Устройство для измерения фазоамплитудных характеристик четырехполюсников

Устройство для измерения фазоамплитудных характеристик четырехполюсников

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик ои978068 (61) Дополнительное к авт. свид-ву -. (22) Заявлено 26.06. 81(21) 3307124/18-21

Р М gj з с присоединением заявки Йо

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР ио деяам изобретений и открытий (23) Приоритет353) УДК 621.317, . 77 (088. 8) Опубликовано 30Й Ы2.Бюллетень М 44

Дата опубликоваимя описания 30.11.82 (Г. Г. Красиков, С. Н. Попов, Г. Ф. Дегтярев и .А- „ ;:A,,::; gkaes

Томский институт автоматизированных систем управлййиЫ :Я ""- и радиоэлектроники .

1 (72) Авторы изобретения (71 ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФЪЗОИ1ПЛИТУДНЫХ

XAPAKTEPHCTHK ЧЕТНРЕХПОЗЮСНИКОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис- . пользовано для автоматического измерения зависимости фазового сдвига на выходе исследуемого.четырехполюсника от изменения амплитуды гармонического сигнала на его входе.

Известно устройство, содержащее в своем составе источник испытательного сигнала, соединенный со входом испытуемого четырехполюсника и фазометра, соединенный с его выходом l13.

К недостаткам известного устройства следует отнести низкую точность измерения. в.широком частотном и динамическом диапазонах входных испытательных сигналов °

Наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения фаэоамплитуд,ных характеристик четырехполюсннков.

Известное устройство содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, формирователь испытательного сигнала, двухканальный измерительный преобразователь, низкочастотный фаэометр и индикатор, а также схему управления фазоизйери-! тельным устройством.

С его помощью возможно измерение характеристик в динамическом диапазоне до 75 дБ с фаэоамплитудной погрешностью +1,5, íî s частотном диапазоне лишь до 40 ИГц, причем при измерении в более широком динамическом и частотном диапазоне погрешность измерения возрастает до нескольких единиц градусов (2).

Недостатком такого устройства для измерения фаэоамплитудных характеристик четырехполюсников является низкая точность измерения в широком динамическом и частотном диапазонах.

Низкая точность измерения обусловлена тем обстоятельством, что известные двухканальные преобразователи, с помощью которых осуществляется стабилизация амплитуды испытательного сигнала и перенос измеряемой разности фаэ на фиксированную частоту, на которой. работает низкочастотный фазометр, вносят существенные амплитуд25 нозависииые фазовые сдвиги, возрастающие. с ростом частоты испытательного сигнала. Амплитудно-занимаемые фаэовые сдвиги в измерительных преобразователях вносятся входными устройЗО .Стваки и смесителями.

978068

С целью устранения влияния смесителей на точность измерения в двухканальные преобразователи вводят входные устройства, позволяющие сжать динамический диапазон испытательного сигнала до уровня, при ко- 5 тором амплитудноэависимне фазовые

=двиги смесителей достаточно малы.

Так, н известном устройстве эту задачу выполняют усилители с АРУ. Од-— нако известные компрессоры амплитуды,1p в том числе и усилители с АРУ, в процессе стабилизации амплитуды сами вносят существенные фазовые сдвиги, значительно возрастающие с расширением частотного диапазона. 15

Цель изобретения — расширение динамического и частотного диапазонов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, индикатор, формирователь испытательного сигнала, двухканальный измерительный преобразователь, у которого выходы соединены со входами низкочастотного фазометра, один из входов соединен с одним иэ выходов формирователя испытательного сигнала непосредственно а два других соединены со вторым . выходом формирователя испытательного сигнала через исследуемые четырехполюсники, а также блок управления, соединенный тремя выходами соответственно с управляющим входом формирователя испытательного сигнала, низкочастотного фаэометра и индикатора, соединенного с выходом низкочастотного фаэометра, введены два запоминающих блока, блок вычитания, пороговый блок, два управляющих ключа и элемент совпадения, причем генератор тактовых импульсов соединен со вхо- 40 дом формирователя испытательного сигнала через элемент совпадения, вход которого соединен также с одним из входов блока управления, входы порогового блока соеденены с выходами двух-t45 канального измерительного преобразователя, а три выхода порогового блока соединены соответственно со вторым входом элемента совпадения, с управляющим входом двухканального измерительного преобразователя и с другим входом блока управления, выход низкочастотного фазометра через адин из управляемых ключей и запоминающий блок соединен с одним из входов блока вычитания и одновременно через второй управляемый ключ соединен с другим входом блока вычитания, выход которого, в свою очередь, через второй запоминающий блок соединен со входом ввода коррекции низкочастотного фа- 6О эометра, управляемые входы первого и второго ключа соединены, соответственно, с четвертым и пятым выходами блока выправления, а управляющие входы вышеназванных запоминающих блоков 65 соединены с шестыми и седьмыми выходами того же блока управления.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения фаэоамплитудных характеристик четырехполюс ников содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, элемент 2 совпадения, формирователь 3 испытательного сигнала, исследуемые четырехполюсники 4 и 5, двухканальный измерительный преобразователь б, низкочастотный фазометр 7, индикатор 8. Выход низкочастотного фазометра 7 через управляемый ключ

