Устройство для поверки измерителей группового времени запаздывания Советский патент 1984 года по МПК G01R35/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти широкое практическое применение для поверки измерителей группового времени запаздывания. Известно устройство поверки измерителей группового времени запаздывания, содержащее отрезки коаксимального кабеля нормальной или специальной конструкции и ряд регулиру емых сопротивлений иагруэкн ij . Недостатком этого устройства является низкая точность поверки, обу ловленная сложностью согласования кабеля и нагрузки в широком диапазоне частот. Известно также устройство, содер жащее поверяемый измеритель группового времени запаздывания, первым в ходом подключенным через последовательно соединенные первый амплитудный детектор,первый фильтр и образцовую линию задержки к одному из вх дов первого модулятора, вторым входом соединенного со BTOIJBIM входом второго модулятора и вторым выходом поверяемого измерителя группового времени запаздывания, выход первого модулятора соединен с первой клеммо для подключения входа измерительного канала поверяемого измерителя, третий выход которого подключен к первому входу второго модулятора, в ходом подключенным через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и второй фильтр к второй клемме для подключения входа опорного канала поверяемого измерителя 2 , Недостатком известного устройств является возникновение в диапазоне высоких и сверхвысоких частот дополнительной погрешности, обусловленной флюктуацией частотной неравномерности группового времени запаздывания входящих в устройство уз лов. Целью изобретения является повыщение точности поверки измерителей группового времени запаздывания в Диапазоне высоких и сверхвысоких частот. Пос тавленная цель достигается те что в устройство для поверки измерителей группового времени запаздывания, содержащее два модулятора, первый из которых вторым входом под ключен к выходу образцовой линии задержки, а выходом - к первой клемме для подключения входа измерительного канала поверяемого измерителя, первый амплитудный детектор выходом соединен с входом первого фильтра, второй модулятор выходом подключен через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и второй фильтр ко второй клемме для подключения входа опорного канала поверяемого измерителя, введены генераторы высокой и низкой частот, два сумматора, два амплитудных детектора, два фильтра и два усилителя с регулируемыми коэффициентами усиления, причем генератор высокой частоты подключен одновременно к первым входам первого и второго модуляторов, выход генератора низкой частоты подключен непосредственно к первым входам первого и второго cyм :aтopoв, выход первого сумматора подключен к входу образцовой линии задержки, а также через последовательно соединенные третий амплитудный детектор и третий фильтр - к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, сигнальным входом подключенного к выходу первого фильтра, а выходом - ко второму входу первого сумматора, вход первого амплитудного детектора соединен с первой клеммой для подключения входа измерительного канала поверяемого измерителя, а выходом второго сумматора подключен к второму входу второго модулятора, а также через последовательно соединенные четвертый амплитудньй детектор и четвертый фильтр - к управляющему входу второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, сигнальным входом подключенного ко второй клемме для подключения опорного канала поверяемого измерителя, а выходом - ко второму входу сумматора. На чертеже приведена структурная схема устройства для поверки измерителей rpyjinoaoro времени запаздывания. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, первый модулятор 2, генератор 3 низкой частоты, первый сумматор 4, образцовую линию 5 задержки с блоком коммутации, клемму 6 для подключения входа измерительного канала поверяемого измерителя.

первый амЛлнтудный детежгор 7, первый фильтр 8, первмпг усилитель 9 с регулируемым козф(})нциентом усиления второй амплитудный детектор 10, вто рой фильтр 11, второй сумматор 12, второй модулятор 13, третий амплитудный детектор 14, третий фильтр 15, вторую клемму 16 для подключения входа опорного канала поверяемого измерителя группового времени запаздывания, второй усилитель 17 с регулируемым коэффициентом усиления, четвертый дмплитудный детектор 18 и четвертый фильтр 19.

