Фазометр Советский патент 1983 года по МПК G01R25/02 

иг. 1 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в фазоизмерительных системах для измерения сдвига фаз перекрывающихся радиоимпульсных сигналов как при .лдаогократном, так и однократном воздействии. Известен фазометр, содержащий смесители, гетеродин, опорный генератор фильтры, усилители, усилители-ограничители, фазовый детектор с индикатором, два однополосных Модулятора и делитель частоты, причем одни из входов однополосных модуляторов подключены к выходс1м гетеродина, а другие к выходам.опорного генератора, а вилходы однополосных модуляторов подсоединены к смесителям, выходы которых через фильтры и усилители подключены к третьему смесителю, выход которого через фильтр связан с входом одного усилителя-ограничителя, к выходу которого подключен вход делителя частоты, выходом подсоединенного к одному входу фазового детектора, а второй вход фазового детектора связан с выходом другого усилителя-ограничителя, входом подключенного к опорному генератору tl)Однако известный фазометр обладает низкой точностью измерений из-за наличия комбинационных частот на гетеродинных входах смесителей измерительных каналов и не работоспособен в случае наложения входных сигналов , Нсшболее близким по технической сущности, к изобретению является фазометр, содержащий два измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных смесителя и фильтра суммарной частоты, первый смеситель с фильтром разностной частоты, входы которого подключены к выходам измерительных каналов, фазовый детектор с индикатором, первый вход которого соединен с фильтром разностной частоты первого смесителя, второй генератор опорной частоты и второй смеситель с фильтром разностной частоты, причем входы второго смесителя подключены к выходом обоих генераторов опорной частоты, второй вход фазового детектора подключен к фильтру разностной частоты второго смесителя, выход первого генератора опорной частоты соединен с гетеродинным входом смесителя одного измерительного канала, а выход второго генератора опорной, частоты . соединей с гетеродинным входом смвсктеля другого измерительного канала f2 Дан1й1й известный фазометр имеет низкую точность при измерении перег . крывакхцихся радиоимпульсных сигналов В этом случае результат измерения на участках перекрытия зависит от разности Фаз каждого из наложенных сигналов , а также от соотношения несущих частот заполнения радиоимпульсов. Выходной сигнал фазового детектора на участке наложения будет представлять собой биения, амплитуда которых определяется разностью фаз, а частота разносом несущих частот перекрывающихся радиоимпульсов. Кроме того, при преобразовании частоты в опорном канале возникают паразитные комбинационные частоты, которые при недостаточном подавлении, могут попасть на фазовый детектор. Это может вызвать дополнительную погрешность измерений. Поэтому, в опорном канале необходимо обеспечивать хорошую фильтрацию сигнала, опорной частоты. Цель изобретения - повышение точности измерений разности фаз наложенных радиоимпульсных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит из последовательно соединенных первого смесителя, к второму входу которого подключен первый выход генератора опорной частоты, и фильтра разностной частоты, соединенного с входом второго смесителя, выход которого соединен с фильтром опорной частоты, подключенным к последовательно соединенным фазовому детектору и индикатору, во второй измерительный канал введены сумматор и блок дисперсионной задержки, вход которого под-, ключен к выходу сумматора, а выход к второму входу сумматора, причем первый вход сумматора является входом измерительного , а его выход соединен с входе второго смесителя, второй выход генератора опорной частоты соединен с вторым входом фазового детектора. На фиг.1 изображена структурная схема фа зометра; на фиг.2 - упрощенные диаграммы напряжений, поясняющие работу фазометра. Фазометр содержит два измерительных канала, один из которых состоит из соединенных последовательно первого смесителя 1, к второму входу которого подключен генератор 2 опорной частоты, и фильтра 