Устройство для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала

Устройство для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение служит для повьппения точности устройства, а также уменьшения его массы и объема. Устройство содержит ключи 9 и 20, смеситель 4, гетеродин 5, усилитель 6 низкой частоты, фазовращатели 10 и 13 , сумматоры 11 и 15 мощности , делитель 12 мощности, квадратор 16, блок 19 вычитания и блоки 21 и 22 восстановления сигналов. Введение ключей 2, 7, 8 и 17, линий 14 и 18 задержки и делителя 26 частоты исключает необходимость в использовании дополнительных смесителей, усилителя низкой частоты, делителя мощности, фазовращателя на71/2, сумматора мощности и квадратора. Поэтому ошибки, вызванные неидентичностью этих элементов с аналогичными элементами устройства , полностью исключаются. 1 3.п. ф-лы, 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (11) (51) 4

R 27 28

: су °

l3! ) "а

-„Ig„(,(() г;" .О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4096036/24-21 (22) 23.07.86 (46) 23,01.88. Бюл. ((- 3 (71) Красноярское производственное объединение тяжелых экскаваторов

"Крастяжмаш" (72) В.В.Якунин (53) 62 1. 3 17 . 7 (088 .8) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение служит для говьппения точности устройства, а также уменьшения его массы и объема, Устройство содержит ключи 9 и 20, смеситель 4, гетеродин 5, усилитель 6 низкой частоты, фазовращатели 10 и

13 íà 4l /2, сумматоры 11 и 15 мощности, делитель 12 мощности, квадратор

16, блок 19 вычитания и блоки 21 и

22 восстановления сигналов. Введение ключей 2, 7, 8 и 17, линий 14 и 18 задержки и делителя 26 частоты исключает необходимость в использовании дополнительных смесителей, усилителя низкой частоты, делителя мощности, I фазовращателя на ((/2, сумматора мощности и квадратора. Поэтому ошибки, вызванные неидентичностью этих элементов с аналогичными элементами устройства, полностью исключаются.

1 з п. фли, 1 ил.

1 13688

Изобретение относится к высокочастотной технике и может использоваться для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала.

Целью изобретения является повышение точности и уменьшение массы и объема устройства.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

В устройстве вход 1 исследуемого сигнала соединен с первым входом третьего ключа 2, второй вход которого соединен с входом 3 опорного сигнала, а выход — с входом смесителя 4, гетеродинный вход которого соединен с выходом гетеродина 5. Выход смесителя 4 соединен с входом усилителя 6 низкой частоты, выход которого соединен с входом четвертого ключа 7, первый выход которого соединен с первым входом пятого ключа 8, а второй выход — с входом второго ключа 9. Первый выход ключа 9 соединен с входом второГо фазовра- 25 щателя 10 на Jl/2, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 11 мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом ключа 9. Выход сумматора 11 мощности соединен с вторым входом ключа 8, выход которого соединен с входом делителя 12 мощности, первый выход которого соединен с входом первого фазовращателя 13 на Й/2, Выход фазо35 вращателя 13 Hà JI/2 соединен с входом первой линии 14 задержки, выход которой соединен с первым входом первого сумматора 15 мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом делителя 12 мощности, Выход сумматора 15 мощности соединен с входом квадратора 16, выход которого соединен с входом шестого ключа 17, второй выход которого соединен с входом второй линии 18 задержки, выход которой соединен с вторым входом блока 19 вычитания, первый вход которого соединен с первым выходом ключа 17. Выход блока 19 вычитания соединен с входом первого ключа 20, первый выход которого соединен с входом первого блока 21 восстановления сигналов, а второй выход — с входом второго блока 22 восстановления сигналов. Выходы первого 21 и второго

22 блоков восстановления сигналов соответственно соединены с первым 23 и вторым 24 выходами устройства.

17

Управляющие входы ключей 9 и 20 соединены с выходом импульсного генератора 25. Управляющие входы ключей 2, 7, 8 и 17 соединены с выходом делителя 26 частоты, вход которого соединен с выходом импульсного генератора 25.