Генератор 1 высокой частоты выходом подключен к одному из входов модулятора 2, второй вход которого подключен к выходу генератора 3 низкой частоты через последовательно соединенные первый сумматор 4 и образцовую линию 5 задержки, выход модулятора 2 через последовательно соединенные клемму 6 для подключения входа измерительного канала поверяемого измерителя, первый детектор 7 и первый фильтр 8 подключен к сигнальному входу первого усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления, выход которого подключен к второму входу первого сумматора 4, выходом подключенного через последовательно соединенные третий детектор 14 и третий фильтр 15 к управляющему входу первого усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления второй сумматор 12 первым входом под ключен к выходу генератора 3 низкой частоты, а выходом - к одному из входов второго модулятора 13, вторым входом соединенного с выходом генератора 1 высокой частоты, выход второго модулятора 13 через последовательно соединенные второй детектор 10, второй фильтр 11 и вторую клемму 16 для подключения входа опор ного канала поверяемого измерителя подключен к сигнальному входу второго усилителя 17с регулируемым коэффициентом усиления, выход ко-i торого подключен к второму входу второго сумматора 12, выходом подключенного через последовательно соединенные четвертый детектор 18 и четвертый фильтр 19 к управляющему |входу второго усилителя 17с регулиjpyeMbiM коэффициентом усиления.

Принцип действия устройства поверки заключается в следующем.

1124294

Высокочастотны сигнал с выхода генератора 1 высокой частоты поступает на первый вход модулятора 2. В качестве модулирующей функции вы5 сокочастотного сигнала служит сигнал, поступающий на второй вход модулятора 2 с выхода генератора 1 низкой частоты через первый сумматор 4 и образцовую линию 5 задержки, Выход10 ной сигнал модулятора 2 можно представить в виде .

вы т, Ь « 5 n Ql -qio+q), t SZC Wt

(1)

Из выражения (1) следует, что огибающая испытательного сигнала кроме начального фазового сдвига с и времени задержки, вносимого образцовой линией задержки 5, содержит также дополнительный фазовый сдвиг

20 (,, вносимый модулятором 2, который обусловлен неравномерностью его фазочастотной характеристики. Это приводит к тому, что при поверке измерителей в диапазоне высоких и сверх5высоких частот проявляется значительная флюктуация частотной неравномерности группового времени запаздывания испытательного сигнала. Для стабилизации этой не.равномер0 ности и ее уменьшения испытательный сигнал поступает на вход детектора 7, на выходе которого с помощью фильтра 8 вьщеляется первая гармоника огибающей. Так как флюктуация частотной

5 неравномерности группового времени запаздывания проявляется в изменении фазы огибающей относительно фазы Cfo модулирующего сигнала, то выделечная на вьосоде фильтра 8 огиба0 ющая поступает через усилитель 9 с регулируемым коэффициентом усиления на второй вход сумматора 4, выходное . напряжение которого с учетом инвертирования огибающей на выходе уси5 лителя 9 можно представить в виде

II II Li -L U,s;nCc,-q of;zt n

UdUSin mt-afctrf-rr-T:- /2V

L Uo-U,co5Cq,)J.

Учитывая, что (p - q)jj« 1 и принимая 0 в начальный момент времени 2 - О, выражение (2) можно представить в . виде

U4 (4,-cf),

5 ,где U - амплитуда выходного напряжения сумматора 4, которая является постоянной при изменении фазы Cp-j модулирующего сигнала.

Выходйое напряжение сумматора 4 поступает через образцовую линию 5 задержки на второй вход модулятора 2 ,.

а также непосредственно на вход детектора 14, на выходе которого с помощью фильтра 15 выделяется постоянное напряжение, которое служит в качестве регулирующего напряжения и подается на управляющий вход .усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления.

При постоянстве амплитуды О выходного напряжения сумматора 4 будет изменяться фаза напряжения 1) на выходе усилителя 9 с регулируемым коз1фф1щиентсм усиления

Uc,,-q)o -Oo5inUbqo)-ij,5m(at+q)J.

Полагая начальную фазу модулируюего сигнала Cf О, получаем

1 и.и, /

q, arct -- sincf,.

Возникающая- при этом частотная неравномерность группового времени запаздывания может быть представлена в виде

л Ч UU.. .

(I)

Так как Cf « 1 и отношение С /SI 1 то выражение (3 принимает вид

it

(IV)

гр

где о - абсолютное значение группового времени запаздьгеания узла формирования испытательного сигнала.

Из выражения (4) следует что при определенном выборе амплитуд напряжений U, и и UQ введенных узлов, образующих автоматическую систему регулирования, наряду со стабилизацией осуществляется также и уменьшение частотной неравномерности группового времени запаздывания блока формирования испытательного сигнала LI(j/U-U pa3 по сравнению с его абсолютньм значением 2 .