9 и запоминающий блок 10 подключен к одному из входов блока 11 вычитания и одновременно через второй управляемый ключ 12 подключен к другому входу блока 11 вычитания, выход которого через второй запоминающий блок 13 подключен ко входу ввода коррекции низкочастотного фазометра 7.

Входы порогового блока 14 соединены с выходами двухканального измерительного преобразователя б, а выходы порогового блока подключены ко второму входу элемента 2 совпадения, к управляющему входу двухканального измерительного преобразователя б и ко входу блока 15 управления, к другому входу которой подключен выход элемента 2 совпадения. Выходы блока 15 управления подключены: первый — к формирователю 3 испытательного сигнала, второй — к низкочастотному фазометру 7, третий — к индикатору 8, четвертый и пятый — к управляющии входам ключей 9, шестой и седьмой — к управляющим входам запоминающих блоков 10 и 13. .Формирователь 3 испытательного сигнала содержит задающий генератор, блок смещения частоты, двоичный счетчик и модулирующий блок и служит для получения сигнала в виде амплитудномодулированного гарионического колебания, поступающего на исследуемый четырехполюсник. Одновременно с его помощью формируют сигнал, являющийся гетеродинным для смесителей двухканального измерительного преобразователя.

Двухканальный измерительный преобразователь б содержит входные блоки, смесители и осуществляют перенос измеряемой разности фаэ на фиксированную частоту, а также компрессию ам." плитуды входного сигнала.

При использовании электронно-лучевой трубки для одновременного измерения и наблюдения ФАХ блок 15 управления фаэоизмерительннм устройством осуществляет развертку луча ЭЛТ, задает время измерения, время обратного хода луча; во время обратного хода луча формирует на экране ЭЛТ нулевую линии и т.д.

978068

Пороговый блок 14 срабатывает при достижении сигналом на любом из входов заданного уровня ° При измерении

ФАХ в динамическом диапазоне более

100 дБ таких уровней может оказаться несколько. 5

Входные блоки двухканального измерительного преобразователя б имеют два режима работы. При малых амплитудах входного сигнала, лежащих на уров-.. не собственных шумов смесителей, вход-l0 ные блоки работают в режиме усиления, а после срабатывания порогового блока

141переходят в режим ослабления входного сигнала. Уровни срабатывания порогового блока и значение коэффициен- 15 та ослабления входных блоков выбираются исходя иэ того, чтобы амплитуда сигнала на входе смесителей иэмерительного преобразователя в процессе измерения ФАХ все время находилась в диапазоне, в котором амплитудно-зависимые фазовые сдвиги, вносимые смесителями, допустимо малы.

Устройство работает следующим образом. 25

Импульсы тактового генератора 1, поступая на вход двоичного счетчика, управляющего работой модулирующего блока формирователя 3 испытательного сигнала, дискретно изменяют его коэффициент передачи. В результате на вход исследуемых четырехполюсников

4 и 5 подается испытательный сигнал со ступенчатым изменением амплитуды.

Изменение фазы исследуемого четырехполюсника от амплитуды íà его входе переносится двухканальным измерительным преобразователем 6 на фиксированную частоту низкочастотного фазометра 7, который, в свою очередь, преобразует изменение фазы в удобную для 40 индикации величину, в.данном случае в напряжение. На экране ЭЛТ индицируется измеряемая фаэоамплитудная характеристика в виде последовательности дискретных точек. 45

Пусть первоначально амплитуда испытательного сигнала на входе иссле. дуемого четырехполюсника соответствует минимальному значению его динамического диапазона. После начала измерения ФАХ процесс нарастания амплитуды испытательного сигнала яа входе четырехполюсника будет продолжаться до тех пор, пока не достигнет порогового значения. При достижении амплитуды входного сигнала порогового зна" чения пороговый блок 14 с помощью элемента 2 совпадения отключает генератор 1 тактовых импульсов от входа формирователя 3 испытательного сигна- 60 ла и на входе исследуемого четырехполюсника фиксируется значение амплитуды испытательного сигнала, при котором был достигнут порог срабатывания.

