Устройство для определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения

 

ПИСАНИЕ:

ИЗОБРЕТЕНИЯ

- зл..

Союз Советских

Социалистических

Республик

<111 788042 к лвтовсномь свидитильствь (61) Дополнительное к авт, сеид-ву (22) Заявлено 2302.79 (21) 2728917/18-21 с присоединением заявки Й9 (23) Приоритет

Опубликовано 151280, Бюллетень М4б

Дата опубликования описания 15.12.80 (51)М. Кл.

G 01 R 27/28

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 621. 317..362(088.8) (72) Авторы изобретения

P.Ë. Григорьян, Л.А. Глазков, Ю.A. Скрипник и Н.В. Маслов (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОЧАСТОТНЫХ

ПОГРЕШНОСТЕЙ ШИРОКОПОЛОСНЫ(ДЕЛИТЕЛЕЙ

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к измерению электрических величин и может быть использовано для измерения фазочастотных погрешностей делителей напряжения, аттенюаторон, магазинов затуханий и других ослабляющих устройств.

Фазочастотные погрешности ослабляющих устройств определяют фазочувствительными устройствами непрерывного или периодического сравнения фаэ испытательного и опорного сигналон с выходов контролируемой и эталонной цепей.

Известно компенсационное устройство, содержащее контролируемый и 15 образцовый делители напряжения, фазовращатель и схемы сравнения фаз

Фазовые сдвиги контролируемых делителей измеряют по отношению к образцовому делителю напряжения с помощью 20 фазовращателя (1), Недостаток устройства заключается в том, что отсутствие образцовых фазонесднигающих делителей напряжения для широкого частотного диапаэона25 не позволяет измерять малые фазовые сдвиги широкополосных делителей напряжения .в ыироком диапазоне частот.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемсму является 30 модуля пион ное ус трой с тн о с двойным преобразователем частоты испытательного и опорного сигналов. Оно содержит два перестраинаемых генератора, соединенных с входами перного балансного смесителя, к выходу которого подключен контролируемый:делитель. Фильтры верхних и нижних частот, автоматический переключатель., управляемый низкочастотным импульсным генератороМ, разделяют сигналы суммарной и разностной частот, сформированные на выходе балансного смесителя. Прошедшие через контролируемый делитель напряжения суммарной и разностной частот вторым балансным смесителем преобразуются в напряжения одной частоты, которые избирательно усиливаются и интегрируются.

Это позволяет измерять частотные погрешности делителей с большим коэффициентом деления (2), Недостаток устройства заключается в.потере информации о фазовом сдвиге делителя при интегрировании выпрямленного напряжения второго балансного смесителя н течение двух тактов коммутации, что позволяет измерять только амплитудные погрешности делителей.

788042

Цель изобретения — повышение точности измерения фазовых сдвигов делителей напряжения с большим коэф фициентом деления °

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения фазочастотных погрешностей широкополосных делителей напряжения, содержащее генератор перестраиваемой частоты, генератор фиксированной частоты, первый балансный смеситель, фильтры нижних и верхних частот, ав— томатический переключатель, генератор коммутационных импульсов регулируемой длительности, измеритель длительности импульсов,, контролируемый делитель, второй балансный смеситель, избирательный усилитель, индикатор постоянного тока и два ключа, дополнительно введены первый регулируемый фаэовращатегь, вспомогательный делитель напряжения, амплитудный ограничитель, Я9 второй регулируемый фаэовращатель, третий балансный смеситель и второй фильтр нижних частот, причем первый регулируемый фазовращатель включен между фильтром верхних частот и одним р из входов автоматического переключателя, вспомогательный делитель напряжения включен между вторым балансным смесителем и избирательным усилителем и эашунтирован ключом, к выходу избирательного усилителя подключены последовательно соединенные амплитудный ограничитель, третий балансный смеситель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к индикатору постоянного тока, а второй регулируемый фазовращатель включен между выходом генератора фиксированной частоты и вторым входом третьего балансного смесителя.

На чертеже представлена функцио- 4() нальная схема устройства.

Оно содержит генератор 1 перестраиваемой частоты, генератор фиксированной частоты, первый балансный смеситель 3, фильтр 4 нижних 45 частот, фильтр 5 верхних частот, первый регулируемый фазовращатель 6, автоматический переключатель 7, генератор 8 коммутационных импульсов регулируемой длительности, иэмери- 0 тель 9 длительности импульсов, контролируемыи делитель 10 напряжения, второй балансный смеситель 11, вспомогательный"делитель 12 напряжения, избирательный усилитель 13, амплитудный ограничитель 14, третий балансный смеситель 15, второй регулируемый фазовращатель 16, второй фильтр 17 нижних частот, индикатор

18, ключи 19 и 20 °

Устройство работает следующим 6Î образом.

В исходном положении ключ 19 разомкнут, а ключ 20 замкнут, Колебания цИ генератора 1 перестраиваемой частоты смешивают с колебаниями Ю гене(ратора 2 фиксированной частоты в балансном смесителе 3. На выходе балансного смесителя 3 получают колебания с учетом фазового сдвига М М, 1 обоих генераторов.