Для компенсации возникающей частотной неравномерности группового времени запаздывания выходной сигнал генератора 1 высокой частоты поступает на первый вход модулятора 13, в качестве модулирующей функции которого служит выходной сигнал генератора 3 низкой частоты, поступающий на второй вход модулятора 13 через первый вход сумматора 12.. Сформированный на выходе модулятора 13 испытательный сигнал имеет

вид, аналогичный сигналу (1), в ко-iOpoM также проявляются флюктуации частотной неравномерности группового времени запаздывания. С целью ее стабилизации и уменьшения выходной

сигнал модулятора 13 поступает на вход детектора 10, выходное напряжение которого после фильтрации фильтром 11 подается одновременно на клемму 16 для подключения входа опорного канала поверяемого измерителя, и на сигнальный вход усилителя 17 с регулируемым коэффициентом усиления поступает на второй вход сумматора 12, выходное напряжение которого

после детектирования детектором 18 и фильтрации фильтром 19 поступает на управляющий вход усилителя 17с регулируемым коэффициентом усиления. Так как введенные во втором канале устройства поверки узлы образуют систему автоматического регулирования, идентичную по техническим характеристикам системе автоматического регулирования фазового сдвига

в первом канале, то в этом канале также -наряду со стабилизацией одновременно осуществляется и уменьшение частотной неравномерности группового времени запаздывания по сравнению с его абсолютным значением во стол

ко же раз ,как и в первом канале. ; При подаче сформированных сигналов на входы поверяемого измерителя происходит компенсация их частотных неравномерностей группового времени

запаздывания, а гюэтому точность поверки определяется только точностью образцовой линии 5 задержки.

Сравнительный анализ предлагаемого устройства с известным по техническим параметрам показывает, что поверка измерителей группового времени запаздывания известного устройства в диапазоне высоких и сверхвысоких частот приводит к возникновению частотной неравномерности группового времени запаздывания порядка ±10 не, что соответствует относительной погрешности поверки, равной 2%. Введение в предлагаемое устройство дополнительных узлов создает две идентичные высокостабильные системы автоматического регулирования, с помощью которых осуществляется как ставнли:зация частотных неравномсрностей группового времени запаздывания в (Каждом из регулируемых каналов, так и ее уменьшение до величины порядка ±.1 НС, что приводит к относительной погрешности поверки, равной 0,5%. 9 8 Таким образом, обеспечение стабилизации и уменьшение флюктуации частотной неравномерности группового времени запаздывания испытательного сигнала позволяет повысить точность пор«.рки.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ ГРУППОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАПАЗДЫВАНИЯ, содержащее два модулятора, первый из которых вторым входом подключен к выходу образцовой линии задержки, а выходом - к первой клемме для подключения входа измерительного канала поверяемого измерителя, первый амплитудный детектор выходом соединен с входом первого фильтра, второй модулятор выходом подключен через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и второй фильтр ко второй клемме для подключения входа опорного канала поверяемого измерителя, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности поверки измерителей в диапазоне высоких и сверхвысоких частот, в него введены генераторы высокой и низкой частот, два сумматора, два-амплитудных детектора, два фильтра и два усилителя с регулируемыми коэффициентами усиления, причем генератор высокой частоты выходом подключен одновременно к первым входам первого и второго модуляторов, выход генератора низкой частоты подключён неп(эсредственно к первьм входам первого и второго сумматоров, выход первого сумматора подключен к входу образцовой линии задержки, а также через последовательно соединенные третий амплитудный детектор и третий фильтр - к управляющему входу первого усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, сигнальным входом подключен(/) ного к выходу первого фильтра, а выходом - ко второму входу первого сумматора, вход первого амплитудного детектора соединен с первой клеммой для подключения входа измерительного канала поверяемого измерителя, а выход второго сумматора подключен к второму входу второго модулятора, а также через последо- вательно соединенные четвертки амплитудный детектор и четвертый фильтр - к управляющему входу второго усилителя с регулируемым коэффициентом усиления, сигнальным входом подключенного ко второй клемме для подключения опорного канала поверяемого измерителя, а выходом - ко второму входу второго сумматора..