Электронный фазометр

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсиих

Социапнстических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВ ИТИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид- ву (22) Заявлено 07. 12. 79 (21) 2847983/ 8-21 (51)pA К4т. с присоединением заявки Йо

G 01 R 25/04

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений .н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 15,09,81. Бюллетень ЙЯ 34

i (5Э) УД3(621.317.

° 373 (088 ° 8) Дата опубликования описания 15. 09. 8 1 (72) Авторы изобретения

В. И. Луценко, В.Г. Сергеев и В. И. Ткаче

Харьковский авиационный институт им. Н.Е Жуковского м (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННЫЙ ФАЗОИЕТР

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств и систем измерения разности,.фаз.

Известен фазометр, использующий преобразование частоты информационных сигналов и содержащий согласующие . устройства, по ледовательно соединенные с ними однополосные модуляторы, опорный генератор, фазовый детектор и подавитель амплитудной модуляции 1).

Недостатки данного устройстваручная настройка управляемого фазовращателя, низкая точность измерений вследствие неустранимого дрейфа "нуля" фазовых детекторвв, схем, последующего усиления информационного сигнала, наличия некоторой зоны нечувствительности; определяемой наличием шумов, ограниченной чувствительностью реальных измерителей уровня постоянной составляющей н не позволяющей регистрировать фазовые сдвиги меньше некоторой пороговой . величины.

Известен также фазометр, содержащий блоки согласования, однополосные. модуляторы, опорный генератор, фазовый детектор и подавитель амплитудной модуляции С2а.

Недостатком фазометра является снижение точности измерений разности фаз вследствие использования управляемого калиброванного фазовращателя, точность калибровки которого; и определяет точность измерений.

Цель изобретения — повышение точ- . .íîñòè электронного фазометра.

Поставленная цель достигается тем, что электронный фазометр, содержащий фазовый детектор, опорный генератор, соединенный с первым вхо-дом фазового детектора,,резонансный усилитель, соединенный со вторым входом фазового детектора, первый и второй блоки согласования, выходы которых соединены соответственно .

20 с первыми входами первого и второго однополосных модуляторов, выход первого однополосного модулятора сое,динен с вторым входом второго, а выход второго — с входом подавителя амплитудной модуляции, снабжен перестраиваемьве генератором, линией задержки, третьим и четвертым однополосными модуляторами, причем первый вход третьего однополосного моЗ0 дулятора соединен с выходом подави864181 теля амплитудной модуляции, а выход через резонансный усилитель подсоединен к первому входу четвертого однополосного модулятора и второму входу фазового детектора, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора,выход которого соединен с вторым входом третьего однополосного -модулятора и через линию задержки — с втоI рым входом четвертого однополосного модулятора, выход которого подсоединен к второму входу первого однополосного модулятора.

На чертеже представлена блок-схема электронного фазометра.

Электронный фазометр содержит первый и второй блоки 1 и 2 согласования, первый и второй однополосные модуляторы 3 и 4, блок 5 подавления амплитудной модуляции, третий однополосный модулятор 6, резонансный усилитель 7, четвертый однополосный модулятор 8, фазовый детектор

9, опорный генератор -10, соединенный с перестраиваемым генератором 11,Выход перестраиваемого генератора 11 соединен со вторым входом однополосного модулятора 6 и через линию 12 задержки — со вторым входом однополосного модулятора 8.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на входы блоков 1 и 2 согласования опорного и информационного сигналов и достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 7 в кольце, образованном первым и вторым однополосными модуляторами 3 и 4, блоком 5 подавления амплитудной модуляции, третьим однополосным модулятором 6, резонансным усилителем

7 и четвертым однополосным модулятором 8, возбуждаются автоколебания, поскольку указанное кольцо представляет собой замкнутую систему, которая при выполнении условия баланса фаз и амплитуд становится автогенератором. Предположим, что частота сигнала на выходе резонансного усилителя 7 равна и =шр+Я, где Юр " частота настройки резонансного усилителя 7 и опорного генератора 10.

Частота сигналов на выходе подавителя 5 амплитудной модуляции и на выходе однополосного модулятора 8, отличается от частоты Ю на величину частоты перестраиваемого генератора 11 ц „ „ для выяснения значения частсЬы Я. воспользуемся условиями баланса фаз. В автоколебательной системе может существовать сигнал только такой частоты, при которой выполняется условие равенства g 3 суммарного фазового сдвига, полученного сигналом при прохождении им всего кольца, т.е. блоков 3-8.

Рассмотрим фазовый сдвиг, полученный сигналом,при прохождении им блоков 3 и 4 Ч9 . Подобное включе4 ние однополосных модуляторов (блоков 3 и 4) приводит к тому, что на выходе блока 4 имеется сигнал той же частоты, что и на первом входе блока 3 (если с блоков 1.,и 2 подаются сигналы одной частоты), и фазовый сдвиг выходного сигнала блока 4 равен фазовому сдвигу сигнала с выхода блока 2 по сравнению с сигналом с выхода блока 1.

Таким образом, рассматриваемое включение блоков 3 и 4 осуществляет перенос фазового сдвига между сигналами на выходах блоков 1 и 2 на сигналы на первом входе блока 3 и выходе блока 4.

Будем считать, что блок 5 не вносит фазового сдвига, либо вносит, но постоянный по величине, который можно потом учесть при калибровке фазометра.

