Устройство для измерения фазовых характеристик

Устройство для измерения фазовых характеристик

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения фазовых характеристик фазометрических устройств. Для повышения точности измерения фазовых характеристик в устройство введены смеситель 8, делитель 9 частоты на два, а индикаторный блок 7 выполнен с использованием последовательно соединенных синхронного детектора 19 и индикатора 20. Сигнал ω<SB POS="POST">0</SB> генератора 1 высокой частоты, являющийся первым выходным сигналом, в формирователе 3 боковых составляющих с помощью сигнала частоты λ сдвига из фазозадающего блока 4 преобразуется в две боковых составляющих (Ω<SB POS="POST">0</SB>+λ) и (Ω<SB POS="POST">0</SB>-λ). Нижняя боковая в блоке 5 восстановления несущей вновь с помощью сигнала фазозадающего блока 4 преобразуется в сигнал частоты ω<SB POS="POST">0</SB>, который через регулятор 2 уровня поступает на второй выход устройства, а также на вход демодулятора 6, в котором из несущих и двух боковых с помощью сумматора 16, квадратичного детектора 17 и фильтра 18 выделяется сигнал частоты λ, минимум которого индицируется в блоке 7. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ц11 4 G 01 К 25/00

11, . r.r ч, рч (,,, Г1АТ .", i;,;

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИР

К А BTQPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

E ixod 1

Eauо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

I (61) 1247690 (21) 4324465/24-21 (22) 03,11 ° 87 (46) 23.10.89. Бюл. Н 39 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Г. ц . Дегтярев, Д. Н. Ким и С. Н. Попов (53) 621. 317. 77 (088, 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1247690, кл. G 01 R 25/00, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ И311ЕРК11ИЛ ФА30ВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к радио— измерительной технике и может быть .использовано для определения фазовых характеристик фаэометрических устройств. Для повышения точности измерения фазовых характеристик в устройство введены смеситель 8, делитель 9 частоты на два, а индикатор1

„.SU„„1516990 А 2 ный îлок 7 выполнен с испол эованисм п-оследовательно соединенных синхр нногo детектора 19 и индикатор ра

20, Сигнал Я, генератора 1 высокой чаcTATbt являющийся первым Blгходным

rигналом, в формировател 3 боковых составляющих с помощью сигнала час— тоты Я сдвига иэ фаэоэадаюцего блока 4 преобразуется в двс бсковых составляющих (Я + < ) и ((3„-Ч2 ) .

Нижняя боковая в блоке 5 восстановления несущей вновь с помовьк сигнала фаэозадающего блока 4 преобразуется в сигнал частоты (2, который через регулятор 2 уровня поступает на второй выход устройства, а также на вход демодулятора 6, в котором из несущих и двух боковых с помощью сумматора 16, квадратичного детектора 17 и фильтра 18 выделяется сигнал частоты Q, минимум которого индицируется в блоке 7, 1 ил.

3 1516990

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения фазовых характеристик фазометрических уст5 ройств как в функции изменения входной разности фаз, так и в функции изме не н ия амплитуды сигнала на их входе, и является усовершенствованием изобретения по авт. св.Р 1247690. 10

Целью изобретения является повышение точности измерения фазовых характеристик исследуемых фазометрических устройств.

Ца чертеже представлена структур- !5 ная схема устройства.

Устройство для измерения фазовьж характеристик содержит генератор 1 высокочастотньж сигналов, регулятор 20

2 уровня, формирователь 3 боковых составляющих, фазозадающий блок 4, блок 5 восстановления несущей, демодулятор 6, индикаторный блок 7, сме?5 ситель 8, делитель 9 частоты на два, Первый вход формирователя 3 боковьж составляющих подключен к выходу генератора 1 и образует первую выходную клемму устройства, второй вход формирователя 3 боковых составляю- -10 щих подключен к одному из выходов фазозадающего блока 4, другой выход которого соединен с вторым входом блока 5 восстановления несущей, пер— вый вход которого подключен к перво- 35 му выходу формирователя 3 боковых составляющих, к одному из входов смесителя 8 и к одному из входов демодулятора 6. Второй выход формирователя 3 боковых составляющих соединен с вто 40 рым входом демодулятора 6 и вторым входом смесителя 8, выход блока 5 восстановления несущей через регулятор 2 уровня соединен с третьим входом демодулятора 6, выход которого 45 подключен к одному из входов индикаторного блока 7, второй вход кото-. рого попключен к выходу делителя 9, частоты на два, вход которого соединен с выходом смесителя 8, второй вход которого соединен с вторым выходом формирователя 3 боковых составляющих. Выход регулятора 2 уровня образует вторую выходную клемму устройства, 55

