Автоматический четырехдетекторный измеритель полных сопротивлений
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 120980 (21) 2981365/18-21 (5ф } М. ЙЛ 3 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет
G R 27/02
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий
Опубликовано 070482 Бюллетень ¹ 13 ($3) УДК б21.317. .33(088.8) Дата опубликования описания 070482
Г ° А.Дейнега и В.И.Чер (72) Авторы изобретения
Отделение Всесоюзного научно проектно-конструкторского н института нсточнико (71) Заявитель (54} АВТОМАТИЧЕСКИЙ ЧЕТЫРЕХДЕТЕКТОРНЫЙ
ИЗМЕРИТЕЛЬ ПОЛНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ
Изобретение относится к радио- и электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения полных сопротивлений двухполюсников, например преобразователей электрических сигналов, в диапазоне длинных, средних, коротких и ультракоротких волн.
Известен автоматический четырехдетекторный измеритель полных сопротивлений в диапазоне сверхвысоких частот, содержащий четырехзондовую линию, в которой зонды расположены на расстоянии 1/8 средней длины волны друг от друга, четыре детектора с квадратичными характеристи- . ками, четыре фильтра нижних частот, два вычитающих каскада, электронно« лучевой индикатор и генератор перестраиваемой частоты со схемпй стабилизации уровня сигнала (1).
Недостатком известного измерителя является то, что он имеет узкую рабочую полосу частот (5 - 10Ъ) и не применим в диапазоне низких частот из-за возрастания длин волн и соответственно габаритов четырехзондовой линии. Кроме того, в плоскости входных разъемов начальйый фазовый сдвиг не равен нулю, что требует введения
1 поправок в результаты измерений на каждой частоте и снижает эффективность прибора как автоматического измерителя.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является автоматический четырехдетекторный измеритель полных сопротивлений, содержащий генератор перестраиваемой частоты с подключенным к нему опорным сопротивлением, равным волновому сопротивлению линии передачи, второй вывод сопротивления подключен к разьему с исследуемлидвухполюсникоми к катодам четырех детекторов, аноды которых через фазосдвигающие блоки соединены с выходом генератора перестраиваемой частоты, который в свою очередь соединен через детектор с входом, а через резисторы делителей напряжения — с входами вычитающнх блоков, выходы которых соединены.с входами осциллографического индикатора.
Этот измеритель имеет, Малые габариты, возможность работы в диапазоне низких частот, а также отсутствие фазовых искажений — плоскость отсчета фазы приведена к плоскости разъема для подключения двухполюсника (2j .
918885
Однако известное устройство обладает относительной сложностью схемы фаэирования опорных сигналов, узкополосностью и, как следствие, значительной погрешностью в более широком диапазоне частот, так, погрешности 5 порядка 53 по амплитуде и 5 по фазе коэффициента отражения могут быть получены лишь в 10 - 15%,полосе частот. В диапазоне 10 -30 МГц погрешности достигают значительных вели- 0 чин; 15% по модулю и 15 по фазе. Это и является причиной ограничительного применения подобных устройств.
Цель изобретения — увеличение широкополосности и повышение точности 15 измерения полных сопротивлений в диапазоне длинных, средних, коротких и ультракороткйх волн.
Поставленная цель достигается тем, что в автоматический измеритель полных сопротивлений, содержащий ге- 20 нератор перестраиваемой частоты, выход которого через блок стабилизации соединен с его входом, а через опорный резистор соединен с входами четырех детекторов:и с разъемом для 25 подключения исследуемого двухполюсника, выходы третьего и четвертого детекторов соединены через фазосдви" гающне, блоки с выходом генератора перестраиваемой частоты, а через ре- ЗО зисторы делителей напряжения с входами второго вычитающего блока, выходы первого н второго детекторов через резисторы соответствующих делителей напряжения соединены с вхо- 35 дами первого вычитающего блока, выходы вычитающих блоков соединены с соответствующими входами осциллограФического индикатора, введен. блок автоподстройки Фазы, входы которого сое- 40 динены с вторыми выходами фаэосдвигающих блоков, а выход - с вхбдами фазосдвигающих блоков, причем выход первого детектора соединен с корпусом (землей), выход второго детектора соединен с выходом генератора перестраиваемой частоты.
