Устройство для измерения фазы

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.06.79 (21) 2780332/18-21 {%1) М. КП.

G01 R 25/00

G01 R 29/06 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по лелаи изобретений н открытий

Опубликовано 2302В3 Бюллетень № 7

{S3l УДК 621.317:. . 7 91 (088. 8) Дата опубликования описания 23.02.83 72) Авторы изобретения

В.И.Гвоздев, В.П.Горбатов и A.B.Íèêèòèí (71) Заявитель (54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ

Иэобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов и фаэовой модуляции исследуемых сигналов.

Известно устройство для измерения девиации частоты t èíäåêñà модуляции), содержащее преобразователь частоты, синхронный преобразователь частоты с †„ g селектором частоты с селектором частоты модуляции, кварцевый фильтр, настроенный на среднюю промежуточную частоту, фазовращателв, усилитель низкой частоты и вольтметр переменного напряжения 1 .

Недостатком устройства является сложность и невозможность использования фазового.сдвига.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является фаэоизмерительное устройство, содержащее модулятор, модулирующий генератор, сумматор, преобразователь частоты, усилитель, амплитудный детек.тор, частотный детектор и индикатор 2).

Недостатком известного техничес.кого решения является его непригодность для измерения индекса модуляции фаэомодулированного сигнала.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей за счет измерения также и индекса модуляции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазы, содержащее модулятор, сигнальный вход которого является входом исследуемого сигнала, управляющий вход модулятора подключен к выходу модулирующего генератора, сумматор, первый вход которого является входом опорного сигнала, а выход соединен с входом амплитудного дедектора через последовательно включенные преобразователь частоты и усилитель, введены фаэовращатель, подключенный своим входом к выходу модулятора, а выходом к второму входу сумматора, и синхронный преобразователь частоты, входы которого подсоединены к выходу модулирующего генератора и амплитудного детектора соответственно, а выход — к измерителю постоянного напряжения.

На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения фазы.

Устройство содержит последовательно соединенные модулирующий генератор 1, модулятор 2 (например

998972 фазовый или балансный), фазовращатель 3, сумматор 4, преобразователь

5 частоты, усилитель б, амплитудный детектор 7, синхронный преобразователь 8 частоты и измеритель 9 постоянного напряжения. модулирующий re- 5 нератор 1 дополнительно соединен с гетеродинным входом синхронного преобразователя частоты 8.

При измерениях индексов модуляции устройство работает следующим образом.

На второй вход сумматора 4 через вход Т от источника опорного сигнала поступает немодулированный сигнал

U 6»nuit, а на вход модулятора

2 через вход П от источника исследуемого сигнала - сигнал, модулированный по фазе Uq =О» Йи Мо 1+»и„МиРЦ где

m — исследуемый индекс фазовой модуляции. Этот сигнал в модуляторе 2, 20 если используется фазовый модулятор, дополнительно модулируется по фазе сигналом генератора 1 с частотой

Q ((Q. и далее после сдвига по аэе в фаэовращателе 3 на величину Yg по- 25 дается на первый вход сумматора 4 в виде напряжения Оэ-0„ss»»furо4+ 9(t)1, где 8(t)=V<+»»»„Ми й.»Ь+»»» 61и 4. В сумматоре 4 сигналы О„ и О суммируются и далее после переноса на ЗО промежуточную частоту Q. «в преобразователе 5 частот и усиления в усилителе б детектируются амплитудным детектором 7.

Суммарный сигнал на входе ампли-. З5 тудного детектора равен

С =«},«1«R 4tU s

40 г .где U<(6) =K„U„4+2 — "" соэ9(Ц4

04

4„1 . амплитуда суммарного сигнала, представляет собой колебание промежуточ- 45 ной частоты, модулированное по фазе и амплитуде.

На выходе амплитудного детектора

7 суммарный сигнал 04 при условии

О1>> Оэ преобразуется к видуО к»кг0э 50

«со Я (+), где К - коэффициент передачи амплитудного детектора, Низкочастотное сложное колебание (}<, состоящее иэ суммы гармоник двух частоти ? »иЯ », где и и m — целые числа, включая О, может быть записано в,форме

0 -К„К О сов(Ч,+»и„авиа„K+vn,а<иg. )

= к„к О }}Э„(»и„ло(»и,)соз,-2. юоL» )Л.(и,.)" к61и9 яи Rgt+ 23о(»и ) 3 (<)cos 9 соз 2k+--+

+ 23о (»»»2) 3q (»»» ) s<»»9s»»» Яф+23„(»ит)31(»и ) сбз

"fcOS(.k,+Ay)t-с0В(й„-й,)С5+П„(»и„)З (» )вМ

«Ы1И (Q„+29. )Ь+ В1и (91 ЯЯ )t 3+... ) где 3„(»и„), Эи (»»» ) — функции Бесселя первого рода.

Синхронный преобразователь 8 частоты с помощью сигнала генератора 1 частоты Я из этого сложного сигнала фильтрует только одну составлякщую с частотой Q. в виде постоянного напряжения

О,-гк К к u,s1 ч э (,. )Э (» зависящее от величины исследуемого индекса модуляции m, где К вЂ” коэффициент передачи синх-: ронного детектора, о(»»»1) — функция Бесселя первого рода нулевого порядка, 3,(»»»,)- функция Бесселя первого рода первого порядка.

