Фазометр
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 18.07 ° 80 (21) 2963973/18-21
Союз Советских
Социалистических
Республик
<1о983573 (И1И.Кл. с присоединением заявки ¹
G 01 R 25/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет
Опубликовано 23,12,82. Бюллетень ¹47 (53) УДК 621.317 .77(088.81
Дата опубликования описания 23. 12.82 (72) Автор изобретения
Е.С.Колесник
1 (Харьковский ордена Ленина авиационный институт им. Н.Е.Жуковского (71) Заявитель (54) ФАЗОМЕТР
1.0
25
ИзоСретение относится к измеритель.. ной технике, связанной с измерением разности фаз двух электрических колебаний, и может быть использовано при разработке фазометрических устройств, предназначенных для различных радиотехнических систем.
Известно устройство, содержащее блоки формирования опорного и информационного сигналов в виде двух преобразователей частоты.c,,îáö èì гетеродином, преобразователь фазового сдвига во временной интервал и цнфровой измеритель временного интервала (1).
Достоинством такого устройства является представление результата измерений в цифровой форме. Однако такие устройства имеют недостаточную точность. измерений.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее в информациои. ном и опорном каналах два смесителя с общим перестраиваемым по частоте . гетеродином, фильтры и формирующие блоки, блок формирования временного ,интервала, состоящий из кольцевого соединения двух триггеров и элемента совпадения, к второму входч которого подключен выход формирующего блока информационного канала, последовательно соединенные второй элемент совпадения и счетчик,. причем один вход элемента совпадения соединен с выходом первого триггера, второй вход которого подключен к выходу формирующего блока в опорном канале, последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот с усилителем постоянного тока и блок перестройки гетеродина, вход опорного канала соединен непосредственно с вторым входом второго элемента совпадения и через делитель частоты с входом фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу формирующего блока в опорном канале t2Ä.
Это устройство также обладает недостаточной точностью измерений из-За большой фаэоамплнтудной погрешности, обусловленной изменением эадержки нуль-переходов выходного сигнала временных дискриминаторов (триггеров), по отношению к Йуль-переходам входного сигнала. Кроме того, данному устройству присущи погрешности квантования, погрешности преобразования фазовых интервалов в цифровой код
983573 из-за конечности длительности квантующих импульсов и из-за конечности времени переходных процессов в цепях фазометров, Целью изобретения является повышение точности измерения, 5
Поставленная цель достигается тем что в фазометр, содержащий в двух каналах по два смесителя с общими для каждого смесителя гетеродинами, последовательно соединенные фазовый 10 детектор, фильтр нижних частот и блок перестройки гетеродина, а также регистрирующий блок, введены последовательно соединенные в кольцо третий смеситель, широкополосный 15 усилитель, четвертый смеситель и. резонансный усилитель, причем вторые входы третьего и четвертого смесителей соответственно соединены с выходами вторых смесителей в обоих ка- 20
Налах, входы фазового детектора соединены соответственно с выходом и входом резонансного усилителя, а регистрирующий блок подключен к гетеродину. 25
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Устройство содержит первые смесителн 1 и 2 соответственно в опорном и информационном каналах и общий для этих смесителей гетеродин 3, вторые смесители 4 и 5 соответственно в опорном и информационном каналах с общим перестраиваемым по -частоте гетеродином б. Перестройка гетеродина осуществляется с помощью блока
7 перестройки, подсоединенного к перестраиваемому гетеродину 6. Кроме того, устройство содержит последовательно соединенные в кольцо третий смеситель 8, широкополосный усили- 40 тель 9, четвертый смеситель 10 и узкополосный резонансный усилитель
11, в состав которого входит фазовращатель 12, выход усилителя 11 подключен к входу фазового детекто- 45 ра 13. При этом выход второго смесителя 4 соединен с вторым входом третьего смесителя 8, выход второго смесителя 5 соединен с вторым входом четвертого смесителя 10, выход кото- 50 рого подключен к второму входу фазового детектора 13. Выход фазового детектора13 через фильтр 14 нижних частот соединен с входом управления блока 7 перестройки. Выход перестраиваемого 55 гетеродина б также подсоединен к входу частотомера 15 °
Устройство работает следующим образом.
Входные опорный и информационный 60 сигналы с помощью смесителей 1 и 2 с общим гетеродином 3 преобразуются в колебания с промежуточной частотой а о. При этом измеряемый фазовый сдвиг b V, содержащийся в информационном входном сигнале, без изменения переносится на колебание, выделяемое на выходе смесителя 2 в информационном канале, Колебание с выхо. да смесителя 1 в опорном канале посту. пает на вход второго смесителя 4, на выходе которого выделяются колебание, с суммарной частотойОР=Ю +и, где и/ - частота колебаний гетеродина 6.