Устройство работает следующим образом.

С выхода импульсного генератора

25 импульсные сигналы длительности и поступают на управляющие входы ключей 9 и 20, а также на вход делителя 26 частоты, на выходе которого формируются импульсные сигналы длительности A t > Л ь„, где коэффициент деления делителя 26 частоты

D 2. С выхода делителя 26 частоты импульсные сигналы длительности л t,„ поступают на управляющие входы ключей 2, 7, 8 и 17.

На вход 1 исследуемого сигнала поступает исследуемый сигнал е >час. тоты с неизвестными амплитудой

A(t) и фазой y (t) ег а на вход 3 опорного сигнала поступает опорный сигнал е„ частоты с известными амплитудой B(t) = В = — const и фазой V (t) = М = const

e„ =Ве

Ключ 2 под управлением импульсных сигналов длительности, поступающих на его управляюший вход, попеременно коммутируют сигналы е и е, на свой выход. С выхода ключа 2 ди кретине сигналы е и е, попеременно поступают на смеситель 4, на гетеродинный вход которого поступает сигнал гетеродина 5. В смесителе 4 дискретные сигналы е - 1и е „> полеременно преобразуются в дискретные изкочастотные сигналы е,„, и е„ я cì частоты . С выхода смесителя 4 дискретные сигналы е „, и е„, попеременно поступают на усилитель 6 низкой частоты, где усиливаются. Таким образом, на выходе усилителя 6 низкой частоты устанавливаются дискретные сигналы — исследуемые е и опор"

SV ный е е = k A(t,2 t„m + i, t„) ° Т = -СО

13688 вается сигнал

t е = е„— 1е

5 Q> (6) е,. «k(h -Qo

-(()(2at„hh 2I„„) е

" 2 (, -со ! (е е 1 4 !(22) 2(е( (4) 45

55! (,2at (т! ° at

«е О (t-(24t m+4t )( ч

tXI

- М (2 4 t „ t,) e„ = k B(24t„m) ° е

ГЕ =- ЕЕ2 (((» — 24»„т), где k = k q k, коэффициент передачи смеси10 теля 4; коэффициент передачи усили1 теля 6 низкой частоты.

Сигналы е, и е„ поступают на

15 вход ключа 7, который под управлением импульсных сигналов длительности поступающих на его управляющий вход, попеременно коммутирует эти сигналы на первый и второй выходы соответственно.

С второго выхода ключа 7 сигнал е„ поступает на вход ключа 9, которыи под управлением импульсных сигналов длительности „, поступающих на его управляющий вход, попеременно коммутирует этот сигнал на первый и второй выходы. Таким образом, на первом и втором выходах ключа 9 с учетом выражения (2) устанавливаются

30 дискретные сигналы е„ и е„ соот р ветственно

B(2nt„m, 2t и) °

h1m-Ое (3) 35. 8 (t-24»„в) о (»-2 (,„и) ) B(2nt„m,2 е n+ )

tn =-nm2

«

".+»" g t-2gt m) g$t(2 (.„n +»„)

I которые соответственно поступают на вход фазовращателя 10 на Г!/2 и второй вход сумматора 11.

В фазовращателе 10 на)(/2 сигнал е меняет свою фазу на Г/2.

1% <

Таким образом, на выходе фаэовращателя 10 на К /2 устанавливается сигнал который поступает на первый вход второго сумматора 11 мощности.

В сумматоре 11 мощности сигналы е» и е„ (, складываются. Таким об2. 2 разом, на выходе сумматора 11 мощнос

17 4 ти с учетом выражения (5) устанавликоторый поступает на второй вход ключа 8, на первый вход которого с первого выхода ключа 7 поступает сигнал е

Ключ 8 под управлением импульсных сигналов длительности 4» „, поступающих на его управляющий вход, попереФ менно коммутирует сигналы е и е на выход. Последние поперемейно поступают на вход делителя 12 мощности, где поровну делятся и поступают на первый и второй выходы.

