Устройство для измерения фазовых характеристик

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социиелистическив

Республик (((>918882 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву(22) Заявлено 27. 05. 80 (21) 2930029/18-21 (51)М. Кл. с присоединением заявки М

G 01 R 25/00

Гасударственный кетеитет

СССР (23) Приоритет (53) УД К 621. 317. . 373 (088. 8) Опубликовано 07.04.82. Бюллетень М13

Дата опубликования описания 0 . 04 . 82 ио деле(и изобретений и открытий (72) Автор, изобретения

Г,Г. Красиков (71) Заявитель

Томский институт автоматизиров управления и радиоэлектр (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК!

В,(Изобретение "бтносится к радиоизме( рительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов четырехполюсников как в функции собственного вносимого затухания, так и в функции изменения амплитуды на

S их входе.

В измерительной технике нашли применение устройства измерения фазовых характеристик четырехполюсников, построенные на основе обработки AM колебания с подавленной несущей.

Устройства, построенные на основе указанного способа, позволяют прово- дить измерения фазовых сдвигов в широком диапазоне затуханий, вносимых четырехполюсником, с высокой достоверностьюю полученных результатов, в отличие от большинства известных широкополюсных ВЧ фазометров. Посколь.® ку фазоамплитудная погрешность такого измерителя может появиться лишь в области больших значений амплитуды испытательного сигнала за счет перегрузки входного смесителя индикаторной части измерителя.

Известно устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее смесители, модулятор, источники напряжений, индикатор аттенюаторы L1) .

Недостатком его является наличие значительной фазоамплитудной погрешности измерения.

Известно устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее генератор синусоидального сигнала, две системы фазовой автоподстройки частоты, генератора сдвига, удвоитель частоты, установочный и отсчетный фазовращатели, смеситель, селективный усилитель и индикатор нуля (2) .

Однако устройство обладает низкой точностью измерений и ограниченностью динамического диапазона затуханий исследуемь(х четырехполюсников.

Цель изобретения - повышение точности и расширение динамического диапазона.

918882 4 вращатели 2 и 3; первую и вторую систему 4 и 5 фазовой автоподстройки частоты, первый управляемый усилитель 6, первый блок 7 автоматической регулировки амплитуды, сумматор 8, исследуемый четырехполюсник 9, смеситель 10, селективный усилитель 11, синхронный детектор 12, индикатор 13 нуля, второй управляемый усилитель 14, второй блок

15 автоматической регулировки усиы- ления, генератрр 16 синусоидальных е- сигналов, источник 17 эталонного йару- пряжения, дополнительный установочный фазовращатель 18 и удвоитель 19 частоты.

Устройство работает следующим обра г .

Первая система 4 фазовой автоподстройки частоты настроена на час20 тоту

Цель изобретения достигается тем что устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее генератор сдвига, выход которого через последо вательно соединенные установочный и отсчетный фазовращатели соединен с одним из входов первой системы фазовой автоподстройки частоты, другой вход которой подсоединен к одному из входов смесителя и выходу генератора синусоидального напряжения, а в ход - к одному из входов второй сис мы фазовой автоподстройки частоты, д гой вход которой через удвоитель ча тоты соединен с выходом генератора сдвига, исследуемый четырехполюсник, выход которого соединен с другим вхо дом смесителя, выход которого присое динен к входу селективного усилителя и индикатор нуля, снабжено первым и рторым управляемыми усилитеЛями, первым и вторым блоками автоматической регулировки амплитуды, источником эталонного напряжения, синхронным детектором, дополнительным установоч- 25 ным фазовращателем и сумматором, причем вход первого управляемого усилиO теля соединен с выходом второй системы фазовой автоподстройки частоты, а выход через первый блок автомати- З0 ческой регулировки амплитуды соединен с вторым его входом, выход первой системы фазовой автоподстройки частоты соединен с одним из входов второго управляемого усилителя, выход кото35 рого через второй блок автоматичес.кой регулировки амплитуды соединен с другим его входом, установочные входы первого и второго блоков автоматической регулировки амплитуды под- 40 соединены к выходу источника эталонного напряжения, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго управRReMblx усилителей, а выход его под45 соединен к входу исследуемого четырехполасника, выход селективного усилителя и выход генератора сдвига через дополнительный установочный фазоврацатель соединены соответственно с пер50 вым и вторым входами синхронного детектора, выход которого подсоединен к входу индикатора нуля .

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство для измерения фазовых характеристик содержит генератор 1 сдвига, установочный и отсчетный фазоу.+. 2, где (dy — частота генератора 16 синусоидальных сигналов; частота генератора 1 сдвига.

Умножая частоту генератора 1 сдвига на два с помощью удвоителя 19 частоты настраиваем вторую систему

g фазовой автоподстройки частоты на час о у LDо g -Яg =+0 -g

После суммирования сигналов обеих систем фазовой автоподстройки частоты

4 и 5 сумматора 8, на его выходе получим и спытательный си гнал в виде и„= ц„Соя ((M +Q.) t +Ц„-Я+

+ u2 Cos f(N -2)t -Чгс-4р, где ц, 12 — амплитуды боковых составляющих испытательного сигнала;

Ю С - фазовый сдвиг генератора

1 сдвига;

4q - фазовые сдвиги, вносимые установочным или отсчетным;фазовращателями 2 и 3.

После прохождения через исследуемый четырехполюсник 9, испытательный сигнал принимает вид

1ая4 Cos ((04+Й)й +Час — fp+ "< 1+

+ 1 о Cos 1(до- 2 )t -Чгс- ф+" 1 где 1с — коэффициент передачи исследуемого четырехполюсни ка;

Чх - измеряемый фазовый сдвиг.