Выходные параметры генератора I высокочастотных сигналов любого типа полностью определяются входными параметрами исследуемого фазоизмерителя, подключаемого к выходным клеммам устройства.

Регулятор 2 уровня представляет собой четырехполюсник с переменным коэффициентом передачи, В простейг шем случае в качестве регулятора 2 уровня могут быть использованы резистивные аттенюаторы, калиброванные по ослаблению, Формирователь 3 боковых составляющих, использующий принцип однополосной модуляции, состоит иэ систем 1О и 11 ФАПЧ по вторичным биениям. Объединенные входы эталонного сигнала обеих систем 10 и 11 ФАПЧ образуют первый вход формирователя 3 боковых составляющих, который подключен к sbtходу генератора 1 высокочастотных сигналов. Вход системы 10 ФАПЧ, куда подается сигнал частоты сдвига, объединен с входом установочного фазовращателя 12 и образует второй вход формирователя 3 боковых составляющих, который соединен с одним из выходом фазозадающего блока 4 ° Вход сигнала с частотой сдвига системы

11 ФАПЧ подключен к выходу установочного фазовращателя 12, а выход системы ll ФАПЧ образует второй вы-, ход формирователя 3 боковых составляющих, первый выход которого образован выходом системы 10 ФАПЧ. Каждая из систем ФАПЧ содержит подстраиваемый генератор, смеситель, фазовый детектор, фильтр нижних частот, управляющий элемент (не показаны), замкнутые в кольцо фазовой автоподстройки частс ты по втопичным биениям. Один из входов смесителя образует вход эталонного сигнала системы ФАПЧ, а один из входов фазового детектора — вход сигнала с честотой сдвига.

Фазозадающий блок 4 представляет собой генератор 13 сдвига, выход которого соединен с объединенными входами двух фазовращателей — компенсирующего и отсчетного. Выход компенсирующего фазовращателя 14 образует один выход фазозадающего блока 4, а другой выход последнего образован выходсм отсчетного фазовращателя.15.

Блок 5 восстановления несущей также выполнен с применением системы

ФАПЧ по вторичным биениям, идентичной системам 10 и 11 ФАПЧ формирователя 3 боковых составляющих. При этом вход эталонного сигнала этой системы ФАПЧ образует пер5 1516990 6 вый вход блока 5 восстановления несу- +ц,+(J щей, который подключен к первому выс з> ходу формирователя 3 боковых составляющих, а вход сигнала с частотой сдвига — второй вход блока 5 восстановления несущей, который подключен к другому выходу фазозадающего блока 4 °

Демодулятор 6 содержит трехвходовый сумматор 16, входы которого одновременно являются входами демодулятора 6, квадратичный элемент 17, вход которого подключен к выходу сумматора 16, а выход соединен с входом фильтра 18, Выход фипьтра 18 одновременно является выходом демодулятора 6, который соединен с одним иэ входов индикаторного б: ока 7.

Индикаторнь>й блок 7 выполнен в виде последовательно соединенных синх- 20 ронного дегектора 19 и собственно индикатора 20, причем входы синхронного детектора образуют входы индикаторного блока.

Синхронный д-"тектор 19 обычного - 25 типа реализован на основе перемножителя и интегратора (ФНЧ).

В качестве индикатора 20 может быть использовано л> бое устройство (мипливольтметр, осциллограф, вольт- g0 метр и т ° п.), пригодное для оегнстрации уровня низкочас-.отвык сиг> .»вЂ” лов и обладающее достаточно Bb>coKoé чувствительностью.