3 разностной частоты, соединенного с входом второго смесителя 4, выход которого соеди нен с фильтром 5 опорной частоты, подключенным к фазовому детвктотру б, соединенно с индикатором 7, а второй измерительный канал состоит из сумматора 8 и блока 9 дисперсионной задержки, вход которЪго подключен к выходу сумматора 8, а к второму входу сумматора 8, причем первый вход сумматора 8 является входом измерительного канала, а его выход соединен с вторым входом смесителя 4, а выход генератора 2 опорной частоты соединен с вторым входом фазового детектора 6, В случае смесителя должны быть кольцевьши или двухбапансными для того, чтобы исключить погрешност вызываемую паразитными продуктами преобразования частоты. Блок 9 дисперсионнрй задержки может быть выпол нен на дисперсионных линиях задержки с необходимыми для заданного алгоритма функционирования устройства характеристиками. требование к техническим решениям .блока 9 дисперсионной задержки - задерживать сигналы разных частот на время, крат ное нечетному числу полупериодов несущих частот.На фиг.2 показан частный случай наложения трех измеряемых радиоимпульсов рс1зных несущих частот и амплитуд. Для простоты на участках наложения не показаны биения частот. Фазометр работает следующим образом. Н.а выходе измерительных каналов поступают радиоимпульсные напряжения например, трех перекрывакхдахся сигна лов ( и и и 4 на фиг.2), которые можно представить как Uj ) cos ш -t (t-t)-i li -t -T tUaCt)cos (-k- t,iM(t-t-i-Ta) +U ,,Ct) CO s cujt. -t,.V()j U,.)cos(a;,(t-ii).)3 UVCt)co5 (u)).UCt-ta)H (,,) + U.,, ()Da-ia)HH-iV)3, где u,(t)iUja),u,,a), UUtWiiWjUjW - амплитуды радиоимпульсных сигналов в первом и втором измерительных канал ах J u.o.uu.vf IJ - несупще частоты и фазы радиоимпульсных сигналов iCt) - единичная функция ;времени) iCt-t} - смещенная на время единичная функция t,t,,tV,t,2.,t3 моменты включения радиоимпульсов; ТГ tj, ta длительности ра диоимпульсов i Напряжение с выходов генератора опорной частоты .(;Ь)сов5Й. поотуп ет на второй вход первого смесителя 1 и фазового детектора 6. В первом измерительном канале фильтром 3 раэ ностной частоты выделяется сигнал u -K;u;wUrlt)cb5tCtt i-s -.ltHt-to- tt-Vi-tOl K.UiWUr t ctftUw a-ftH-44imA.-ii).1 (.-t-ta-COl+K-iOljWUrCt) ) -ф--Ч%:itUt-t V1(t-tVTг)3, где к - коэффициент, учитывающий потери преобразования в смесителе 1 и коэффициент передачи фильтра 3. Во втором измерительном канале входной сигнал 0| суммируется в сумматоре 8 с задержанным в блоке 9 дисперсионной задержки сигналом i/i и поступает на вход второго смесителя 4. Блок 9 дисперсионной задержки обеспечивает задержку каждой частоты на время, соответствующее фазовому сдвигу hie при 3,5,7... С2р-1). В этом случае каждая составляющая Сигнала -на выходе блока 9 дисперсионной задержки противофазна соответствующим составляющим входного сигнала U, (фиг.2 Сигнал на.выходе блока 9 дисперсионной задержки можно представить как ,)-tU-t -t: -ti)34KiUg.()cosu;aiDCt-tа- зв.) ) U)co5UJ%t В (t--b --t VHt-H-t:,,, где К - коэффициент, учитывающий коэффициенты . передачи сумматора 8 К(, и блока дисперсионной задержки Т t: тг задержки соста ляю41. 32 5) сигнала. При сложении исходного сигнала | с задержанным DC происходит компенсация соотпетствуюофих составлякяцих в моменты их совпадения. Таким образом сумматор 8 формирует сигнал и , представляющий собой укороченные радиоимпульсные составляющие исходного сигнала U| (фиг.2). : U,-U,+U5,-U (t)cosUJ t D a-ti )И (t-i-,-C,)U,H)c06U;itBtt-i.a)-H-VJ a) I )CX3su),.:i(t-L,,V1(-l-t,-r.j) + : i-Kj U COcos.t t1(t-t, -r; {-T:iri+K,iOaa)cos(Uit L H:-t2--c; a)-i (t1-t )3vк,lU,(i;)co5ytь tl::1(t-t.v ,,)i: Причем Ha выходе сумматора 8 формируются укороченные радиоимпульсы от каждой составляющей сигнала в мо юнты несовпадения во времени исходного (3 и з.адержанного U, сигналов.Это несовпадение, как показано на фиг.2, будет иметь место по началу и концу радиоимпульсов. При|Кд 1 0 K Wco5tt,tp(i-t,)-1{-b-t, -r,i) cosшJtl: c :-ta)-.a-ta-т;,,,)Жc u,,(4)cos ti-Ч Ц (t)co5 cwii IH(-ti-T)HH-i,-t;,-T;)-«-KcU(-t)co5CWat D Ct-ta-t;a а-Ь4-С за- а) ъ Wcosu) CH -tvC%)- (-Ь-Ьъ-ь з-сО.

