Способ измерения разности фаз Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к электр радиоизмерительной технике и может быть использовано в электро- и радтехнических установках различного назначения при измерении фазовых сдвигов.

Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз.

На фиг. 1 представлена функцио- нальная схема устройства для реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы.

Устройство содержит коммутатор

двух исследуемых сигналов усилительно-смесительные каналы 2-4, гетеро- дин 5, блок 6 автоматической подстройки частоты, синхронизатор 7, фазометр 8-, коммутатор 9 полярности сигнала и инт&гратор 10,

Каждый из усилительно-смесительных каналов 2-4, содержит усилители амплитуды исследуемых сигналов, смесители супергетеродинного типа и усилители амплитуды сигналов промежуточной частоты.

Усилительно-смесительные каналы 2 и 3 совместно с гетеродином 5 образуют первый 2-5 и второй 3-5 каналы двухкан льного усилительно- преобразовательного тракта соответственно.

Усилительно-смесительньш канал 4 совместно с гетеродином 5 образует вспомогательный усилительно-преоб- разовательньй тракт (4-5), а последний совместно с блоком 6 автоматической подстройки частоты - систему 4-5-6 автоматической подстройки частоты.

В каналах двухканального и вспо- магательного усилительно-преобразовательных трактов осуществляют однократные или многократные как ус шение амплитуды, так и преобразование частоты.

Коммутатор 9 полярности сигнала осуществляет параллельно-перекрестное переключение двух входных и двух выходных шин или каким-либо др гим образом изменяет полярность сигнала на противоположную в моменты времени, определяемые импульсами синхронизации, сохраняя неизменной его амплитуду.

Первый и второй выходы коммутатора 1 исследуемых сигналов соеди

сигнальными входами усилительно-смесительных каналов 2 и 3 соответственно, выходы которых подключены к первому и второму входам фазометра 8 соответственно. Выход фазометра 8 соединен с входом коммутатора 9 полярности сигнала, выход которого включен с входом интегратора 10. Первый, второй и третий выходы гетеродина 5 соедине-ны с гетеродинными .входами усилительно- смесительных каналов 2-4 соответственно. Сигнальньй вход усилительносмесительного канала 4 соединен с вторым входом коммутатора 1 j а выход подключен к входу блока 6 автоматической подстройки частоты, выход которого соединен с входом управления гетеродина 5. Первый и второй выходы синхронизатора 7 соединены с входами управления коммутатора 1 и коммутатора 9 полярности сигнала соответственно..

Способ измерения разности фаз осуществляют следующим образом.

На первьм и второй входы коммутатора 1 подают первый и второй ис- (следуемые сигналы соответственно. Исследуемый сигнал с второго входа коммутатора 1 непрерывно подают на сигнальный вход усилительно-смесительного канала 4. Сигнал с выхода автоматической подстройки частоты ) подают на вход управления гетеродина 5. Системой 4-5-6 автоматической подстройки частоты управляют гетеродином 5 таким образом, что при изменении частоты исследуемого сигнала на втором входе коммутатора 1 частоту сигнала промежуточной частоты на вькодах усилительно- смесительных каналов 2-4 удерживают неизменной. Коммутатор 1 и коммутатор 9 полярности сигнала работают синхронно в два такта, при этом

Т„,

чрт нeч 1

где , - период коммутации; 1Гцр-г L длительность четного

и нечетного тактов соответственно.

В нечетные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 1 поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом исследуемьш сигнал с первого входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее на сигналь 120

ный вход усилительно-смесительного канала 2, а исследуемьш сигнал с второго входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее на сиг- нальньш вход усилительно-смеси тель- ного канала 3. В четные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 1 поступают четные синхронизирующие импуль

сы, при этом исследуемый сигнал с первого входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее на сигнальный вход усилительно-смесительного канала 3, а исследуемый сигнал с второго входа коммутатора 1 подаю на его первый выход и далее на сиг- нальньй вход усилительно-смесительного канала 2. Первьш и второй исследуемые сигналы на входе коммутатора 1 имеют фазы Ф и i соответственно. Измеряют разность фаз исследуемых сигналов

ДФ-ЯР,-Ф -(Ф2-Ф.), ДФ :-(.) .

в зависимости от того, какой из ис- тсле Зуемых сигналов принимают за опор- ный. Разность набегов фаз uf в первом канапе 2-5 усилительно-преобразовательного тракта относительного второго канала 3-5 обусловлена тем, что величины собственных набегов фазы в каждом из каналов неодинаковы и, кроме того, непостоянны во време- ,ни. Разность фаз сигналов промежуточной частоты на входе фазометра 8

., ,

где

.

V.

-фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала 2-5;

-фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала 3-5;

Если за опорный принимают первый исследуемый сигнал, т.е. ДФ f, - - Ф2. , то величина разности фаз сигналов промежуточной частоты на вхое фазометра 8 в нечетные такты

нeч- гнeч - Д Ь Рг.-ЛФ+ЛУ,

Н ,

нвч

- фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала 2-5 в нечетные такты;

-1.цеч фаза сигнала промежу- трчной частоты на выходе канала 3-5 в нечетные такты,

а величина разности фаз каналов промежуточной частоты на входе фазометра 8 в четные такты

iAV.

чет

-и - ш

1чет гчет

где

Ч.

лчет

У.

гЧет

-()- Р,--Дф-«-ДМ ,-фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала 2-5 в четные такты;

-фаза сигнала промежу- точной частоты на выходе канала 3-5 в чет- ные такты.

Сигнал на выходе фазометра 8 или (фиг. 2) прямо пропорционален разности фаз ™ Д нечетные или четные такты соответственно. В нечетные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 9 по- лярности сигнала поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом сигнал на выходе коммутатора 9 полярности сигнала равен сигналу на выходе фазометра 8, т.е.

и

9неч

и

8 кеч

В четные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 9 полярности сигнала поступают четные синхронизирующие импульсы, при этом сигнал на выходе коммутатора 9 полярности сигнала равен сигналу на выходе фазомет- ра 8 по амплитуде, но имеет обратную полярность, т.е.

и

ЗЧвет,

и

Выходной сигнал коммутатора 9 п6- лярности сигнала Ug (фиг. 2) подают на вход интегратора 10. Выходной сигнал коммутатора 9 полярности сигнала Uj имеет постоянную составляющую амплитуда U которой зависит от измеряемой разности фаз исследуе- Мых сигналов АЯ , и переменную составляющую, амплитуда AU которой зд- висит от разности набегов фаз в каналах ду .

В результате интегрирования выходного сигнала коммутатора 9 -полярности сигнала Ug на выходе . интегратора 10 получают- сигнал

и (фиг. 2), амплитуда которого соответствует амплитуде U тостоян- ной составлякщей выходного сигнала коммутатора 9 noipipHocTH сигнала.

, и - + o2

g. 4pf

Таким образом,

IT - АУнеч - А%ет

102

)-(-дф +.&Y) дф

Следовательно, на выходе интегратора 10 получают сигнал, амплитуда которого /соответствует измеряемой разности фаз исследуемых сигналов д ф и не зависит от величины и знака разности набегов фаз Ду в каналах.

Формула изобретения

Способ измерения разности фаз, основанньй на последовательных усилении амплитуды и преобразовании частоты двух исследуемых сигналов раздельно в двух параллельных каналах, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинных колеба- ний, и последующем измерении разности фаз сигналов промежуточной частоты, -при этом преобразуют разность фаз сигналов промежуточной частоты, в сигнал, амплитуда которого зависит

ВНИИПИ Тираж 747

Заказ 8522/46 Подпиеаюе

Филиал ШШ Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

от измеряемой разности фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, периодически коммутируют два исследуемых сигнала на входы параллельных каналов в два такта за период коммутации так, что в нечетные такты первый сигнал поступает на вход первого канала, а второй сигнал-на вход второго канала, в четные такты первый сигнал поступает на вход второго канала а второй сигнал-на вход первого канала, при этом длительности четного и нечетного тактов выбирают равными, затем полярность сигнала, амплитуда которого зависит от измеряемой разности фаз, инвертируют в нечетные либо , четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохраняют неизменной, при этом амплитуда сигнала в I нечетные либо четные такты соответствует Лф-ч-йУ, а в четные либо нечетные такты соответственно соответствует АФ- AM , затем амплитуду сигнала интегрируют, при этом амплитуда интегрированного сигнала соответствует Дф , где Дф - измеряемая разность фаз между исследуемыми сигналами; Л f - разность набегов фаз в каналах.

Фиг I

Изобретение относится к электро- радиоизмерительной технике и -может быть использовано при измерении фазовых сдвигов. Устройство, реализующее данный способ, содержит коммутатор 1 двух исследуемь1Х сигналов, усилительно-смесительные каналы 2-4, гетеродин 5, блок 6 автоматической подстройки частоты, синхронизатор 7, фазометр 8, коммутатор 9 полярности сигнала, интегратор 10. Первый сигнал поступает на вход первого канала в нечетные такты, в четные - на вход второго канала. Второй сигнал поступает на вход второго канала в четные такты, в нечетные - на вход первого канала. Длительность тактов одинаковая, полярность сигнала инвертируют в четные либо нечет- ные такты и сохраняют неизменной. Амплитуду сигнала, равную в нечетные либо четные такты сумме измеряемой разности фаз между исследуемыми сигналами и разности набегов фаз в каналах, а в четные либо нечетные такты разности этих величин, интегрируют. На выходе интегратора 10 получают сигнал, амплитуда которого со- ответствует разности фаз исследуемьк сигналов ине зависитот величиныи зна ка разностииабегов фаза каналах.2ип. (/} - 2 - Я7 О сл о сл 00