Смеситель 8 построен на основе перемножителя и фильтра, выделяющего сигнал с частотой 2 Q .

Делитель 9 частоть> на два реализоосно е триггер, работающего в a4(t) A<„ cos(Q t+tp„+(pp) + счетном режиме. Б этом случае на выходе триггера включен фильтр (полосо- + AA>cos(g t + 2/3> p3z Чр )> вой или ФНЧ), выделяющий частоту Я .

>> () >> (б с + ЧРс+ Ж2 - < где A„— амплитуда сигнала;

Ч" — начальная фаза сигнала на г втором входе этого блока;

На выходе регулятора 2 уровня

a (t) = A cos(у t + 1> + „г < р-< „), (2) 45 лени а.

55 (1) А (r,,- >, ° с>,>+ч ч. j а з(t) = А cos f(Mс+g)t +

Устройство работает следующим образом.

Предлагаемое устройство относится к типу компенсационных и его точность B основном определяется разрешающей способностью, которая в зна". чительной степени зависит от неравенства амплитуд сигналов на выходах блока 3 формирования боковых составляющих где А и А - — амплитуда нижней и

Ея о6

5 верхней боковых составлян>щих соответственно; () и (» — частота и начальная фаза сигнала на выходе генератора 1 вьгсокочастотных сигналов, Я и ., — частота и начальная фаза сигнала на соответствующем выходе фазозадаю»>его блока 4.

Сигнал на выходе блока 5 восстановления несущей где Ap — амплитуда этого сигнала; фазовый сдвиг, вносимый - p регулятором 2, На входы демодулятора 6 одновременно поступают сигналы а<„(t), а (t), P

à,t) и после соответствующих преобразований (переменожения и фильтрации) на его выходе получаю-, где А и А — амплитуды компонент

4я Дв выходного сигнала демодулятора 6, обусловленные преобразованием сигнала, поступающего с выхода регулятора 2 уровня, с нижней и верхней боковыми составляющими соответственно, Амплитуда сигнала на выходе демо- дулятора 6

15! б990

20

45 сиг50

55 где h,A=AA - АА„, Чк = M z 3) Mph

Минимальное значение амплитуды

Ад =hА при q„= (2п+1) где п =О, 1, 2,....

В области минимальных значений сигнала демодулятора где о9 (с 1.

Определяют разрешающую способность устройства по фазе (цр ), если как в известном устройстве не при" менять синхронный детектор, из условия А д= 2А „„„при Зф = с .

Приняв, что А (< A«, получают

= 26A, -ГЗ, Ь А .1З 3 А íРч = + — —

+ 25

2 A!)), 2

Таким образом, разрешающая способность известного устройства в значительной степени определяется относительной нестабильностью (неравенст— вом) уровней боковых колебаний и уже при 3 А = 10 (1Х) составляет

0,57О.

Применение синхронного детектора

19 в индикаторном блоке 7 и смесите35 ле 8 с делителем 9 для формирования опорного сигнала повышает разрешающую способность устройства.

Рассмотрим дальнейшее прохождение сигналов .

Сигнал на выходе смесителя 8 за счет преобразования (перемножения) составляющих (1 ) равен а (t) = А cos (2Q t+2q ), ф ф

31 где А — амплитуда сигнала. 1)

Па выходе делителя 9 частота

= А4сов(g t + 1)З ).

Характер изменения выходного нала детектора 19 а,= KJ a(t) aa(t)dt

А сов (С р — Чз) + Мр ) при такой обработке уже не зависит от неравенства (нестабильности ) боковых, а изменение знака позволяет устранить неоднозначность показаний индикатора 20 но всем диапазоне задаваемой разности фаз. (К вЂ” коэффициент передачи детектора; А — максимальный уровень выходного сигнала) .

Можно выделить три основных режима работы устройстна.

Калибровка устройства ° Регулятор

2 уровня устананлинают в режим, соответствующий прямому прохождению сигнала с выхода блока 5 восстановления несущей на вторую выходную клемму устройства, отсчетный фазовращатель 15 — в положение, соответствующее О (180 ), компенсирующий фазоврашатель 14 — в положение соото нетстнующее 0, установочный фазовразателем 12 добиваются нулевых (минимальных) показаний индикатора

20.