В моменты времени 24t„m + g t <, где m = О,+1,12,+3..., на первом и втором выходах делителя 12 мощности соответственно устанавливаются сиги алы

С первого выхода делителя 12 мощности сигнал е (2, поступает на вход фазовращателя 13 на М /2, где меняет свою фазу на 7(/2, Таким образом, на выходе фаэовращателя 13 íà 1(/2 с учетом выражения (7) устанавливается сигнал е э = -е = -i - (8)

s Я.а,,/2 который поступает на вход линии 14 задержки. В последней сигнал е

ЬЯЯ! задерживается на время 4t . Таким об-!! разом, на выходе линии 14 задержки, с учетом выражения (8) устанавливается сигнал е B) (t — л») е Я

5Я «31 (2

1 — v(t 2а1„)а 9)

= -ik - г р A(t,24tÄm) е

«8(» — 2atÄm), который поступает на первый вход сумматора 15 мощности, на второй вход которого с второго выхода делителя 12 мощности с учетом выражения (7) поступает сигнал

k е д - A(t,24»,m + а» ) (е! е - CB) 1368817 (14) (10) е = е

И, 1 (,,) 10 (15) 20 (16) 45

+ a t u) g ф — 2т„ ), е (a о " e(t — (2at„m + at„ ) В моменты времени 2dt„m, где тп =

= О,+1 + 2,+3 на первом и втором выходах делителя 12 мощности соответственно устанавливаются сигналы

С первого выхода делителя 12 мощности сигнал ег, поступает на вход фаэовращателя 13 на Ti/2, где меняет свою фазу на 3 /2. Таким образом, на выходе фаэовращателя 13 Hà 4i/2 с учетом выражения (11) устанавливается сигнал

1 е g =-е =-i->, (12) е. .а д

1 который поступает на вход линии 14 задержки. В последней сигнал ег 26

ГРЯ1 1 задерживается на время gt„, Таким образом, на выходе линии 14 задержки с учетом выражений (12), (6), (3) и (4) устанавливается сигнал

e <(t +at ) е

ЕЯ и гоп з1,(2 Я

«(eÄÄ (t +дт. „) — ie (t +at„) g =

СЮ CC) — Г B(2at тп +at,2t„n+

Qã ц че

n- -m -„, 4(2at„rn + at„,2i„e+-с

+ „) е те

4 — =„" ) В(2дМ„тп +де„,2lÄn) «

n- - (ю 1«« = -ж —, 4(Latu +a u 2(ь)

«е Sgt-(2atum + который поступает на первый вход сумматора 15 мощности, на второй вход которого с второго выхода делителя

12 мощности с учетом выражения (11) поступает сигнал (««

e rag = — p В (2 дС„ш, 2(.„п+

o«-m « = ««э

- +4Lu, 2lun+g )

+ „) e Р(е-2дг.„тп)

ik q

«Qt-(2Т п+ ., )) — -- «В ° ц

n= в ««=-co

14 (2at„m,27„n) „

«(2М„тп,2i р). е

«3(-2i„t„m ) 8(t — 2i„n) .

В сумматоре 15 мощности сигналы, поступающие на его первый и второй входы, суммируются. Таким образом, на выходе сумматора 15 мощности в моменты времени 2gt m + at где и

m = О,+1,42,+3,..., устанавливается сигнал е е - + е

55то гя лЗ

2 а в моменты времени 2atum — сигнал е=е+е йсп ssl 5 3q n &32

С выхода сумматора 15 мощности

I сигналы е с и е с поступают на

5тс1 вход квадратора 16, где возводятся в квадрат.

С выхода квадратора 16 сигналы

e>«(2at„m +at„, 2i и + .„), е „(2дс„тп + a t„, 2i ð), eg„z(2at„m, 2i„n + а„), е Ä (2atÄm, 2.„п) поступают на вход ключа 17.