Кроме того, блок автоподстройки фазы содержит два детекторных датчика, операционный усилитель, регулируемый источник напряжения, дроссель, причем управляемый вход регулируемого источника напряжения соединен с выходом операционного усилителя, дифферен-. циальные входы которого через детекторные датчики соединены! с входами блока автоподстройки фазы, к выходу которого через дроссель подключен выход регулируемого источника напряжения.
На чертеже представлена блок-схе- gj ма автоматического четырехдетекторного измерителя полных сопротивлений.
Измеритель содержит генератор 1
-перестраиваемой частоты, опорный.резистор 2, разъем 3 для подключения Ф5 исследуемого двухполюсника 4, детек- торы 5 - 8, Фазосдвигающие блоки 9 и 10, блок 11 автоподстройки фазы, вычитающие блоки 12 и 13, осциллографический индикатор 14, блок. 15 стабилизации, делители 16 - 19 напряжения, являющиеся нагрузками детек» торов 5 - 8.
Блок 11 автоподстройки фазы содержит два детекторных датчика 20 и 21, операционный усилитель 22, регулируемый источник 23 напряжения, дрос" сель 24.
Фазосдвигающие.блоки 9 и 10 содержат варикапы 25 и 26 и резисторы
27 и 28.
Устройство работает следующим образом.
Сигнал вида 2 Uosinut, где 2U, - амплитуда;
u> - круговая частота; время, с генератора 1 перестраиваемой частоты через опорный резистор 2 поступает на разъем 3 и исследуемый двухполюсник 4. На разъеме 3. получается напряжение, равное сумме падающей волны U sinuut и отраженной волны
qU,sin(t + 9), т где P — модуль коэффициента отражения напряжения, исследуемого двухполюсника 4;
Ч- фаза коэффициента отражения.
Таким образом, на катоды детекторов 5 - 8 поступают сигналы
U, s inst + p U, sin (et + Ч ) °
На аноде детектора б напряжение такое же, как и на выходе генератора 1 перестраиваемой частоты, т.е.
U = 2U Так как модули к эффициентов передачи фазосдвигающнх блоков 9 и 10, обеспечивающих фазовый сдвиг в 45, равны й/2, то на аноде детектора 7 имеем напряжение U> = 420 sin (vent — 45 ), а на аноде деректора 8 напряжение U8 = f2 Uosin(u)t + 45 ) ° Суммарные сигналы, воздействующие на детекторы 5 — 8 имеют вил = Uosin@t + f U>sin(4t + f ) э — (,э .п + fU+sin(dt + Y)— 2U,sinQt ц - 0,sin4t + gUzsin(t + ) - (1) 2 sin(&t - 45 ) U. sinet + . fUðsin pt + ) 8 Г2 sin(gt + 45 ). Здесь знаки "минус" поставлены в связи с тем, что результат воздействия напряжений, приложенных к анодам детекторов 5 - 8, противоположен результату воздействия напряжений, приложенных к их катодам ° 918885 После квадратичного детектирования получаем напряжения на нагрузках де текторов 5 - 8. П = КU (1+ + 2f cosÓ) U9ñ = Ку Б»(1 + f - 2 f соВУ ) (2) U« = KýU, (1 + f - 2Г sinЧ) U»» = К U (1 + f » + 2 sin9) где Кщ — коэффициент передачи детек, торов 5 - 8. На выходах вычитающих блоков 12 и 13 получаем сигналы Uq = Кцр ° K) - Uo - 4)cos 9 = К ф (Я5 П Ь ПХ = Ку = К ° Uо 41sin f= (Ъ) Кцс (U)g —, П p ), где К - коэффициент передачи вы- !5 1 читающих блоков 12 и 13. После подачи сигналов (3) иа осциллографический индикатор 14, полу-. чаем на экране световое пятно, отклонение которого от центра трубки характеризует модуль коэффициента отражения, а угол отклонения-радиус вектора от вертикали (Ч и м ) - фазу / коэффи цента отражения. При этом: R =. U + Uô = 4K К ° Кц U У 75 Чи м. = arctg U»/Uy где Ku — чувствительность осциллографического индикатора 14. Блок 11 автоподстройки фазы стремится к поддержанию такого напряжения30 на варикапах 25 и 26, при котором разница между сигналами на выходах детекторных датчиков 20 и 21 близка к нулю. Но это возможно только при единственном условии, когда сдвиг. 