В результате перемножения сигнала в смесителе 10 с сигналом генератора

16 синусоидальных сигналов, на час918882 б тоте которого проводится измерение фаэовой характеристики, на выходе селективного усилителя 11 выделяется сигнал и амплитуда которого пропорциональна разности фаэ исследуемого четырехполюсника 9 и фаэовращателя

3.

u = k>k< k и Соя (9 <<) Cos(4 t +

+ t c+9) + n(ti, о где k< — коэффи циент преобразования сигнала в смесителе;

k — коэффициент передачи селект тивного усилителя;

Ч вЂ” дополнительный фазовый сдвиг измерительного тракта устройства;

n(t) - внутренние или внешние шумы устройства, представляющие о собой нормальный стационарный процесс с нулевым средним 2и дисперсией и „

Выражение для ивхполучено при условии равенства амплитуд боковых составляющих испытательного сигнала ир, Наконец, после перемножения в синхронном детекторе 12 преобразованного сигнала с:сигналом генератора сдвига, на выходе синхронного детектора вы-

ЗО деляется постоянная составляющая, равная

u = k>k>k,,k uðCos g<- 4) Cos Ч у где k - коэффициент пропорциональности синхронного детектора. З

Иэ выражения для и следует, что постоянная составляющая на выходе детектора равна нулю, когда разность фаз исследуемого четырехполюсника 9 и отсчетного фазовращателя 3 равна 40

+ 7/2 и меняет знак при переходе через ТГ/2.

Включение первого и второго управляемых усилителей,б и 14 на выходе систем фазовой автоподстройки частоты 4 и 5 позволяет поддерживать равенство амплитуд составляющих испытательного сигнала с высокой степенью точности. Регулировка амплитуд боковых составляющих достигается в резуль-50 тате подключения к управляющим входам усилителей первого и второго блоков

7 и 15 автоматической регулировки амплитуды. Величина амплитуды и боковых составляющих на выходе усилителей ss устанавливается по значению амплитуды источника 17 эталонного напряжения, подключенного к блокам 7 и 15 автоматической регулировки амплитуды, которые при отклонении амплитуды на выходе усилителей от и, вырабатывает сигнал ошибки, компенсирующий это откло ение. Меняя значение амплитуды источника 17 эталонного напряжения легко достигается регулировка амплитуды испытательного сигнала на входе исследуемого четырехполюсника 9 и тем самым возможность измерения зависимости фазового сдвига на выходе четырехполюсника от изменения амплитуды сигнала на его входе, т.е. Фаэоамплитудной характеристики.

Порядок измерения фазовых характеристик следующий

Предварительно, путем выравнивания фазовых набегов сигналов на входе синхронного детектора 12 с помощью дополнительного установочного фазоврацателя 18 добиваются максимального показания индикатора 13, при этом

cos - 1, а затем с помощью установочного фазоврацателя 2 выставляют его нулевое значение. После этого включают исследуемый четырехполюсник. Приравнивая значение разности фаз исследуемого четырехполюсника 9 и отсчетного фаэовращателя 3 к W/2 после каждого изменения затухания, вносимого четырехполюсником или после каждогс и.", енения амплитуды испытательного сигнала на входе четырехполюсника, проводят измерение его фазовых характеристик.

Как показывают испытания предлагаемого устройства точность измерения фазовых характеристик выше в 10"40 раз по сравнению с известными устрой ствами.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее генератор сдвига, выход которого через последовательно соединенные установочный и отсчетный фазовращатели соединен с одним из входов первой системы фазовой автоподстройки частоты, другой вход которой подсоединен к одному из входов смесителя и выходу. генератора синусоидального напряжения, а выход - к одному иэ входов второй системы фаэовой автоподстройки частоты, другой вход которой через удвоитель частоты соединен с выходом генератора сдвига, исследуемый четырехполюсник, выход которого соединен

918882

Составитель М. Барашков

Редактор Н. Бобкова Техред М. Гергель Корректор A. ференц

Заказ 2131/28 Тираж 719 Подписное

ВНИИПИ 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 с другим входом смесителя, выход которого присоединен к входу селективного усилителя, и индикатор нуля, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона, оно снабжено первым и вторым управляемы ми усилителями, первым и вторым блоками автоматической регулировки амплитуды, источником эталонного напря- 1О жения, синхронным детектором, дополнительным установочным фазовращателем и сумматором, причем вход первого управляемого усилителя соединен с выходом второй системы фазовой автопод- 15 стройки частоты, а выход через первый блок автоматической регулировки амплитуды соединен с вторым его входом, выход первой системы фазовой автоподстройки частоты соединен с одним из о входов второго управляемого усилителя, выход которого через -второй блок автоматической регулировки амплитуды соединен с другим его входом, установочные входы первого и второго блоков автоматической регулировки амплитуды подсоединены к выходу источника эталонного напряжения, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго управляемых усилителей, а выход его подсоединен к входу исследуемого четырехполюсника, выход селективного усилителя и выход генератора сдвига через дополнительный установочный ,фазовращатель соединены соответственно с первым и вторым входами синхронного детектора, выход которого подсоединен к входу индикатора нуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Проблемы разработки современных методов радиоцепей. Тезисы докладов

Всесоюзного научно-технического совещания. Новосибирск, 1976, с. 38-42, 2. Авторское свидетельство СССР, If 516972, кл. G 01 R 25/00,. 1978.