Ключ 17 под управлением импульсных сигналов длительности at4 поступающих на его вход, коммутирует сигналы е Ä (2atÄm, 2i„n) и е „, (2ат.„тп, 2 n + iu. ) на первый выход, а сигнаJIbl е т, (2д „тп + б „,2 .п), e „„, «

° (2ht„m +at„,2 „n + C„) — на второй выход. Со стороны выхода ключа 17 сигналы е „ (2дt „m + at» 2 i„n) и ткB е, „ (2дс„тп + a t„,2i„n +7) поступают йа вход линии 18 задержки, где задерживаются на время At . Таким образом, на выходе линии 18 задержки устанавливаются сигналы л>> (2at„mэ 2i„n) = е f (2a turn+ яке

+ a t„) -И„,2i„n (17 битлз (2дс„в,,2 п + )

e „BL (2пС „m +atÄ)-at„,2 „и+ т.ц1, которые поступают на второй вход блока 19 вычитания, на первый вход которого с первого выхода ключа 17 поступают сигналы е „ (2дт„ пт,2 .„п) и е „ (2М,„тп,2 „п + iu) . В блоке 19

i36I1817

IIoвлР ния сигналов et! I !I«. I I (t 1 — нл

9 второй выход 2 > устройства, Амплитуда и флэл исследуемого

«гнала (1) Определяется по *Ормуллм

1 I (t ) + I2 (tt)

2k В ! вычитания B Moìåíò времени 2 где n = О,+1, 2,13...., выпи сигналы е, „ (2ht„m,2!. и) и (2 дС„гп, 2l „n) . Iia выходе бло вычитания в моменты времени с„n таются

ЯкР кл

Л;„т1 устанавливается сигнал е г <(2ht„m>2 т„п) = е (2дс„гп, 2 т„п) — e«<(2ht m,2т n) = -2k (t-2дс,m) 5 (с-2 „и) °

> A (t > 2 h t„m, 2,, и ) B (2 h t„m > 2 ., и ) °

° cos(Y(t >2ht„m>2t „n) — t1I(2ht„m,2 t-„n), 1 (с) сг(t) =- arctic (— ----- 14- < +2 IKm, (с) где m = 0,>.1> .2,+ 3»... .

11о сравнению с известным устройством, в котором формирование двух низкочастотных сигналов Й, и е„ осуществляется с ттомоптью двух смеситtлей и pBvx усилителей низкой частоты, а формирование дву-х выходных

20 сиг«алОВ I,(t) и Т2(С) — с пОмОщью двух делителей мощности, двух флэоврлщателей нл 1Т/2, двух сумматоров

>Ошности и двух квлдр«Topo«> в предлагаемом формирование двух ниэкочлс26 т >тных сигналов е и e,,„ ooóùåñòâ»Я

1«с-тся с помощью сме -.ите.пя 4 и ycunnTånÿ 6 а формирование »вух выходных сигналов I ° (t1 н 1,2(t) — с помс щью одного делителя 12 мощности, Зг1 одного фазовращатепя 13 í", ll/2, одного =умматорл 15 мощности, Одного квлдраторл 16. В результлте Ошибка, вызванная неидентич«остью двух смес:lsе,тей, двух усилителей низкой частоты, двух делителей мс щнс сти, двух зь n флэоврашателей «n ll/ ., двух сумматор 1« мощт ости и двух квлдраторов, пол.

