Измеритель фазовых сдвигов Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к фазоизме рительной технике и может быть использовано для измерения разности фаз сигналовр фазочастотных характеристик и группового времени запаздывания радиоустройств« Цель изобретения - повьшение быстродействия при сохранении высокой точности путем устранения ампли тудно-фазовой погрешности вследстви п роведения измерений при двух значе ниях опорной частоты. На чертеже приведена структурная схема измериуеля. Измеритель содержит блок 1 высоких частот, смесители 2 и 3, вычислительный блок 4, синтезатор 5 частот, коммутатор 6, балансный модуля тор 75 фильтр 8 и блок 9 управления К входу измерителя подключен блок 1 высоких частот, два выхода которого соединены с входами смесителей 2 и первые два входа вычислительного блока 4 подключены к выходам этих смесителей, вход синтезатора 5 частот соединен с выходом смесителя 3, первый выход синтезатора 5 частот подключен к третьему входу вычислительного блока 4, второй - к первому входу балансного моду;лятора 7, а третий и четвертьш через коммутатор 6 - к второму входу балансного модулятора .7,выход которого через фильтр 8 соединен с вторыми входами смесителей 2 и 3, Вход блока 9 управления подключен к выходу вычис лительного блока 4, а выходы сое- . динены с управляющими входами комму татора 6 и вьгчислительного блока 4, Измеритель работает следующим образом. Блок 1 высоки с частот предназначен для переноса измерений исследуемого фазового сдвига между входными сигналами в диапазоне рабочих частот на фиксированную частотусо. При измерении фазовых характерис тик исследуемые сигналы поступают на входы блока 1 высоких частотj, содержащего, например, в каждом канале смесители, входы которых соеди нены с входами измерителя, и перестраиваемый гетеродин, соединенный с вторыми входами этих смесителей, причем частота гетеродина отличается от частоты исследуемых сигналов на величину со . В результате преобразования частот на выходе. блока 1 образуются сигналы с часторазность фаз между кототой СО рыми равна исследуемой разности фаз между входными сигналами. При измерении группового времени запаздывания на входы блока 1 высоких частот поступают, например, амплитудно-модулированные колебания с подавленной несущей, причем информация о задержке огибающей содержится в фазовом сдвиге модулирующей частоты О) . В блоке 1 высоких частот, содержащем в каждом канале амплитудные детекторы, соединенные с входами измерителя, путем детектирования выделяются сигналы огибающей частоты ш , разность фаз между которьп ш пропорциональна исследуемому групповому времени запаздывания. Смесители 2 и 3 и балансный модулятор 7 предназначены для устранения амплитудно-фазовой погрещности, возникающей в каналах измерителей при изменении амплитуд входных сигналов. С помощью синтезатора 5 частот и балансного модулятора 7 достигается частота спектра сигнала на вторых входах смесителей 2 и 3, что дополнительно способствует повышению точности измерений, В смесителях 2 и 3 сигнал час- тоты СО с выходов блока 1 высоких частот преобразуется в колебания промежуточной частоты S2 . При этом роль гетеродинного сигнала с частотой со - П. или W + fj выполняет напряжение на выходе балансного модулятора 7, которое через фильтр 8 поступает на вторые входы смесителей 2 и 3. В синтезаторе 5 частот из напряжения опорного генератора и напряжения промежуточной частоты У2 , поступающего на вход синтезатора 5 частот с выхода смесителя 3, известными методами деления, умножения и преобразования частот 2 формируются сигналы частот СО +51, 9,, -Q. Напряжение с частотой Q 4 SJ, подводится к одному входу балансного модулятора 7 непосредственно, а на второй вход его с помощью коммутатора 6 поочередно подключаются сигналы с частотой 9,+Й и Q,-Q. В результате преобразования частот на выходе балансного модулятора 7 с помощью

3

фильтра 8 выделяются возникающие поочерёдно сигналы разностных частот О - 52 и ы + Si.