Фильтрами 4 нижних частот (частоI та срезаЫ) < а ) выделяют колебания разностной (опорной) частоты

U0 — Ю =Ж . Фильтрами 5 верхних частот (частота среза uu

Автоматический переключатель 7, управляемый импульсным напряжением генератора 8 регулируемой длительности, формирует пакеты колебаний разностной юв и суммарной ю частот длительностью С и C . Частота им1 пульсного напряжениями генератора 8 регулируемой длительности выбирается многим меньше раэностной частоты опорного сигнала (5? <«юо=Ж, — ш) ) и постоянна при изменении длительности коммутационных интервалов (д = — Иг — сопь

,, +

Пакеты колебаний раэностной и суммарной частот поочередно проходят через контролируемый делитель 10, испытывая различную фаэовую задержку, обусловленную параэитными реактивностями делителя.

Ослабленные колебания, полученные на выходе контролируемого делителя

10, смешивают с колебаниями генератора 1 перестраиваемой частоты в балансном смесителе 11.

Один интервал коммутации (смешивание пакета колебаний разностной частоты с колебаниями генератора 1 перестраиваемой частоты) дает сигнал другой интервал коммутации (смешивание пакета колебаний суммарной частоты с колебаниями генератора

1 перестраиваемой частоты) — сигнал н

В течение обоих интервалов коммутации на выходе балансного смесителя

11 образуются колебания одной и той же частоты UD но с различными фазами.

I йэ пре обра зов ан ных с игн алов П -и

И () избирательным усилителем 13, настроенным на фиксированную частоту

+(0U . ., выделяют колебания частоты И которые далее ограничивают по амплир Ф туде ограничителем 14 °

На один вход третьего балансного смесителя 15 поочередно воздействуют

/ ll одночастотные (60 ) сигналы Б„, и U<+ одинаковой амплитуды с разными фазовыми сдвигами. На другой вход баланс ного смесителя 1 5 непрерывно подают гармонический сигнал U генератора 2 фиксированной частоты Ш сдвинутый по фазе на угол g i регулируемый фазовращателем 16 ° 6

Первый и второй интервалы коммута1 ции при смешивании колебаний U< и

788042

cos(,V - - -М )), 16 1$ 1а 6 10)

/I а также Бл4 и Б образуют соответственно сигналы U u U л5 16

Следовательно, чере з второй фильтр

17 нижних частот на индикатор 18 постоянного тока поступают импульсы постоянных напряжений U

47 1т 1 редующиеся с частотой коммутации Я..

Индикатор 18 постоянного тока фиксирует постоянную составляющую

Ц, зависящую от величины и полярности импульсов, соотношения интервалов коммутации C и . Для постоянного периода коммутации

/ » Г» (..= L + 4 = const) имеем

1 1

lf — 5 К U ) 7, 4Т )5 17 2

7 С0$(Ч вЂ” М Ч -Ч +Ч )+

1Ь л 4 10

20 где Я вЂ” крутизна преобразонания

<5 третьего балансного смесителя;

К вЂ” коэффициент передачи второго л7 фильтра нижних частот; фазоные сдвиги соответствуюцих блоков.

Из выражения (1) видно, что показание индикатора 18 постоянного тока зависит от фазовых сдвигов контролируемого делителя 10 на частоте ы) и 30

00 (Ч и II" ), а также фазовых сдни1О 1О гов, вносимых преобразовательными 4 5 %6 3 " 4 °

Иэ выражения (1) следует также, что для измерения фазовых сдвигов 35

М в и Р, необходимо обеспечить р<>еНс>>о Ч 6 1 + 14 4 и 16

Ч 3 — Мн — 5 = (4 Р5 . Для этого в режиме калибровки перед процессом измерения контролируемыи де- 4() литель 10 напряжения шунтируют ключом

19, а вспомогательный делитель 12 напряжения с коэффициентом деления, ранным коэффициенту деления контролируемого делителя 10,вводят в пре образовательный тракт размыканием 45 ключа 20, После этого автоматический переключатель 7 затормаживают в левом по схеме положении и регулируемым фазовращателем 16 устанавливают нулевое пскаэание индикатора 18 посто- 50 янного тока.!

Из значения U исключают фазовый сдвиг контролируемого делителя 10 и вводят в него фазовый сдвиг вспо- 55 могательного делителя 12, затем при= равнивают к нулю, получая условие

М(„-. V — — 44 i 4 = Г (2)

Далее переводят автоматический переключатель 7 н правое по схеме по- ц ложение и регулируемым фазовращателем б вновь устанавливают нулевое показание индикатора 18 постоянного ,тока. Аналогично, если исключить

I Ю фазовый сдвиг << из значения (1 и ввести в него фазовый сдвиг Ч

11 получим условие 16 gg Ч12. (4 6 Т (3)

fi

Затем ключами 19 и 20 вводят и устройство контролируемый 10 и шунтируют вспомогательный 12 делители.

