Способ измерения фазовой характеристики аттенюатора и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01R25/02 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике н может быть исползовано для измерения фазовых характеристик высокочастотных аттенюаторо т.е. аттестации их амплитудно-фазовы зависимостей.

Известен способ прецизионного измерения АФП аттенюатора, заключакяцийся .в замещении исследуемого аттенюатора аттенюатором, построенным из минимально-фазовых цепей и градуированным расчетным путем 0Недостатками этого способа являются короткий период достоверности расчетных характеристик, что требует частой пере градуировки об зазцовых минимально-фазовых цепей, и узкий частотный диапазон реализации.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ измерения фазовой характеристики аттенюатора, заключающийся в двухканальном компенсационном измерении фазовой задержки, согласно которому на фиксированной частоте и заданном ослаблении N измеряется разность фаз опорного и прошедшего через исследуемый аттенюатор сигналов при ослаблении исследуемого аттенюатора .равном нулю и N. Опорный сигнал дополнительно ослабляется в N

а опорный и прошедший через исследуемый аттенюатор сигналы дифференцируются с постоянной времени при измерении с нулевымослаблением и интегрируются с постоянной времени 1/W при измерении с,ослаблением равным N СЗ . :

Точность этого способа ограничена следующими факторами:

равенство номиналов : лементов R,C при дрейфе их характеристик для обеих цепей может быть осуществлено с относительной погрешностью порядка 5-10 , что ограничивает разре- . шение по фазе до значений 0,05-0,01

коммутация каналов обуславливает в:;аимное прохождение сигналов обоих каналов через цепи коммутатора, что эквивалентно смещению нулевого уровня во времени;

наличие входной емкости и сопротивления фазометра, подключаемого к дифференцирующей и интегрирующей цепям, нарушает алгоритм преобразований и его реализация происходит лишь приближенно эта составляющая

погрешности наиболее существенна для средних и rsbicoKHx частот;

выбор больигах номиналов емкостей преобразующих .цепей влечет за собой наличие coпpoтивлeн й утечек, температурные нестабильности.

Суммарное значение указанных погрешностей таково, что разрешение известного- способа на высоких частотах не. превьш1ает значения 0,1°.

Цель изобретения - расширение частотного диапа зона и повышение точности измерения фазовой характеристики аттенюатора.

Цель достигается тем, что согласн способу измерения фазовой характеристики аттенюатора на фиксированной частоте и при заданном ослаблении, включающему измерение разности фаз опорного и ослабленного сигналов, синхронизируют высокочастотным сигналом низкочастотный гармонический сигнал, имеющий два уровня, равные уровням входного и выходного сигналов аттенюатора, и производят изменение фазы ослабленного низкочастотного сигнала до совпадения двух импульсных последовательностей, сформированных в моменты равенства обеих пар уровней низкочастотного и высокочастотного сигналов.

раз

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит генератор высокой частоты, фазометр и индуктивный делительJгенератор низкой частоты, фазовращатель, два блока сравнения и нуль-орган, при этом генератор низкой частоты соединен с генератором высокой частоты, входы первого блока сравнения непосредственно сов.динены с генераторами низкой и высокой частоты, один вход втор.ого блока сравнения соединен с генератором высокой частоть через аттестуемый аттенюатор, другой его вход - с геHepai;opoM низкой частоты через индуктивный делитель и фазовра1датель с параллельно подключенньм к нему фазометром, а выходы блоков сравнения подключены к нуль-органу.