Одновременно пороговый блок 14 выра= 65 батывает команду для блока 15 управления, по получении которой открывается ключ 9 и гасится индикатор 8.

Низкочастотный фазометр оказывается подключенным к запоминающему блоку 10, в котором записывается измеренное значение фазы для данной амплитуды.

По истечении времени записи пороговый блок 14 переключает входные блоки двухканального измерительного преобразователя 6 в-режим ослабления и вырабатывает команду для блока 15 управления. По получении этой команды блок управления запирает ключ 9 и открывает ключ 12 так, что низкочастотный фаэометр оказывается непосредственно подключен ко входу блока 11 вычитания. Одновременно с этим на блок

11 вычитания поступает значение разности фаэ, ранее записанное в запоминающем блоке 10. Вычитающий блок 11 вырабатывает сигнал, пропорциональный скачку фазы, возникшему в результате переключения входных блоков преобразователя б. Этот сигнал коррекции записывается в запоминающем блоке 13, с выхода которого вводится в низкочастотный фазометр 7 таким образом, что компенсирует ранее возникший скачок фазы. После этого значение фаз для амплитуды испытательного сигнала, при котором был достигнут порог срабатывания, индицируется индикатором 8. По истечении времени, необходимого для введения коррекции и индика= ции разности фаэ для рассматриваемого значения амплитуды, блок управления вырабатывает команду на запирание ключа 12 и разрешение прохождения импульсов генератора 1 тактовых импульсов на вход формирователя испытательного сигнала 3. Процесс измерения ФАХ продолжается. После окончания всего цикла измерения ФАХ входные и запоминающие блоки возвращаются в первоначальное положение.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в момент, когда амплитуда сигнала на входе смесителя достигает значения, при котором могут возникнуть недопустимые амплитуднозависимые фазосые сдвиги, происходит остановка процесса измерения ФАЗ, изменение коэффициента передачи входных блоков измерительного преобразователя 6 на величину, гарантируемую при дальнейшем продолжении измерения ФАХ, отсутствие-.амплитуднозависимых фазовых сдвигов смесителей ° Возникающее при этом за счет изменения коэффициента передачи входных устройств приращение фазы устраняется в результате автоматического введения поправки в низкочастотный фазометр.

Частотный диапазон измерения фаэо амплитудных характеристик четырехполюсников, разработанный по предлага978068

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 9209/61 Тираж 717 Подписное

Филиал ППП "Патент". r.ужгород, ул.Проектная,4 I емой схеме, в пять раз превышает частотный диапазон известного устройства при меньшей погрешности измерения ° .

Устройство для измерения фаэоамплитудных,характеристик четырехполюсников, содержащее генератор тактовых 30 импульсов, индикатор,-формирователь испытательного сигнала, двухканальный измерительный преобразователь, у которого выходы соединены с входами.-низ-1 кочастотного фазометра, один из вхо- .)5 дов соединен с одним из выходов формирователя испытательного сигнала непо-. средственно, а два других - с вторым выходом формирователя испытательного сигнала через исследуете четырехпо люсники, а также блок управления, соединенный.тремя выходами соответственно с управляющим входом формирователя испытательного сигнала, низкочастотного, фаэометра и индикатоРа, соединенного с выходом низкочастотного фазометра, о т л и .ч а ю щ .ее с я тем, что, .с целью расширения динамического и частотного диапазонов, в него введены два запоминающих 3О блока, блок вычитания, пороговый блок, два управляемых ключа и элемент совпадения, причем генератор тактовых импульсов соединен с входом форь|ирователя испытательного сигнала через элемент совпадения, выход которого

В соединен также с одним из входов блока управления, входы порогового блока соединены с выходом двухканального измерительного преобразователя, а три выхода порогового блока соединены соответственно с вторым входом элемента совпадения, с управляющим входом двухканального измерительного преобразователя и с другим входом блока управления, выход низкочастот ного фазометра через один из управляемых ключей и запоминающий блок соединен с одним из входов блока вычитания и одновременно через второй уп«. равляемый ключ соединен с другим входом блока вычитания, выход которого через. второй запоминающий блок соединен с входом ввода коррекции низкочастотного фазометра, управляемые .входы первого и второго ключей соединены соответственно с четвертым и пятым выходами блокауправления а управляющие входы запоминающих блоков соединены с ызстым и седьмым выходами того же блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Витмаер Г. А. и др. Об автома тизации комплексных измерений фазоста-. бильных YGTpoéñòâ. Труды IV Всесоюзной конференции. Каунас, 1971, т. III, с. 65-68.

2. Витмаер Г. A. и др. Прибор для автоматического измерения фаэоамплитудных характеристик четыоехполюсников. ПТЭ, 1971,.9 5 с. 266.