Пусть на входы смесителей 2 и 3 с выходов блока 1 высоких частот .поступают сигналы соответственно

U,5;n(co-Ltcf) j

U j5in tot j

где Cp - исследуемый фазовый сдвиг (постоянными фазовыми сдвигами в каналах пренебр гаем, так как они учитываются при калибровке измерителя) . В первом положении коммутатора 6

к вторым входам смесителей 2 и 3

поступает сигнал

Uo5,n(.W-n).i4 tp, а во втором положении - сигнал ид5;п(и + ), где Ч,, фазовые сдвиги вносимые узлами 5-8. Тогда на выходах смесителей 2 и 3 в первом положении коммутатора 6 выделяются сигналы промежуточной частоты U,5iStn(abtf-Cf,+ it,); (1) UgjjSin (si-t-Ci, + ), (2) где Л tf, Л(Р2 дополнительные фазовы сдвиги, возникаюпще в первом и втором каналах измерителя, есл напряжения Uj и ig отличаются от напряже ний входных сигналов, при которых производи лась калибровка измерителя. Во втором положении коммутатора vкaзaнныe сигналы имеют вид U,(n-|;4(-q)4u(,)-- (3) (,1 ,., (4) причем фазовые сдвиги 6t|,, iCJpj пр водящие к амплитудно-фазовой по824344

грешности U . U q - tpj , остаются прежними, т.к. в обоих положениях коммутатора 6 амплитуда входных сигналов остается практически неизменной.

В вычислительном блоке 4 осуществляется измерение исследуемого фазового сдвига, обработка и индикация результатов измерений. Блок

10 4 содержит, например, последовательно соединенные триггерный фазометр, схему совпадения, реверсивный счетчик импульсов, регистр и цифровой индикатор.

В первом положении коммутатора 6 на входы триггерного фазометра в вычислительном блоке 4, соединенные с выходами смесителей 2 и 3, поступают сигналы (1), (2), в результате чего на выходе этого триггерного фазомет|эа образуются импульсы, длительность которых пропорциональна разности фаз этих сигналов С|, лс, Ц) + ьц Во втором положении коммутатора 6 длительность названных импульсов пропорциональна.разности фаз сигналов (3), (4) (tj -qn-bq),-&cfj -q4iq) . На третий вход вычислительного блока 4, соединенный с входом схемы совпадения, поступает сигнал частоты заполнения (квантующей частоты), сформированный в синтезаторе 5 частот. Второй вход схемы совпадения в вычислительном блоке 4 соединен с выходом триггерного фазометра, поэтому на ш 1ходе схемы совпадения поочередно образуется последовательность импульсов, число которых пропорционально фазовым сдвигам ср, и г С помощью блока 9 управления процесс измерения осуществляется в два такта, С выхода вычислительного блока 4, представляющего собой вькод измерительного триггера, на вход блска 9 управления поступают импульсные сигналы промежуточной частоты SZ , из которых в блоке 9 управления формируются импульсы, управляющие работой коммутатора 6 и вычислительного блока 4. В тече

ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержащий на входе блок высоких частот, два выхода которого соединены с входами смесителей, о т л ичающийся тем, что, с целью повьппения быстродействия при сохранении высокой точности путем устранения амплитудно-фазовой погрешности вследствие проведения измерений при двух значениях опорной частоты и обработки результатов измерений, в него введены вычислительный блок, синтезатор частот, коммутатор, ба.лансньш модулятор, фильтр и блок управления, причем первые два входа вычислительного блока подключены к выходам смесителей, вход синтезатора частот соединен с выходом одного из смесителей, первый выход синтезатора частот подключен к третьему входу вычислительного блока, второй вьЕсод - к первому входу балансного i модулятора, а-третий и четвертый выходы через коммутатор - к второму входу балансного; модулятора, при этом выход (балансного модулятора через фильтр соединен с вторыми входами смесителей, кроме того, вход блока управления подключен к выходу вычислительного блока, а выходы соединены с -управляющими входами коммутатора и вычислительного блока.