В процессе настройки измерительного устройства на максимальную чувствительность измерения индекса модуи», индекс модуляции m фазовом модуляторе 2 и сдвиг фазы

Ф» в фаэовращателе 4 устанавливаются фиксированными и такими, чтобы каждая из функций 3 (»»» ) и Б »» приняли максимальное значение, т. е. m

А — 2, а,«}э = — (2n + 1), где n — целые числа, включая О.

В этом случае выходное напряжение на выходе синхронного преобразователя 8 частоты при n = 1, - Ъ|/2, 0 =2.К К кэОэЭ (2)Зо (e„) пропорциональное функции Бесселя

J (»»»„)oò одной переменной m служит мерой измерения исследуемого индекса модуляции m

При иэмеренйях угла сдвига фаз в исследуемом сигнале устройство работает следующим образом.

На второй вход сумматора 4 через вход 1 от источника опорного сигнала поступает гармоническое колебание беэ сдвига фазыО =Офи(ер,а на высокочастотный вход модулятора 2 через вход Н от источника исследуемого сигнала гармоническое колебание со сдвигом фазы О,=О,фи («Ро +9,), .где Ч,— исследуемый сдвйг фаз . Этот сигнал в модуляторе 2, если используется фазовый модулятор, дополчительно модулируется по фазе сигналом генератора 1 с частотой Я и далее после сдвига по фазе в фазовращателе

3 на величину Ф подается на первый вход сумматора 4 в виде напряжения

Мъ=Оз»и у оЪ+ Q(t) ) ° где 8(t) = 9+9»-Мяиий

В сумматоре 4 сигналы О и Оэ суммируются и далее после переноса на промежуточную частоту Ау4 в преобразователе 5 частоты и усиления в усилителе 6 детектируется амплитудным детектором 7. Суммарный сигнал на входе амплитудного детектора 7

998972

Формула изобретения

S преобраауется к видуЦ --К„ффиЯ„+й) Sic Ц3.„ +9(),где К, — коэффициент передачи преобразователя частоты 5 и усилителя б, а на выходе при условии

Я,»() к виДУ ()б K

Сигнал (), образованный на выходе амплитудйого детектора 7, пред.ставляет собой колебание, состоящее иэ суммы гармоник с частотами

nQ.<, где,п . - целые числа, включая О. Синхронный преобразователь

8 частоты, как и в случае измерения, индексов модуляции m< с помощью сигнала генератора 1.частоты Q 15

as этого сложного сигнала фильтруют только одну составлякщую с частотой Rg, которая и выделяется в виде постоянного напряжения

0 = К К К И s (94" à)3 (х), б 1 Я. Ъ 3 зависящего от величины исследуемого сдвига фазы ф„, где К > — коэффициент передачи синхронного детектора, а ф () — функция Бесселя первого рода первого порядка.

1 В процессе настройки устройства на максимальную, чувствительность измерения сдвига фазы % индекс модуляции m в фазовом модуляторе 2 усй танавливается фиксиров аиным, как и в режиме измерения индексов модуляции щ„, равным 2, т.е. ш,„ = 2, а величина сдвига фазы Ч< за счет фаэовращателя 3 равной одному из фиксированный эначенийЖп, где п — целые числа, включая- О.

В этом случае выходное напряжение

V на выходе синхронного.преобразователя 8 частоты 06= 2К К К З(2)9е},при 40 п = 1,Ч =, пропорциональное сину.— .соидальной функции от одной переменной в, служит мерой измерения, 1 исследуемого сдвига фаз 9q

Точность измерения индексов моду- 45 ляции и сдвигов фазы в исследуемых сигналах в предлагаемом измерителе определяется в основном классом точности измерителя 9 постоянного напряжения и не превышает 1 дб.

При использовании предлагаемого устройства для измерения модуляции фазовых шумов усилителей в качестве модулятора может быть использован балансный модулятор с фильтром на выходе, настроенным на одну иэ боковых составлякщих. При -этом частота генератора располагается выше диапазона модулирующих частот, Измерение уровня модуляционных фазовых шумов в разных точках диапазона производится с помощью низкочастотного анализатора спектра, подключенного к выходу устройства.

Устройство для измерения фазы, содержащее, модулятор, сигнальный вход которого является входом исследуемого сигнала, управлякщий вход модулятора подключен к выходу модулирукщего генератора, сумматор, первый вход которого является входом опорного сигнала,а выходсоединен с входом амплитудногодетектора через последовательно. включенныепреобраэователь частоты иусилитель, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных всзможностей за счет измерения также и индекса модуляции, в устройство введены фазовращатель, подключенный своим входом к выходу модулятора, а выходом — к второму входу сумматора, и синхрбнный преобразователь частоты, входы которого подсоединены к выходу модулирующего генератора и амплитудного детектора соответственно, а выход к измерителю постоянного напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 418814, кл. G 01 R 29/Об, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР ,9 243731, кл 6 01 R 25/ОО, 1967

: (прототип) .

ВНИИПИ Заказ 1149/68 Тираж 708 Подписное

Филиал ППП Патент, r-.Óæãîðîä, ул.Проектная,4