Устройство для измерения фазовых характеристик

Устройство для измерения фазовых характеристик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК по авт. св. № 918882, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последова-. тельно включенные вычитающий блок, усилитель постоянного тока, управляемый ключ и дополнительный сумматрр, а также элемент ИЛИ, причем вторые выходы первого и второго блоков автоматической регулировки амплитуды подключены ко входам вычитающего блока, выход которого через усилитель посто .янного тока и управляемый ключ соединен с первым входом дополнительного сумматора, выход которого подключен ко второму входу второго упра.вляемого усилителя, при .этом первый выход первого блока автоматической регулировки амплитуды подсоединен ко входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу второго блока автоматической р.егулировки амплитуды, СЛ а выход элемента ИЛИ - к управляющему входу управляемого ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(я) G 01 R 25/00

C) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 918882 (21) 3540331/18-21 (22) 11.01.83 (46) 23.04.84. Вюл. 9 15 (72) Г. Г. Красиков, С.Н. Попов, Г.Ф. Дегтярев и В.А. Терещенко (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (53) 621.317.77 (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 918882, кл. С Ol R 25/00, 1980. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК по авт. св.

N- 918882, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены последова- . тельно включенные вычитающий блок; усилитель постоянного тока управляемый ключ и дополнительный сумматрр, а также элемент ИЛИ, причем вторые выходы первого и второго блоков автоматической регулировки амплитуды подключены ко входам вычитающего блока, выход которого через усилитель посто,янного тока и управляемый ключ соединен с первым входом дополнительного сумматора, выход которого подключен ко второму входу второго управляемого усилителя, при .этом первый выход первого блока автоматической регулировки амплитуды подсоединен ко входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу второго блока автоматической регулировки амплитуды, а выход элемента ИЛИ вЂ” к управляющему входу управляемого ключа.

1 1087

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов четырехполюсников как в функции собственного вносимого затухания, так и в функции изменения амплитуды на их входе.

По основному авт, св. У 918882 известно устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее гене- 10 ратор 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 из входов второй системы фазовой автоподстройки часто- 0 ты, другой вход которой через удвоитель частоты соединен с выходом генератора сдвига, исследуемый четырехполюсник, выход которого соединен с другим входом смесителя, выход которого присоединен ко входу селективного усилителя, и индикатор нуля, первый и второй управляемые усилители, первый и второй блоки автоматической регулировки амплитуды, источ30 ник эталонного напряжения, синхронный детектор, дополнительный установочныйй фаз о в раща тель и с умма тор, п ричем вход первого управляемого усилителя соединен с выходом второй системы фазовой автоподстройки частоты, а выход через первый блок автоматической регулировки амплитуды соединен со вторым его входом, выход первой системы фазовой автоподстройки частоты соединен с одним из входов втоо, 40 рого управляемого усилителя, выход которого через второй блок автоматической регулировки амплитуды соединен с другим его входом, установочные входы первого и второго блоков авто- 45 матической регулировки амплитуды подсоединены к выходу источника эталонного напряжения, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго уйравляемых усилителей, а выход его подсоединен к входу исследуемого четырехполюсника, выход селективного усилителя и выход генератора сдвига через дополнительный установочный 55 фаэовращатель соединены соответственно с первым и вторым входами синхронного детектора, выход которого

920 2 подсоединен к входу индикатора нуля (1) .

Однако в известном устройстве процесс формирования боковых составляющих частотного спектра испытательного сигнала идет независимо. Вследствие этого их ам.:,литуды не удается получить равными. Неравенство ампли-" туд боковых составляющих частотного ,спектра приводит в процессе измерения к дополнительным фазовым сдвигам, а относительная нестабильность амплитуд — к погрешности измерения. Стабилизация амплитуд боковых составляющих с помощью двух канальных блоков автоматической регулировки амплитуды позволяет уменьшить погрешность измерения. Но в виду того, что блоки осуще-. ствляют регулировку независимо друг от друга, относительная стабильность амплитуд боковых составляющих оказывается по-прежнему низкой, а величина погрешности измерения, обусловленная этой нестабильностью, существенной.