Учитывая результаты калибровки из выражений (2), (3) и приравнивая к нулю выражения (1) для U имеем созЯ + 1т о)+ хсо Л $à. y îjp (4)

Следовательно, использование всйомогательного делителя 12 в режиме калибровки путем регулировки фазовых сдвигов первого и второго фазовраt„-ателей Р и Y исключает неконтролируемые фазовые сдвиги преобразовательных звеньев- М, Ч, Р, У 4

Неизвестный фазовый сднйг вспоглогательного делителя 12, введенный для регулировки, находят следующим образом.

Автоматический переключатель 7 переводят в симметричный режим (=

= 1 = 0,5 T) и регулировкой фазонрацателя 16 устанавливают нулевое показание индикатора 18 постоянного тока. Из выражения (1) при Г

1 имеем

COS(— +М + У +Ч )+СОЗ(—. +Ч +И вЂ” Ч 1=0 (5) 1Õ Мб 10 1 л2. (6 0) После этого автоматический переключатель 7 затормажин ают в правом по схеме положении и дополнительной регулировкои фазовращгтеля 16 вновь ! добив аютс я нулевого показания индикатора 18 постоянного тока. Используя л

U с учетом приращения фгзовоГо сдвига из выраже ния (3), получают

С05(— + Ч + Ч вЂ” I-P +ЛЧ l =P (6)

11 б -10 (6!

1 где и à — дополнительное (нторое) прирацение фазового сдвига регулируемого фазовращателя 16.

Ь ирокополосные делители в рабочем диапазоне частот имеют малые фазовые сдвиги. Поэтому, переходя от cos х к sin х и заменяя Sin X на х, из выражений (4), (5), (6), получают систему уравнений определения фазового сдвига вспомогательного делителя 12 напряжения

1 "2. 10 2. 12 О

; (9) откуда

Ч " (М <+e)-I- (SV -Ь Р,б) (10)

11 2L

Таким образом, значение фазовой погрешности У„1 вспомогательного делителя 12 определяется измерением продолжительности интервалов коммутации 1 и Г измерителем длитель 1 3 ности импульсон 9 и двух приращений

788042 (<, ) б г -2- ((%х+ > «s) а ь с (12; .

"х 1

Перестраивая частоту .генератора 1 от 0 до м,, определяют Фазовые погрешности контролируемого делителя

l0 в диапазоне частот от 0 до 2 И

Расчет погрешностей производят по показаниям измерителя длительности импульсов 9 (Eü„ è С„ ) и шкале регулируемого фазовращателя 16, работающего на одной фиксированной частоте а

Формула изобретения

Устройство для определения фазочастотных погрешностей широкополос40

Фазовых сдвигов gV и 0 М, вносимых регулируемым фаэовращателем 16, который работает на Фиксированной частоте uu . Затем, зная P<, определяют из выражений (7) и (8) погрешности контролируемого делителя

0 .(о" PГО va частотах И0и иИ

Определение погрешностей контролируемого делителя 10 на других частотах не требует новых вычислений фазового сдвига Чц вспомогательного делителя 12, работающего в цепи фиксированной частоты ии, так как можно пользоваться найденным значением погрешности Ч иэ выражения (10) .

Последующие измерения производят регулированием частоты щ„, приводя- 35 щим к изменению раэностной и суммарной частот.

Определение ф и М на новых значениях разностной ио и суммарной ы частотах производят по регулируемому фаэовращател;о 16 с использованием режимов несимметричной и симметричной коммутации с составлением только двух уравнений вида {7) и (8) . Решая их относительно измеряемых фазовых 25 сдвигов и используя значение из вы1 ражения (10), определяют М и О (t„+ а ) V .-2 C„(% +а в (1 )

<0 Т

1 1 30 ных делителей напряжения,, содержащее генератор перестраиваемой частоты, генератор фиксированной частоты, первый балансный смеситель, фильтры нижних и верхних частот, автоматический переключатель, генератор коммутационных импульсов регулируемой длительности, измеритель длительности импульсов, контролируемый делитель,второй балансный смеситель, избирательный усилитель, индикатор постоянного тока и два ключа, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов делителей напряжения с большим коэффициентом деления, в него дополнительно введены первый регулируемый фазовращатель, вспомогательный делитель напряжения, амплитудный ограничитель, второй регулируемый фазовращатель, третий балансный смеситель и второй фильтр нижних частот, причем первый регулируемый фазовращатель включен между фильтром верхних частот и одним из входов автоматического переключателя, вспомогательный делитель напряжения включен Между вторым балансным смесителем и избирательным усилителем и зашунтирован ключом, к выходу избирательного усилителя подключены, последовательно соединенные амплитудный ограничитель, третий балансный смеситель и фильтр нижних частот, выход которого подключен к индикатору постоянного тока, а второй регулируемый фаэовращатель включен между выходом генератора фиксированной частоты и вторым входом третьего балансного смесителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Кушнир Ф.В., Савченко В.Г. и

Верник С.N. Измерения в технике связи. М., Связь, 1976, се .332.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2370684/18-21, кл.G 01 R 27/28,23.06.77 (прототип).

788042

Составитель О. Панчерников

Редактор М. Ткач Техред M.Ïåòêo Корректор В. Синицкая

Заказ 8345/53 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного коь.итета СССР по делам изобретений и открытий

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

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