35 фаз фазосдвигающих блоков 9 и 10 ра- ° 0 ° t вен соответственно — 45 и + 45 Таким образом, если сигналы с фазосдвигающих блоков 9 и 10 не равны друг другу по амплитуде, то их разность усилена операционным усили- 40 телем 22 и поступает на регулируемый источник 23 напряжения, который вырабатывает такое напряжение смей ения на варикапы 25 и 26, что изменение величины их емкости приводит к вырав-45 ниванию по амплитуде сигналов, снимаемых с фазосдвигающих блоков 9 и 10, т.е. сигнал, поступающий с азосдвигающего блока 9 на анод детектора 7, сдвинут на — 45 относительно 50 выходного..напряжения генератора i, а сигнал, поступающий с фаэосдвигающего блока 10 на анод детектора 8, сдвинут на + 45». Формула изобретения Источники ин формации, принятые во внимание при экспертизе SamueI A.L. The OsciIIograph 4 Probe Method of Measuring VSWP Proc. (ЖЕ, 35, 1279, 1974. 2. Smith Н. Chart Ampedance PIotter. BuIIetins 60-3, 61-6, DieIectric Products Engineering Company (прототип). Так как коэффициент перекрытия емкости варикапов 25 и .26 может быть равным 3-4, то и коэффициент перекрытия диапазона частот измерителя может быть таким же, причем методическая погрешность измерения во всем 60 диапазоне частот стремится к нулю. Измеритель может быть испойьзовай в диапазоне длинных, средних корот" ких и ультракоротких волн. 1.. Автоматический четырехдетекторный измеритель полных сопротивлений, содержащий генератор перестраиваемой частоты, выход которого через блок стабилизации соединен с его входом, а через опорный резистор соединен с входами четырех детекторов и с разъемом для подключения исследуемого двухполюсника, выходы третьего и четвертого детекторов соединены через фазосдвигающие блоки с выходом генератора перестраиваемой частоты, а чеРез резисторы делителей напряжения с входами sroporo вычитающего блока, выходы первого и второго детекторов через резисторы соответствующих делителей напряжения соединены с входами первого вычитающего блока, выходы вычитающих блоков соединены с .соответствующими входами -осциллографического индикатора, отличающийся тем, что, с целью увеличения широкополосности и повышения точности измерения, в него введен блок автоподстройки фазы, входы которого соединены с вторыми выходами фазосдвигающих блоков, а выход — с входами фазосдвигающих блоков, причем выход первого детектора соединен с корпусом (землей), выход второго детектора соединен с выходом генератора перестраиваемой частоты. 2. Измеритель сопротивлений по п.1, отличающийся тем, что блок автоподстройки фазы содержит два детекторных датчика, операционный усилитель, регулируемый источник напряжения, дроссель, причем управляемый вход регулируемого источника напряжения соединен с выходом операционного усилителя, дифференциальные входы которого через детекторные датчики соединены с входами блока автоподстройки фазы, к выходу которого через, россель подключен выход регулируемого источника напряЖения. Составитель Л.ФОмина Редактор Н.Бобкова Техред М. ГергельКорректор М.Демчик Заказ 2132/29 Тираж 719 Подлисное ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по орлам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент i . r. Ужгород, ул. Проектная, 4