Предлагаемый способ и устройство, реализующее его, обеспечивают высокую фазовую стабильность сигнала, сохранение его формы, чем обуславливают отсутствие дополнительных сос тавляющих погрешностей преобразователей, больший объем информации за период наблюдения. 3 На фиг. 1 изображен график, иллюстрирующий способ измерения фазовой характеристики аттенюатора; на фиг, структурная схема устройства, реализующего данный способ. Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, фазометр 2 и индуктивный делитель 3, генератор i низкой частоты, фазовращатель 5, два блока сравнения 6, 7 и нуль-орган 8 при этом генератор 4 низкой частоть; соединен с генератором 1 высокой частоты, входы первого блока 6 сравнения непосредственно соединены с генераторами низкой 4 и высокой 1 частоты, один вход второго блока .7 сравнения .соединен.с генератором 1 высокой частоты через исследдуемый аттенюатор 9, другой его вход с генератором 4 низкой частоты через индуктивный делитель 3 и фазовращатель .с параллельно подключенным к нему фазометром 2, а выходы блоков сравнения 6,7 подключены к нуль-органу 8 Данный способ реализуется с помощью этого устройства следующим образом.. С генератора 1 высокой частоты гармонический сигнал с частотой и амплитудой U подается одновремен но на три узла - генератор 4 низкой частоты для его синхронизации, на вход исследуемого аттенюатора 9 и на один вход блока 6 сравнения. С генератора 4 низкой частоты гармо нйческий сигнал с частотой U)HI| и ам плитудой и подается одновременно на два узла - вспомогательный аттенюатор и на другой вход блока 6 сравнения. Вспомогательным аттенюатором 3, представляющим собой индуктивный делитель, устанавливается уровень сигнала U частоты ю., рав ный уровню высокочастотного сигнала на выходе исследуемого аттенюатора. При этом обе импульсные последовательности, формируемые блоками ,6 и 7 сравнения в моменты совпадения обеих пар низкочастотного и высокочастотного сигналов, смещены одна относительно другой на интервал времани, равный задержке сигнала, т.е. амплитудно-фазовой погрешности исследуемого аттенюатора 9 на частоте и ослаблении, равном отношению; (см. фиг. 1). Далее фазовращателем 5 добиваются совпадения импульсных последовательностей, индицируемого il. 4 нyJь-I идикaт(n( 8. При этом значе1Ие введенного фазового сдвига низкочастотного сигттала, иь дицируемого фазометром 2 ,равно АФИ аттенюатора 9 на частоте ш при ослаблении сигнала, равном и.,/и поскольку собственная АФП вспомогательного аттенюатора 3 несоизмеримо меньше (менее 10 градуса). Разрешение устройства определяется чувствительностью фазометра на . низкой частоте, т.е. достигает значений 0,01° и более. Разность фаз двух импульсных последовательностей зависит как от разности фаз высокочастотных сигналов,так и низкочастотных сигналов, что и использовано для изменения диапа-зона работы градуированного фазовращателя. Предлагаемый способ и устройство основаны на использовании самых точных преобразоваиий - переносе фазового сдвига с высокой частоты на низкую без ПЧМ и преобразовании фазового сдвига в интервал времени, что реализуется в самых точных мерах Ф1-4, 52-28, имеющих точность 0,01 . Реализация способа- позволяет иметь на средних-и высоких частотах точность измерения большую в 10 раз, чем способ-прототип на средних частотах из-за отсутствий высокочастотных фазозадающих КС-цепей и .оценке фазового сдвига на одной низкой частоте. Благодаря этому входная емкость и сопротивление фазометра не оказывают влияния на исследуемый аттенюатор и комплексный коэффициент передачи высокой частоты; каналы резко отличны по частоте, что позволяет избежать паразитной фазовой модуляции сигнала; индуктивный делитель и фазометр работают на одной частоте, а не в широком диапазоне частот, т.е . влияние дополнительнвгх цепей постоянно нанизкой и высокой частотах,, Предлагаемый способ позволит измерять АФП в широком диапазоне частот, где возможно измерение интервалов времени с относительной точностью 10, что эквивалентно разрешенк о по фазе 0, . Точность способа определяется точностью используемой образцовой НЧ

фазовой меры и разрешением схем совпадений, нуль-органа. Рабочий диапазон определяется быстродействием

II

используемой элементной базысхем совпадений и нуль-органа.

III I I I I I I I

It II I I I

ti-tz

Фие.7

1. Способ измерения фазовой характеристики аттенюатора, включающий измерение разности фаз опорного и ослабленного сигналов, отличающийся тем, -что, с целью расширения частотного диапазона и повьшения точности измерения, синхронизируют высокочастотным сигналом низкочастотный гармонический сигнал, именнций два уровня, равные уровням входного и выходного сигналов аттенюатора, и производят изменение фазы ослабленного низкочастотного сигнала до совпадения двух импульсных последовательностей, сформированных в моменты .равенства обеих пар уровней низкочастотного и высокочастотного сигналов. 2. Устройство для измерения фазовой характеристики аттенюатора, содержащее генератор высокой частоты, фазометр и индуктивный делитель, отличающееся тем, что, с целью распгарения частотного диапазона и повьппения точности измерения, оно снабжено генерйтором низкой частоты, фазовращателем, двумя блоками сравнения и йуль-органом, при этом генератор низкой частоты соединен с генератором высокой частоты, входы первого блока сравнения непосредстсл венно соединены с генераторами низкой и высокой частоты, один вход второго блока сравнения соединен с генератором высокой частоты через аттестуемый аттенюатор, другой его вход - с генератором низкой частоты через индуктивный делитель и фазовращатель 01 с параллельно подключенным к нему 00 QD 4 фазометром, а выходы блоков сравнения подключены к нуль-органу.

foMntmp

У азо1рощетел

fxtna cffoiHfHM

Hyat-eftmi