Целью изобретения является повышение точности измерения фазовых характеристик.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазовых характеристик введены последовательно включенные вычитающий блок, усилитель постоянного тока, управляемый ключ и дополнительный сумматор, а также элемент ИЛИ, причем вторые выходы первого и второго блоков автоматической регулировки амплитуды подключены ко входам вычитающего блока, выход которого через усилитель постоянного тока и управляемый ключ соединен с первым входом дополнительного сумматора, выход которого подключен ко второму входу второго управляемого усилителя, при этом первый выход первого блока автоматической регулировки амплитуды подсоединен ко входу элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к первому выходу второго блока автоматической регулировки амплитуды, а выход элемента HJIHк управляющему. входу управляемого ключа.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения фазовых характеристик содержит последовательно соединенные генератор 1 сдвига, установочный и отсчетный фазовращатели 2 и 3, первую 4 и вторую 5 систе1087920 мы фазовой автоподстройки частоты, первый управляемый усилитель 6, первый блок 7 автоматической регулировки амплитуды, сумматор 8, исследуемый четырехполюсник 9, смеситель 10, селективный усилитель ll синхронный детектор 12, индикатор 13 нуля. Вто-рой управляемый усилитель 14 со вторым блоком 15 автоматической регулировки амплитуды включен между выходом 10 первой системы 4 фазовой автоподстройки частоты и вторым входом сумматора

8. Генератор 16 синусоидального напря" жения подключен ко входу первой систе мы 4 фазовой автоподстройки частоты к одному из входов смесителя 10. Источник 17 эталонного напряжения одно- временно подключен к управляющим входам блоков 7 и 15 автоматической регулировки амплитуды. Второй вход син- gp хронного детектора 12 через установочный фазовращатель 18 подключен к выходу генератора 1 сдвига, который также через удвоитель 19 частоты подключен ко входу фазового детектора второй системы 5 фазовой автоподстройки частоты, Блоки 7 и 15 автоматической регулировки амплитуды выполняются на элементах цифровой техники и содержат последовательно соединенные ампли-З0 тудные детекторы, порorовые элементы и генераторы управляющего напряжения, состоящие в свою очередь из последова-., тельно соединенных генератора запуска. ющих импульсов и генератора ступенча35 того напряжения.

Первый выход блоков автоматической амплитуды соответствует выходу генератора ступенчатого напряжения, второй выход - выходу амплитудных

40 детекторов, а третий выход †. выходу пороговых элементов.

Вторые выходы первого 7 и второго

15 блоков автоматической регулировки амплитуды подключены ко входам вычи° 45 тающего блока 20. Выход вычитающего блока 20 через последовательно соединенные усилитель 21 постоянного тока и управляемый ключ 22 подключен к одному из входов дополнительного сумматора 23; К другому входу дополни50 тельного сумматора 23 подключен первый выход одного из блоков, например

15, автоматической регулировки амплитуды управляемого усилителя 14, а выход сумматора 23 подключен к управ55 ляющему входу этого же усилителя.

Третьи выходы блоков 7 и 15 автоматической регулировки амплитуды подключены ко входам элемента 24 ИЛИ, а его выход подключен к .управляющему входу ключа 22.

Устройство работает следующим образом.

Первая система 4 фазовой автоподстройки частоты настроена на частоту

Ыо t Я, где сто — частота генератора

16 синусоидального напряжения; Я. частота генератора 1 сдвига. Умножая частоту генератора 1 сдвига на два с помощью удвоителя 19 частоты настраиваем вторую систему 5 фазовой автоподстройки частоты на частоту (1о< + = 2 + (о

После суммирования сигналов сис- . тем 4 и 5 фазовой автоподстройки частоты сумматора 8 на его выходе получим испытательный. сигнал в виде

t}U =U co5/(QIA)t Q„c Q ) 0ОСОфИ-q)t (Д - -Ц где U — амплитуда боковых составляо ющих испытательного сигнала;

Я с — фазовый сдвиг генератора I сдвига; <р — фазовые сдвиги, вноси.:ые установочным или отсчетным фазовращателями 2 и 3.

После прохождения через исследуемый четырехполюсник 9 .испытательный сигнал (1) принимает вид (2) где К - коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника;

U„,Ug — амплитуда боковых составляющих;

М вЂ” измеряемый фазовый сдвиг.