сдвинутый по частоте первого измерительного канала и укороченный сигнал второго измерительного каНсла и поступают на смеситель 4. Фильтром 5 опорной частоты из выходного сигеала смесителя 4 выделяются укороченные радиоимпульсы с .частотой Sl(U гфиг.2 сформированные в моменты совпадения поступающих На входы смесителей сигналов U и Оз В общем случае, при задержке одного из измepяe вJX сигналов, например 04 на Фиг. 2, превьоиающей несколько периодов высокочастотного заполнения радиоимпульсов, т.е. соизмеримой с задержкой блока 9 дисперсионной задержки, на выходе смесителя 4 будут присутствовать по два укороченных сигнала от каждого радиоимпульса. Как видно на фиг.2, это может происходить в результате совпадения укороченных сигналов УЗ с конечными участками радиоимпульсов напряжения 0.4. Причем эти укороченные радиоимпульсы будут иметь сдвиг фаз, отличаквдийся на II от соответствующих радиоимпульсов, сформированных по начальным участкам сигналов. Однако, как показано на фиг.2, для измеряемых фазовых сдвигов, не превышающих 211, т.е. значительно меньших задержки блока 9 дисперсионной задэржки, укороченные радиоимпульсы, формируемые по конечным участкам сигналов будут отсутствовать ввиду временного несовпадения этих участков напряжений и и U4. .

Ug K m-Du; (t)co9(ftt-%)Li(t-t,)4a-V ))0i(-t)co5Cai-vfa)ClCt-ta)-Kt- , )+u%(t)uV{i)cos (sii-f%)D (i-ti -la-tv-c),

где K - коэффициент, учитывакяций потери преобразования смесителя 4, коэффициент передачй фильтра 5, коэффициенты

К(, и К.

Это напряжение подается на вход фазового детектора, б. На выходе фазового детектора 6, как обычно, формируются

импульсы постоянного тока U / амплитуда которых соответствует сдвигу фаз измеряемых сигнешов. На индикаторе 7 индицируются фазовые сдвиги составлякиих входных сигналов.

Использование сумматора и блока дисперсионной задержки в одном измерительном канале фазометра позволяет повысить точность измерений разности фаз наложенных радиоимпульсных

сигналов.

ФАЗОМЕТР, содержащий два измерительных канала, один из.которых состоит из последовательно соединённых первого смесителя, к второму входу которого подключен первый выход генератора опорной частоты, и фильтра разностной частоты, соединенного с входом второго смесителя. выход которого соединен с фильтром опорной частоты, подключенным к последовательно соединенным фазовому детектору и индикатору, отличающийся тем, что, с целью повы|1}ения точности измерений разности фаз наложенных радиоимпульсных сигналов, во второй измерительный канал введены сумматор и блок дисперсионной задержки, вход которого подключен к кяходу сумматора, а выход к второму входу сумматора, причем перк:1й вход сумматора является входом измерительного канала, а его выход соединен с входом второго смесителя, второй илход генератора опорной частоты соединен с вторым входом « jфазового детектора.