Рассмотрим фазовый сдвиг, полученный сигналом при прохождении блоков 6-8. При исключении из рассмотрения резонансного усилителя 7 фазовый сдвиг на выходе блока 8 по отношению к входу блока 6 равен фазовому сдвигу сигнала перестраиваемого генератора 11 на втором входе блока

8 по сравнению с сигналом на втором входе блока 6, а значит фазовый

30 сдвиг равен Ч=ж„„+A g, где (о„,. частота перестрайваемого генератора

11; t A.S — время задержки в линии

12 задержки.

Фазовый сдвиг, вносимый блоком 7;

3$ определяется фазовой характеристикой резонансного усилителя, т.е.

0 — на резонансной частоте <о,п+Чр на частотах, меньших и р, -9 — на частотах, больших и.о; р.

Таким образом, фазовый сдвиг, вносимый блоками 6-8, определяется фаэовым сдвигом сигнала перестраиваемого генератора в линии. задержки и, фазовой характеристикой резонансного усилителя. Общий фазовый сдвиг, по4 лучаемый сигналом при прохождении им всего кольца, равенн= fg g

+Чр > (Я). Значение частоты можно получить, приравняв = 0.Р„.

Предположим, что фазовый сдвиг

50 сигналов на выходах .блоков 1 и 2 равен 0 и что частота перестраиваемого генеРатоРаап =ш 0> пРи которой выполняется соотношение.

55 ð,.щ про и

При выполнении указанных условий в рассматриваемом кольце возникают колебания, и, как следует иэ необходимости выполнения условия баланса фаз, частота сигнала в резонансном

@) усилителе 7 может быть равна только лишь (e (9 >=0). При этом на выходе фазового детектора 9 существует некоторая постоянная составляющая, поддерживающая равенство Юп -= Ю про

45 Если nr в силу каких-то причин 864181 изменилось, т. е. м„ = эвго+ 4 пг> Фа " вый сдвиг, -вносимый блоками 6 и 8 равен 237„+ двп„ „ .. При прежней час. тате сигнала в резонансном усилителе 7 (и условие баланса фаэ в коль0 ! це выполняться уже не будет, т.е.

5 установится некоторая новая частота и +Я., при которой фазовый сдвиг за счет фазовой характеристики peso нансного усилителя скомпенсирует величину ди „t„,Однако так было бы при разомкнутой системе ФАПЧ.При о

° замкнутой же системе изменение час.тоты сигнала на выходе резонансного усилителя приводит к изменению постоянной составляющей на выходе фазового детектора 9 и изменению 15 частоты перестраиваемого генератора 11 таким образом, чтобы шпг вновь стало равно ш пгр при котором частота сигнала в резонансном усилителе вновь станет равной wg . Предполо- Я жим теперь, что стал отличным от 0 измеряемый Фазовый сдвиг, т.е.

Ч,О=Ч 4.40,ПРи частоте перестраиваеМого генератора И<,-р и частбте .сигнала в резонансном усилителе Юо 25 вновь перестает выполняться условие баланса фаз. Частота сигнала в резонансном усилителе стремится измениться, меняется уровень постоянной составляющей на выходе фазового детектора 9, а значит и частота пере- страиваемого генератора 11.

При этом блоки 6 и 8 начнут вно сить какой-то фазовый сдвиг. Очевидно, переходной процесс .завершается и частота сигнала и резонансном усилителе вновь равна изо при изменении частоты перестраиваемого генератора на такую величину а оп, при которой выполняется Равенство Ч„ = " Sg-"- rir n4

В этом случае произойдет компенсация 49 измеряемого фазового сдвига,в кольце и частота сигнала в резонансном усилителе вновь равна ио

Таким образом, значение измеряемого фазового сдвига может быть определено по изменению частоты перестраиваемого генератора относительНо (. и -о .

Предложенное устройство обладает той же чувствительностью к изменению измеряемой разности фаэ, что и известное, но в отличие от последнего в нем не используется калиброван:ный фазовращатель, точность градуировки которого, как правило, не превышает 10 >, что и определяет точностные.воэможности известного фазометра. В предложенном устройстве измеряемая разность фаз преобразуется в изменение частоты сигнала, точность измерения которой может быть значительно выше, что и приводит к увеличению гочности.

Формула изобретения

Электронный фазометр, содержащий фазовый детектор, опорный генератор, соединенный с первым входом Фазового детектора, резонансный усилитель, соединенный со вторым входом фазового детектора, первый и второй блоки согласования, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго оцнополосных модуляторов, выход первого однополосного модулятора соединен с вторым входом второго, а выход второго - с входом подавителя амплитудной модуляции, отличающийся тем, что,с целью повышения точности, он снабжен перестраиваемым генератором, линией задержки, третьим и четвертым однополбсными модуляторами,причем первый вход третьего однополосного модулятора соединен с выходом подавителя амплитудной модуляции, а. выход через резонансный усилитель ! подсоединен к первому входу четвертого однополосного модулятора и второму входу фазового детектора, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора, выход которого соединен с вторым входом третьего однополосного модулятора и через линию задержки - с вторым входом четвертого однополосного .модулятора, выход которого подсоединен к второму входу первого однополосного модулятора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 362256, кл. G 01 R 25/04, 1974.

2..Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2654969, кл. G 01 R 25/04, 1978, 864181

Составитель М. Барашков

Редактор С. Лыжова Техред M. Голинка Корректор С. Щомак ч

„Эаказ 7777/67 . . Tapaa 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППН "Патент", г. уигород, ул. Проектная,4