Колебание с частотой И/ поступает на вход третьего смесителя 8, на выходе которого .выделяется колебание с суммарной (1/„=QR- И/„или разностной
OJ =/ц -Щ J частотой, где й/с(— частота колебания, поступающего на первый вход смесителя 8 с выхода усилителя
11. Колебание с выхода смесителя 8 поступает на вход широкополосного усилителя 9, усиливается и затем подается на вход четвертого смесителя 10, на второй вход которого поступает колебание с частотой 4U с выхода второго смесителя 5 в информационном канале. На выходе смесителя 10 выделяется колебание с разностной или суммарной частотой (®/О и поступает на вход резонансного усилителя .11.
Последовательно соединенные третий смеситель 8, широкополосный усилитель 9 и четвертый смеситель 10 образуют цепь обратной связи резонансного усилителя. 11, и при достаточно высоком коэффициенте усиления усилителя 11, в этой системе возникают автоколебания. В начальный момент времени автоколебания могут не существовать, в этом случае блок 7 перестройки работает в режиме поиска, и перестраивает частоту гетеродина 6 от минимального значения в сторону.увеличения.При некотором значении частоты гетеродина 6 возникают автоколебания на выходе усилителя 11 с частотой, несколько отличной от резонансной частотыИ .
При этом колебание на выходе усилителя 11 сдвинуто по фазе относительно его входного колебания на величину Ру и на выходе фазового детектора 13 будет напряжение, отличное от нуля. Под действием напряжения, снимаемого с выхода фазового детектора 13 и подаваемого через фильтр 14 нижних частот на вход управления блока 7 перестройки, последний переходит в режим сопровождения и в установившемся режиме подстраивает частоту гетеродина б (Ц, таким образом, чтобы частота колебаний на выходе усилителя 11 точно равнялась ее разностной частоте (Ф .
В стационарном установившемся режиме частота колебаний Юу на выходе усилителя 9 и частота и/ гетеродина .б определяется условием фаз для замкнутой автоколебательной системы, .состоящей из усилителя 11 с цепью обратной связи, образованной по983573 следовательно соединенными третьим смесителем 8, широкополосньм-усилителем 9 и четвертым смесителем 10.
Условие фаз можно представить в следующем виде: ц (: ээ .(("= 9 (1) где ; — время запаздывания сигЭР нала в широкополосном усилителе 9;
Д(— измеряемый .фазовый сдвиг; ш при инвертировании сигнала в одном иэ усилителей 9 или 11
И при неинвертировании сигнала в усилителях 9 и 11.
Из условия фаэ следует, что частота колебаний "the и частота гетеродина бafg (М -((pl - сЦ ) при заданных значениях параметров Ч у9 и ф определяется величиной измеряемого фазового сдвига Дф. Измеряя с помощьючастотомера 15 частоту колебаний гетеродина 6 или частоту колебаний на выходе усилителя 9, нетрудно опре делить значение ДФ.
При изменении величины Ь Ч меня- ется вносимый фазовый набег в цепи .обратной связи резонансного усилителя
11, и условие фаз выполняется на некоторой другой частоте. При этом изменяется частота колебаний на выходе резонансного .усилителя 11 и вследствие этого появляется напряжение на выходе фазового детектора
13. Это приводит, в свою очередь, к перестройке частоты гетеродина 6.
По Йэменению частоты гетеродина.6, регистрируемому частотомером 15, можно судить о величине изменения измеряемого фазового сдвига Ьт. (О
Погрешность измерения Ь с помо« щью такого фазометра определяется в основном нестабильностью частоты гетеродина 6 и при условии, что
Ю>+о = -Е-, равна Я
0gq=3@ Ч), (2) где у - относительная нестабильность частоты гетероднна 6.
Формула изобретения
Фаэометр, содержащий в двух каналах по два смесителя с общими для каждого смесителя гетеродинами, последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр нижних частот и блок перестройки гетеродина, а, также регистрирующий блок, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью
20 повышения точности измерения, в него введены последовательно соединенные в кольцо третий смеситель, широкополосный усилитель, четвертый смеситель. и резонансный усйлитель, 25 причем вторые входы третьего и четвертого смесителей соответ,ственно соединены с выходами вторых смесителей в обоих каналах, входы фазового детектора соединены
З0 соответственно с выходом и входом . резонансного усилителя, а регистри рующий блок подключен к гетеродину.
Источники. информации, . принятие во внимание при экспертизе
l Соловов В.Я. Фазовые измерения. М., Энергия, 1973, с.29-30 °
2. Смирнов П.T. Цифровые фазометры. Л., Энергия, 1974, с.48-49, рис. 19.
983573
Составитель Н.Агеева
Редактор И.Николайчук Техред М.1епер Корректор A.Ãðèöåíêo
Заказ 9912/52 Тираж 717 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушскаая наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4