Фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоимпульсной технике и может быть исползовано в радиотехнических системах и комплексах для определения фазовы сдвигов непрерывных и радрюимпульсных сигналов.

Известен фазометр с преобразованием частоты, содержащий два измерительных канала, состоящих из последовательно соединенных смесителя и фильтра, причем выходы последних соединены с входами ключа, третий вход которого соединен с выходом генератора квантующих импульсов, а выход - с выходным счетчиком, при этом выходы гетеродина соединены с вторыми входами смесителей Г 1 J.

Недостатком этого устройства является низкая точность измерения.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является фазометр, содержащий два измерительных канала, состоящих из последовательно включенных смесителя фильтра и усилителя, выходы которых подключены к входам третьего смесителя,выход которого через фильтр связан с входом усилителя-ограничителя, соединенного с делителем частоты, подключенного выходом к Одному входу фзового детектора, связанного с индикатором, а другой вход фазового детектора соединен с выходом второг yc iлитeля-oгpaничитeля, вход которого подключен к выходу опорного генератора, при этом первые входы однополосных модуляторов связаны с выходом гетеродина, а другие - с опорного генератора, а выходы однополосных модуляторов соединены с вторыми входами смесителей измерительных каналов 2 .

Недостатками этого фазометра являются паразитные излучения, наводки пролезания, объясняющиеся наличием многочисленных преобразований частоты и внутренних генераторов, низкие показатели по электромагнитной совместимости.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения за счет снижения уровня паразитных излучений.

Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит из последовательно включенных первого смесителя,фильтр

суммарной частоты, второго смесителя фильтра разностной частоты, а второй - из последовательно соединенных первого смесителя и фильтра суммарной частоты, генератор, фазовый детектор, соединенный с индикатором, введены управляемая линия задержки, элемент управления линией задержки, элемент выделения огибающей и последовательно включенные во второй измерительный канал доЛолнительньш смеситель и фильтр разностной частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, первый вход которого связан с выходом фильтра разностной частоты первого измерительного канала,один из входов дополнительного смесителя соединен с выходом фильтра суммарной частот) второго измерительного канала, другой вход соединен с вторым входом второго смесителя первого измерительного канала и с выходом управляемой линии задержки, управляющий вход которой подключен к выходу элемента управления линией задержки, а сигнальный вход - к входу ф:альтра суммарной частоты первого измерительного канала, выходы генератора связаны с вторыми входами первых смесителей измерительных каналов, вход элемента выделения огибающей соединен с первьчм входом первого смесителя первого измерительного канала, а выход - с входами синхронизации генератора и элемента управления линией задержки.

На чертеже приведена схема фазометра.

Фаз.ометр содержит два измерительных канала 1 и 2, каждый из которых состоит из первого смесителя 3, фильтра 4 суммарной частоты, второго смесителя 5 и фильтра 6 разностной частоты, генератора 7, фазового детектора 8, индикатора 9, управляемой линии 10 задержки, элемента 11 управления линией задержки и элемента 12 выделения огибающей.