В результате перемножения в смесителе 10 сигнала (2) с сигналом генератора 16, на частоте которого проводится измерение фазовой характеристики, на выходе селективного усилителя

11 выделяется сигнал 051, амплитуда которого пропорциональна разности фаз исследуемого четырехполюсника 9 и фазовращателя 3

0 =К 1(, К О соб(р -q„)co@(gt gcc P)tn®, где К - коэффициент преобразования

1 сигнала в смесителе; .К вЂ” коэффициент передачи селективного усилителя; — дополнительный фазовый сдвиг измерительного тракта .устройства;

1087920 п(Ц вЂ” внутренние или внешние шумы устройства, представляющие собой нормальный стационарный процесс с нулевым средним и дисперсией 6 е

После преобразования (3) в синхронном детекторе 12 на входе индикатора

l3 нуля выделяется постоянная составляющая

" K„K k IJocos(q Ях)со5!11(4)

7 где К вЂ” коэффициент пропорциональЭ ности синхронного детектора.

Из выражения (4) следует, что при условии сов(!1, равного 1, постоянная составляющая на выходе детектора 12 равна нулю, когда разность фаз исследуемого четырехполюсника 9 и отсчетного фазовращателя 3 равна + 11/2.

Включение первого и второго управляемых усилителей 6 и 14 на выходе систем 4 и 5 позволяет поддерживать равенство амплитуд обеих составляющих испытательного сигнала в установленных пределах. Регулировка амплитуд боковых составляющих достигается в результате подключения к управляющим входам усилителей блоков 7 и 15 автоматической регулировки амплитуды 30 (АРА) . Нестабильность амплитуд боковых составляющихо „=д"о1ц определяется зоной нечувствительности пороговых элементов 5ffpр- Ь!!пор / !! пор,причем

При этом предполагается, что неравномернос ть амплитудно-частотных характеристик амплитудных детекторов блоков APA

40 дет оffop . (6)

Величина порога Опор и величина амплитуды Uo боковых составляющих устанавливается по значению амплиту- 4 ды источника 17 эталонного напряжения, подключенного к блокам 7 и 15 автоматической регулировки амплитуды.

Высокая относительная стабильность амплитуд боковых составляющих поддерживается с помощью вычитающего блока

20, усилителя 2! и сумматора 23, в котором разностный сигнал, обусловленный неравенством амплитуд боковых со- ставляющих, суммируется с сигналом управления одной из канальных APA.

Для исключения одновременной работы канальных блоков АРА и блоков межканаль ной связи АРА, включающих последовательно соединенные вычитающий блок 20, усилитель 21 постоянного тока и сумматор 23, в устройство введен ключ

22, управляемый сигналами через элемент ИЛИ 24 с выхода поро11!овых .элементов блоков 7 и 15 автоматической

10 регулировки амплитуды, Когда происходит срыв синхронизации в одном из канальных блоков АРА, ключ 22 закрывается и цепь межканальной связи оказывается разомкнутой.

Относительная нестабильность амплитуд боковых составляющих равна 2 flOP (7) отн 7 —,(u„+u,) где К .= К . К1П, ° К вЂ” коэффициент усйления петли межканальной связи;

К„ — коэффициент передачи вычитающего блока;

К„„„- коэффициент усиления усилителя постоянного тока;

K — коэффициент передачи сумматора.

В случае Кв = К = 1 коэффициент усилителя постоянного тока определяет величину уменьшения относительной нестабильности амплитуд боко вых составляющих.

Порядок измерения фазовых характеристик следующий.

Предварительно путем выравнивания фазовых набегов сигналов на входе синхронного детектора 12 с помощью дополнительного установочного фазовращателя 18 добиваются максимального показания индикатора 13, при этом созс =1, а затем с помощью установочного фазовращателя 2 выставляют его нулевое значение . После этого, приравнивая значение разности фаз исследуемого четырехполюсника 9 и отсчетного фазовращателя 3 к 1 /2 после каждого изменения затухания, вносимого четырехполюсником 9 или после каждого изменения амплитуды испытательного сигнала на входе четырехполюсника 9, проводят измерение его фазовых характеристик.

В известном устройстве относительная нестабильность амплитуд боковых составляющих ограничивается зоной нечувствительности современных пороговых элементов, которую не удается получить меньше 1-2Х, а следовательно погрешность измерения эа счет указан1087920

7 ного фактора меньше 1-2 . В предлагаемом устройстве погрешность измерения за счет неравенства амплитуд боковых составляющих уменьшается до десятых и сотых долей градуса и лежит на уров-5 не погрешностей. збусловленных другими факторами.

Таким образом, из сравнения предлагаемого устройства с известным следует, что предлагаемая перекрестная стабилизация амплитуды боковых составляющих позволяет на порядок повысить точность измерения.

1087920 з 2652/42 исиое филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4