Измерение фазоамплитудных характеристик исследуемого образца-фазо метра (поверка по фаэоамплитудной погрешности). Производят калибровку устройства. Отсчетным фазовращателем

15 устанавливают заданное значение выходной разности фаз, установочным фазовращателем !2 добиваются нулевых (минимальных) показаний индикаторного блока 7. Регулятором 2 уровня устананлннают заданное значение уроння выходного сигнала, компенсирующим фаэонращателем 14 восстанавливают нулевь|е (минимальные) показания индикаторного блока 7, произв дят регистрацию показаний индикатора исследуемого фаэоиэмерителя ° Затем регулятором 2 уровня производят изменение амплитуды выходного (тестового) сигнала на заданную величину, компенси- рующим фазовращателем 14 восстанавливают нулевые показания индикаторного блока 7, производят отсчет показаний индикатора исследуемого фазоизмерителя. Разность показаний индиКагора фазометра при изменении уровня испытательного сигнала дает искомое значение ФАХ (фазоамплитудную погрелность). Последовательно задавая ряд значений уровня тестового сигнала, отрабатывая компенсирующим фаэо- вращателем 14 возникающие при этом в регуляторе 2 уровня фазоные сдвиги (по нулевым или минимальным покаэани ям индикаторного блока 7), с помощью индикатора исследуемого образца производят определение всех значений ис10

1516990 ность.

Фо р мул а и з о б р е т е и и я

Составитель Ю.Макаревнч

Редактор И.Горная Техред Л.СердюкОва Корректор М,И1ароши

Заказ 6387/49 Тираж 714 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета .по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР !

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский. комбинат "Патент", г.ултород, ул. Гагарина,101 комой ФАХ для заданного значения выходной разности фаз тестового сигнала.

Произведя калибровку устройства с последующей установкой отсчетным фаэовращателем 15 заданной разности фаз сигналов на выходных клеммах устройства и повторив B укаэанной последовательности операции по измерению фазоамплитудной характеристики, находят

ФАХ исследуемого образца для нового значения разности фаэ испытательного сигнала.

Измерение фазовой характеристики исследуемогo образца в функции иэ менения входной разности фах (поверка по линейности). Производят калибровку устройства. Регулятором 2 уровня устанавливают заданное значение амплитуды тестового сигнала и компенсирующим фаэовращателем 14 по нуевым (минимальным) показаниям инди1каторного блока 7 обрабатывают воз никающие при этом фазовые сдвиги.

Последовательно задавая отсчетным фаэовращателем необходимые приращения выходной разности фаэ и регистрируя каждый раз показания индикатора испытуемого образца, производят определение искомой характеристики для заданного значения амплитуды испытательного сигнала. Регулятором

2 уровня устанавливают новое значение амплитуды тестового сигнала и с помощью компенсирующего фазовращателя

I4 по нулевым (минимальным) показани- 35 ям индикаторного блока 7 отрабатывают возникающие при этом фазовые сдвиги. Повторив в указанной последовательности операции определяют искомую характеристику для нового значения уровня испытательного сигнала и теда

Введение синхронной обработки выходного сигнала демодулятора с использованием опорного сигнала, полученного путем преобразования (смешивания) боковых составляющих, позволяет значительно повысить точность измерения фазовых характеристик исследуемых образцов фаэометрических устройств за счет уменьшения влияния неравенства, в том числе и нестабильности, боковых составляющих на разрешающую способУстройство для измерения фазовых характеристик по авт.св. 11 1247690, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него дополнительно введены последовательно соединенные смеситель и делитель частоты на два, причем первый вход смесителя соединен с первым выходом формирователя боковых составляющих, а второй вход — с вторым выходом формирователя боковых составляющих, а выход делителя частоты на два подключен к дополнительному входу индикаторного блока, при этом индикаторный блок устройства выполнен в виде последовательно соединенных синхронного детектора и индикатора а входы синхронного детектора являют-.. ся входами индикаторного блока.