Устройство для измерения разности фаз Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

Ud

- 14 ной технике и может быть использовано одновременно для измерения в одном канале разности фаз и затухания исследуемого сигнала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройст ва за счет одновременного обеспечени измерения разности фаз и затухания, вносимых .исследуемым объектом в расширенном амплитудном динамическом диапазоне. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит генератор СВЧ 1, исследуемый четырехполюсник 2 фазозьй манипулятор 3,генератор импульсов 4, амплитудные модуляторы 5 и 6, подмодуляторы 7 и 8, квадратичный детектор 9, смеситель 10,, полосо вые фильтры 11 и 12, синхронный детектор 13, фильтр нижних частот (ФНЧ) 14 и индикатор 15. Выход генератора СВЧ через последовательно включенные исследуемый четырехполюсник 2, фазовый манипулятор 3, амплитудный модулятор 5, квадратичный детектор 9, полосовой фильтр П, синхронный детектор 13, ФНЧ 14 подключен к индикатору 15. Генератор 4 подключен к второму входу фазового манипулятора 3. Выход .подмодулятора 7 подключен к, второму входу амплитудного модулятора 5 и через последовательно соединенные смеситель 10 и полосовой фильтр 12 к второму входу синхронного детектора 13. Выход подмодулятора 8 соединен с амплитудным модулятором 6 U, I n ljiib-. Я. 2FF2c

Сигнал на входе квадратичного детектора 9 с учетом того, что. - сюда же поступает сигнал с генераСВЧ 1, амплитудно манипулированный в амплитудном модуляторе 6, причем

00

4 S -1 .

и„ К. И+у 2 sin п соз (

-Sir

0

,3,5... /

4W со

i4Sl 5й

и к, 11н sin Kt t Ч )l (,3,5... / ° ° Jj

с подмодулятора 8 поступает модулирующий сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2 и частотой F,/- F, (например 120 кГц), следующий (допустим модулирующий сигнал является нечетной функцией):

sinnS 3tlcoSu.o-fc,

,5... /

(

. , вход амплитудного модулятора 6 соединен с выходом генератора СВЧ 1, а выход - с вторым входом квадратичного детектора 9, в качестве индикатора применен осциллограф. Устройство работает следующим образом. Сигнал на выходе исследуемого четьфехполюсника 2 имеет вид: и (t),s(w,t+tf), (1) где К - коэффициент, характеризующий затухание четырехполюсника 2; х фазовый сдвиг, вносимый четырехполюсником 2. Сигнал вида (1) проходит фазовый манипулятор 3, которьш в процессе измерений с частотой генератора прямоугольных импульсов 4 (обычно 1 кГц) принимает дискретные фазовые состояния О®, 90, и описывается: ,1 c JoKx s(wot+ч),пpи . 2. (), при . ,, Далее сигнал (2) в амплитудном модуляторе 5 с учетом того, что подмодулятор 7 создает модулирующий сигнал в виде последовательности прямоугольных импульсов со скважностью 2 и частотой F,, (обычно 100 кГц), под вергается амплитудной манипуляции и при допущении, что модулирующий сигнал является нечетной функцией, имеет вид: oos(u)t.4J , при . /.sih(u,,l), при , где О ной ампл вует

Полосовой фильтр 11 вьщеляет из сигнала (3) сигнал разностной частоfc 2.

-;::у (Sli-SljlUos ,при

/) лТ

(Sl,)t5intf,пр.. , Сигчал (4) после синхронного детектирования с учетом того, что на гетеродинный вход синхронного детектора 13 поступает сигнал разностной частоты (j-Sjp/21, вьщеляемьй полосовым фильтром 12 из сигнала смесителя 10 частоты, входы которого подключены к выходам подмодуляторов „„ , и 8, и последующей фильтрации фильтром нижних частот 14, имеет вид: , ,при 0.Л , приЬ.ит где а и b - амплитуды сигнала по ве тикали и горизонтали. Из полученногоконечного вьфажения видно, что фаза может быть измерена как 4 «г с if-, а коэффициент затухания К Таким образом, удается одновреме но в одном канале измерить и разнос фаз и затухание, вносимые исследуемым четырехполюсником и отбросить условие, что амплитуда сигнала в из мерительном канале должна быть намн го меньше (20 - 40 дБ), чем в опорты (-Sl)/2T4

20

U) 3 , 11952804 Я.,2аР.которая приводит к дополнительным тметим, что применение амплитуд-ошибкам измерений, манипуляции объясняется тем, что итудной модуляции на СВЧ сопутст-На выходе квадратичного детектопаразитная фазовая модуляция,5 Рз 9 сигнал иммет вид: 42 Г / l2 ид,и+ о х „ ги/к, У«Н1з... а|М-||„.,. ..,.-я,,).„.., -SinSljt ,3,S... 4Z л 5innSl.,t|co5lf . при 0 -t --l-i n-,i,S... -5intiSl,t| n3 при ном, что значительно расширяет амплитудный динамический диапазон. Формула изобретения Устройство для измерения разности фаз, состоящее из последовательно соединенных генератора СВЧ. двух д подключения исследуемого четырехполюсника, фазового манипулятора, модулирующий вход которого соединен с выходом генератора импульсов, последовательно соединенных квадратичного детектора и первого полосового фильтра, а также фильтра нижних частот, индикатора и первого амплитудного модулятора, соединенного модулирующем входрм с выходом первого подмодулятора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет одновременного обеспечения измерения разности фаз и затухания, в него введены второй амплитудной модулятор, второй подмодулятор, синхронный детектор, смеситель и второй полосовой фильтр, при этом выход фазового манипулятора соединен с входом квадратичного детектора через первый амплитудный модулятор, первый полосовой фильтр соединен последовательно с синхрон5 11952806

ным детектором, фильтром нижнихтора, а выход генератора СВЧ соедичастот и индикатором, вькоды подмо-нен с входом квадратичного детектодуляторов соединены с входами сме-ра через второй амплитудный модулясителя, выход которого соединен че- тор, модулирующий вход которого

рез второй полосовой фильтр с гете-соединен с выходом второго подмодуродинным входом синхронного детек-лятора.

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к устройствам для измерения в одном канале разности фаз и затухания исследуемого сигнала. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем одновременного измерения разности фаз и затухания в одном канале, вносимых исследуемым объектом в расширенном амплитудном динамическом диапазоне. Устройство содержит генератор СВЧ 1, исследуемый четырехполюсник 2, фазовый манипулятор 3, генератор импульсов 4, квадратичный детектор 9, первьш полосовой фильтр 11, фильтр нижних частот 14, индикатор 15, первый амплитудньй модулятор 5 и первый подмодулятор 7. Для достижения поставленной цели в него дополнительно i введены: второй амплитудный модулятор 6, второй подмодулятор 8, син(Л хронный детектор 13, смеситепь 10 и второй полосовой фильтр 12. 1 ил.