«остью исключается. Вме Тп смесите.тя, усилителя I Itэкой частоты, де. IH

4Г, толя мощности, фазовращателя на « /2, сумматора мощности и квадрлторл, исПОНЬЗУЕМЫХ В ПЗВЕс.ТНОМ УС TP()IICTBE В предлагаемом используются делтттель

26 частоты, четыре ключа 2,7,8 и 17, две линии 14 и 18 задержки. Б результат» масс:I и ol ъ и y eòðoI:ства а в моменты времени 2t г. + à — сигЧ нал

e>1i(2ht„m,2I„n+t„) = е„ zz "

= 21с2,Г ) 82 (t-2дс тп) В 2 (t т = а>» --а — (2 с„п+ l,,)) А(t,2дс тп,2 г,„- + с„)"

> B(2ht„m,2сÄn+i.Ä) sin(t-t I t,2at„m, 2т„,п+ .„) — 1 (2hс гп,? т-,п +т )7

С выхода блока 19 вычитлния сигналы е

20, который под управлением и" »; 1ьсных сигналов длительности 1„, поступающих нл его управ:тяюший вход, попеременно коммутирует зти сигналы на первый и второй BI Ixo t coo Tpp Tc твенно.

С первого выхода ключа 20 сигна I е (2 ht., m,2! ö n) поступает на вход блока 21 восстановления сигналов, где из дискретного сигнала преобразуется в аналоговый сигнал частоты р.

I (t) = -31с А(с) В.сos (ч(с) -gtt, 1

С ттторс1г о «ыхода ключа 20 сигн лл е „ (ht, m,2t п +i ) поступает нл вход блока 22 «осстлновления сигнл.= уменьшаются

Ф о р м у л а т. з О б р е т е н и я нала, содержащее входы лля подключения исследуемого и опор«с гс сигчаТ (t) =3k2А(С) В ззп1с.г(Г) — tt/j

С выходя первого блока 21 восстае

Ъ ттовлстния сттгналов сигнал I (t) посту пает нл петрвый вьгход 23 устройствл, а с выхода второго блока 22 воссталов, смеситель > гетерод1тнньlil вход которого соединен с «ыхо том гетеродина, а выход — с входом у»илителя низкой частоты, де Iитель моl!!«oсти > пет1вый выход к торогс с Ос ill!l. !l г ло«> где иэ l;I!cKppTIIoI o сигнала преобт лэус тся «аналоговый сигнал часто 1. Устройство для измерения ампты 1С литуды и фазы высокочлстс тного сиг10 36881 7 соединены с выходом импульсного генератора, а выходы первого и второго блоков восстановления сигналов соответственно соединены с первым и вторым выходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения массы и объема устройства, в него введены четыре ключа, две линии задержки и делитель частоты, причем вход для подключения исследуемого сигнала соединен с первым входом третьего ключа, второй вход которого

Составитель А.Заборня

Техред И.Попович

Корректор М.Лемчик

Редактор И.Шулла

Заказ 288/48 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

9 1 входом первого фазовращателя на н /2, а второй выход — с вторым входом первого сумматора мощности, выход которого соединен с входом квадратора, блок вычитания, выход которого соединен с входом первого ключа, первый выход которого соединен с входом первого блока восстановления сигнала, а второй выход — с входом второго блока восстановления сигналов, второй ключ, первый выход которого соединен с входом второго фазовращателя на 3i/2, а второй выход с вторым входом второго сумматора мощности, выход второго фазовращателя на

Jl/2 соединен с первым входом второго сумматора мощности, причем управляющие входы первого и второго ключей соединен с входом для подключения опорного сигнала, а выход — с входом смесителя, выход усилителя низкой частоты соединен с входом четвертого ключа, первый выход которого соединен с первым входом пятого ключа, а второй выход — с входом второго ключа, второй вход пятого ключа кото1р рого соединен с выходом второго сумматора мощности, а выход — с входом делителя мощности, выход первого фазовращателя на % /2 соединен с входом первой линии задержки, выход ко15 торой соединен с первым входом первого сумматора мощности, выход квадратора соединен с входом шестого ключа, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания, 2п а второй выход — с входом второй линии задержки, выход которой соединен с вторым входом блока вычитания, причем управляющие входы третьего, четвертого, пятого, шестого ключей сое25 динены с выходом делителя частоты, вход которого соединен с выходом импульсного генератора.

2. Устройство по и ° 1, о т л и ч а30 ю щ е е с я тем, что в качестве устройства восстановления сигналов используются Фильтры низких частот.