Устройство для измерения сдвига фаз гармонических сигналов

Устройство для измерения сдвига фаз гармонических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i ц 682 843

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕНЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.02.77 (21) 2450662/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.08.79. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 30.08.79 (51) М. Кл.

G 01К 25j00

Государственный комитет (53) УДК 621,317.77 (088.8) fl0 делам нзобрегений и отнрытнй (72) Авторы изобретения

В. М. Немировский, В. Н. Вишневский и О. Г. Резванов (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ

ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности, к способам измерения сдвига фаз гармонических сигналов.

Известно устройство для измерения сдви- б га фаз двух выходных гармонических сигналов, содержащее балансный усилитель, нагруженный на вертикально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и фазометр (1). 10

Однако полоса пропускания каждого плеча балансного усилителя сужается и разность фаз на высоких частотах не соответствует истинному значению.

Известно также устройство для нзмере- 15 ния сдвига фаз, содержащее двухканальный усилитель, подключенный через фазовый детектор к вольтметру постоянного тока (2).

Недостатком такого устройства является 20 низкая точность, особенно на высоких частотах, обусловленная погрешностью пр образования разности фаз гармонических сигналов в постоянное напряжение из-за нестабильности нуля преобразователей «фаза — напряжение».

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Это достигается тем, что в устройство для измерения сдвига фаз гармонических 30 сигналов, содержащее генератор гармонических колебаний, балансный усилитель, соединенный по входу с генератором постоянного тока, а по выходу с электронно-лучевой трубкой, н блок управления, введены фазосдвигающий элемент и ключ, включенный между генсратором гармонических колебаний и балансным усилителем, причем второй и третий выходы ключа соединены с входами генератора постоянного тока и фазосдвигающего элемента соответственно, а его управляющий вход — с выходом блока управления, выход фазосдвигающего элемента подключен к второму входу генератора постоянного тока.

На чсртеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 гармонических колебаний, выход которого подключен к входу ключевого устройства 2.

Выходы этого устройства соединены с входами балансного усилителя 3, подключенного к входу ЭЛТ 4, генератора 5 постоянного тока и фазосдвпгающего устройства 6.

Управляющий вход ключевого устройства

2 соединен с выходом блока 7 управления.

Измерение сдвига фаз выходных сигналов балансного усилителя, нагруженного на пластины ЭЛТ, осуществляется следующим образом.

682843

V„= V„sin(ut+ q,).

По команде с блока 7 управления ключевое устройство 2 пропускает на вход балансного усилителя 3 гармоническое колебание

В результате на пластинах ЭЛТ возникают напряжения

U, = V, з1п(о./+,) и 2 1 2в п(+ 2) где р и ср соответственно фазы выходных напряжений относительно фазы входного сигнала сро, которую для упрощения считаем равной нулю. На экране ЭЛТ наблюдается синусоидальное напряжение с амплитудой

А,=U,— U,= 1 Vi+V +2V,V,cos(y,— q,), которое фиксируется оператором.

По второй команде с блока 7 управления ключевое устройство 2 снова пропускает на вход генератора постоянного тока гармоническое колебание, в результате чего на пластинах ЭЛТ возникают синфазные напряжения

U, = V,s (t+,) H U, V, з п (/+,).

На экране ЭЛТ будет наблюдаться синусоидальное напряжение с амплитудой

А,=u, — u,= 1 ", V — 2V,V, cos(>,—,), которое также фиксируется оператором.

По третьей команде с блока 7 управления ключевое устройство 2 пропускает гармоническое колебание на входы балансного усилителя 3 и генератора о постоянного тока, причем к последнему сигнал предварительно проходит через фазосдвигающее устройство 6, которое поворачивает фазу гармонического колебания на 90 . В результате на экране ЭЛТ будет наблюдаться гармоническое колебание с амплитудой

А, = VV +V + 21,V,sin(y, — у,), которое также фиксируется оператором.

Разность фаз гармонических колебаний на пластинах ЭЛТ вычисляется оператором на фиксированной частоте по формуле

2 2 2

Аа — А, — А

Ьу = arctg

А — А

Вычисление приведенной формулы может быть произведено автоматически с помо5

-15

55 щью устройства съема информации с экрана ЭЛТ, выполненное, например, в виде приемной телевизионной трубки с разверткой, а также вычислительного устройства, вход которого соединен с выходом устройства съема информации. При этом каждое измеренное значение амплитуды 4ь А и 4з предварительно запоминается вычислительным устройством, а результаты вычислений демонстрируются индикатором разности фаз.

Результаты измерений зависимости Л =

= f() отличаются высокой точностью, поскольку измерения производятся непосредственно по изображению сигнала на экране

ЭЛТ и не зависят от параметров входа фазометра, В то же время погрешность измерения амплитуды сигналов в значительной степени компенсируется за счет того, что в приведенной формуле используется отношение квадратов амплитуд.

Построснная в диапазоне усиливаемых частот графическая зависимость дает полное представление об идентичности плечей балансного усилителя, которое является необходимым условием равномерности АЧХ, линейности ФЧХ и минимальной величины дрейфа. Улучшение этих характеристик способствует повышению качества осциллографической аппаратуры и сокращению времени ее настройки.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз гармонических сигналов, содержащее генератор гармонических колебаний, балансный усилитель, соединенный по входу с генератором постоянного тока, а по выходу с электронно-лучевой трубкой, и блок управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены фазосдвигающий элемент и ключ, включенный между генератором гармонических колебаний и балансным усилителем, причем второй н третий выходы ключа соединены с входами генератора постоянного тока и фазосдвигающего элемента соответственно, а его управляющий вход — с выходом блока управления, выход фазосдвигающего элемента подключен к второму входу генератора постоянного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения. — М., 1975, с. 172 — 175.

2. Патент США № 3771063, кл. 328 †1, Н 03В 3/04, 1973.

682843

Составитель А. Старостина

Редактор Л. Гребенникова

Корректор Л. Орлова

Заказ 2003)10 Изд. № 505 Тираж 1090 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр, Сапунова, 2