В каждом измерительном канале 1 и 2 первый смеситель 3, фильтр 4 суммарной частоты, второй смеситель 5 и фильтр 6 разностной частоты последовательно соединены, выходы генератора 7 соединены с вторыми входами первых смесителей 3 измерительных каналов 1 и 2, фазовый детектор 8 входами соединен с вькодами фильтров 6 разностной частоты, а выходом - с индикатором 9, управляемая линия 10 задержки выходом соединена с вторыми входами смесителей 5, управляющим входом - с выходом элемента 11 управления линией задержки а сигнальным входом - с выходом фильтра 4 суммарной частоты первого измерительного канала 1, элемент 12 вьщеления огибающей входом связан с входом первого смесителя 3 первого измерительного канала 1, а вы ходом - с входами синхронизации генератора 7 и элемента 11 управления линией задержки. Устройство работает следующим образом. На входы фазометра поступают напряжения V.( , V.)cos(u)tW,), где V (t), V (t) - амплитуды измеряемых сигналов, I r% частота и фазы сигналов. После перемножения этих сигналов в смесителях 3 с напряжением генератора 7, фильтрами 4 суммарных час тот вьщеляются сигналы V.V(t).u;)i.4,44, V;--V;{t)co5(u,.u)t. где V(-fc)| V. (t) - амйлитуды сигналов с учетом коэ фициентов переда чи. При этом в случае измерения ради импульсных сигналов элемент 12 выделения огибающей, который в простейшем случае реализуется на основе амплитудного детектора, вырабатывает разрешающий сигнал, существующий в моменты присутствия на входах фазометра радиоимпульсных сигналов По этому разрешающему сигналу запус кается генератор 7, а также начинае работу элемент 11 управления линией задержки. По окончании измеряемого радиоимпульса и разрешающего сигнал обрывается работа генератора 7 и элемента 11 управления линией задержки . Таким образом, сигналы генератор 7 и элемента 11 управления линией, задержки имеют место лишь во время оздействия измеряемых радиоимпульсьгх сигналов на вход фазометра и тсутствуют в паузах между измереиями. В режиме измерений непрерывого сигнала элементом 12 выделеия огибающей постоянно вырабатыватся разрешаюиц й сигнал. В результае обеспечивается непрерывная раота генератора 7 и элемента 11 упавления. Напряжение V после пропускания ерез перестраиваемую по определеному (например, линейно или ступенато нарастающему) закону TCtt инию 10 задержки, принимает вид ))где V ,4i - амплитуда и дополнительный фазовый сдвиг сигнала на выходе линии 10 задержки; T(t) - закон перестройки линии 10 задержки, задаваемый элементом 11 управления. При перемножении выходного сигнала линии 10 задержки V в смесителях 3 с сигналами V и V формируются сигналы -V(t)cos{()t-()r)itt-(t)(,,5 , (i)co5() )t-())t r(t}JWr+S2- ) Фильтрами 6 пропускаются лищь напряжения разностной частоты (первые слагаемые напряжений Vj и V) которые, например, при линейном законе перестройки линии 10 задержки(tl-r-l: , где f const - скорость перестройки линии 10 задержки , имеют вид )co5(u)u5 1rt-i/J, (t)co5(u,.u)).,Фазовым детектором 8 формируется напряжение, пропорциональное фазоВОЙУ сдвигу сигналов Vg (tco.().Vg{i)co5{V/J Поскольку разность фаз напряжений Vg и V/ равна измеряемому фазовому сдвигу входных сигналов пока зания индикатора 9 соответствуют сдвигу фаз напряжений V и . . В данном устройстве для снижения погрешностей, вносимых преобразованием частоты, необходимо добиваться наиболее точного перемножения сигна лов в смесителях. С этой целью наиб лее предпочтительными являются кольцевые или двухбалансные схемы смесителей. Управляемая линия 10 за держки представляет собой набор ком мутируемых отрезков волноводов или коаксиальных кабелей либо устройств на поверхностных акустических волнах. Наилучшим с точки зрения минимума вносимых искажений является линейный закон перестройки линии 10задержки tltH b . Однако при конкретной реализации устройства исходя из заданной погрешности измерений может быть выбран другой вид функции L(i) (например,пилообразный или ступенчатый). Элемент 11управления линией задержки,таким образом, представляет собой обычный синхронизируемьй генерато функции заданного вида fit). . Введение в устройство управляе мой линии задержки, дополнительног смесителя, фильтра разностной частоты, элементов управления линией задержки и выделения огибающей уменьшает взаимное влияние каналов сокращает число паразитных комбинационных составляющих. Измерение фазового сдвига производится в диапазоне частот (при линейном законе) ( я° Kmin-.rl 1„ где f принимает значения Это позволяет сжать частотный Наличие вседиапазон в К - раз, го лишь одного высокочастотного генератора, работающего только при наличии измеряемого сигнала на входах устройства, позволяет значительно снизить (а в паузах между измерениями исключить) уровень паразитной излучаемой мощности. Снижение, по сравнению с синхронным гетеродинированием, вносимых искажений при высоком коэффициенте сжатия частотного диапазона, уменьшение влияния паразитных внутренних связей повышает точность измерения в 2-3 раза. По сравнению с базовым фазометром ФК2-14 предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами. Благодаря высокому коэффициенту сжатия (до 10 ) оно имеет более широкий частотный диапазон, позволяет проводить безынерционные измерения (при стробоскопическом способе,реализованном в ФК-2-1А, необходимо весьма значительное время измерений), обладает лучшими показателяьга электромагнитной совместимости. Использование предлагаемого фазометра в составе контрольно-измерительных комплексов, благодаря высоким показателям электромагнитной совместимости, дает возможность конструировать более точные измерительные системы в радиотехнике, навигации, радиолокации, при контроле качества выпускаемой продукции. Это уменьшает потери от брака, снижает себестоимость продукции.

ФАЗОМЕТР, содержащий два измерительных канала, один из которых состоит из последовательно включенных первого смесителя, фильтра суммарной частоты, второго смесителя, фильтра разностной частоты а второй - из последовательно соединенных первого смесителя и фильтра суммарной частоты, генератор, фазовьм детектор, соединенный с индикатором, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения за счет снижения уровня паразитных излучений, в него введены управляемая линия задержки, злемент управления линией задержки. элемент выделения огибающей и последовательно включенные во второй измерительный канал дополнительный смеситель и фильтр разностной частоты, выход которого подключен к второму входу фазового детектора, первый вход которого связан с выходом фильтра разностной частоты первого измерительного канала, один из входов дополнительного смесителя соединен с выходом фильтра суммарной частоты второго измерительного канала, другой вход соединен с вторым входом второго смесителя первого измерительного канала и с выходом управляемой линии задержки, управляющий вход которой подключен к сл выходу элемента управления линией задержки, а сигнальный вход - к выходу фильтра суммарной частоты первого измерительного канала, выходы генератора связаны с вторыми входами первых смесителей измерительных каналов, вход элемента вьщелесо кэ ния огибающей соединен с первым входом первого смесителя первого изме4: рительного канала, а выход - с вхоto дами синхронизации генератора и элемента управления линией задержки. 00

3