введенном и выведенном ослаблении аттенюатора 5, поступают сигналы одних и, тех же частот, а амплитуды их уравии4- вают по одн у и тому же- селективно у нуль-индикатору 13 в том и другом случаях. При использовании в измеритель ном йысокочастотном преобразователе

10 высокостабильных сверхвысокочас® тотных диодов и резисторов погрешность

:не будет, превышать 0,005-0,01%.

Погрешность, вызванная конечным значением разрешающей способности селективного нуль-индикатора 13, не превышает 0,005% при использовании, например, селективного нановольтметра с нижнйм пределом измерений

, 30 нВ.

Погрешность, вызванная вариацией контактной системы электромехани-ческого переключателя 4, не превышает

0,005% при использовании, например, высокочастотных реле с эолочено-палл

45 дированными контактами .

737847

Формула изобретения

Погрешность, вызванная кратковременной нестабильностью генератора 1 ниsкой частоты, составляет 0,005О, 001%. .: Погрешность, вызванная кратковременной нестабильностью опорного уровня переменного высокочастотного напряжения, составляет 0,001-,0,0033.

Таким образом, пределы допускаемой погрешности при введении коррекции опорного уровня напряжения на величину частотной погрешности, вносимой аттенюатором 5, не превышает 0,010,02%.

Следовательно, погрешность предлагаемого устройства не превышает 0,040,12% при воспроизведении уровней переменного высокочастотного напря- жения от О до 80 дБ относительно ойорного уровня (обычно 1 или 10 8), что на полпорядка превышает по, точности известные устройства.

Многозначная мера переменного высокочастотного напряжения, содержащая последовательно соединей ные ге нератор переменного высокочастотного напряжения, .усилитель переменного высокочастотного напряжения, блок сравнения, вспомогательный усилитель переменного высокочастотного напряжения, блок управления. и управляемый делитель, подключенный к выходу генератора переменного высокочастотного напряжения, а также аттенюатор, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точчости, она снабжена генератором низкой частоты, электромеханическим переключателем, регулируеьыч источником постоянного напряжения, вторым блоком управления, измерительным высокочастотным преобразователем и селективным нуль-индикатором, при этом выход гЕнератора низкой частоты подсоединен к первому входу электромеханического переключателя, ко второму входу электромеханического переключателя подсоединен выход усилителя переменного высокочастотного напряжения, к третьему входу электромеханического переключателя подсоединен один из выходов второ1$ го блока управления, а другой выход второго блока управления подсоединен к одному входу селективного нуль-индикатора, выход электромеханическо го переключателя подсоединен ко входу

Щ аттенюатбра, выход которого подсоединен ко входу измерительного высокочастотного преобразователя, выход измерительного высокочастотнОго преобразователя подсоединен к другому входу селективного нуль-индикатора; а выход регулируемого источника постоянного напряжения подсоединен к другому входу блока сравнения.

Ис точники инФормации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Генератор-калибратор ГК-6.— Известия Томского политехнического института, т. 231, 1971, с. 32-38, 2. Патент CMA Р 3248642, кл. С? 323-21, 1966 (прототип) .

ЦНИИПИ Заказ 2563/7

Тираж 1019 Поу1п сное

Филиал ППП Патент, г.Ужгород,ул.Проектная,4