Устройство измерения разности фаз двух сигналов Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

ft

О5

ю

4ц Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения разности фаз и коэффициента затухания двух когерентных сигналов, а также в составе комплекса для снятия АФР антенн. Цель изобретения - повьшение точности измерения {коэффициента затухания и фазового сдвига путем уменьшения влияния паразитной амплитудной модуляции при обработке сигнала. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство состоит из генератора сверхвысокой частоты, исследуемого четырехполюсника 2, генератора 3 прямоугольных импульсов, коммутатора 4, двух делителей 5 и 6 частоты на два, второго коммутатора 7, третьего коммутатора 8, третьего 9 и четвертого 10 делителей частоты, четвертого коммутатора 11, сумматора 12, пятого делителя 13 частоты, квадратичного детектора 14, усилителя 15-промежуточной частоты, измерителя 16 уровня сигнала и измерителя 17 разности фаз При этом генератор 1 сверхвысокой частоты подключен через исследуемый четьфехполюсник к входу первого коммутатора 4, вход третьего коммутатор 8 соединен с генератором 1 сверхвысо кой частоты. Выход первого коммутатора 4 через второй коммутатор 7 под- ключен к первому входу сумматора 12, а выход третьего коммутатора 8 через четвертый коммутатор 11 соединен с вторым входом сумматора 12, выход которого через последовательно включенные квадратичный детектор 14 и усилитель 15 промежуточной частоты соединен с входами измерителя 16 уровня и измерителя 17 разности фаз. Генератор 3 прямоугольных импульсов одновременно соединен с входами третьего 9, четвертого 10 и пятого 13 делителей частотыр выход третьего делителя 9 частоты соединен с вторым входом вто рого коммутатора 7 и через первый делитель 5 частоты на два с вторым входом первого коммутатора 4, выход четвертого делителя 10 частоты соеди нен с вторьм входом четвертого комму татора 11 и через второй делитель 6 частоты на два с вторым входом третьего коммутатора, а выход пятого де лителя 13 частоты соединен с вторым входом измерителя 17 разности фаз. тройство работает следующим об. танавливают коэффициент деления елей частоты равным: первого дея К, второго С, третьего п. Сига выходе сверхвысоксчастотного атора 1 описывается выражением , „/2п - несущая частота сигнала генератора 1, AQ - амплитуда сигнала генератора 1 , гнал на выходе измеряемого чеполюсника 2 следующий: , АО cos («„t +Cf, ),(1) Kj( иЦ - коэффициент затухания и фазовый сдвиг, вносимые измеряемым четырехполюсником 2. ройдя первый 4 и второй 7 фазовые утаторы, сигнал на первом входе атора 12 имеет вид ) nK3,t)(1 т - Z1 ,t) х - 1: 1,3,5 К ср, + (0,+ ь8,) X Дв,)-х - sinK,t + (0 - sin2K52 индекс паразитной амплитудт ной манипуляции,, вызванной неидентичностью коэффициентов передачи при разных фазовых сдвигах коммутатором 4i индекс паразитной амплитудной манипуляции, вызванной неидентичностью коэффициентов передачи при разных фазовых сдвигах коммутатором 7. 8 , V (т.е. коммутатор 4 осуществляет манипуляцию фазы II « - -2- до -2-), сигнала от дб, - неточность установки фазового сдвига 0| . -7- (т.е. коммутатор 8 осуществляет манипуляцию фазы 31 сигнала от - - до ), о где неточность установки фаэового сдвига 0,. 2Я, 2if О,. где - частота сигнала генератора 3 21Г прямоугольных импульсов, Bbiбирается равной 1 мГц при п 36 II- 27,777... кГц, - 13,888... кГц. . Сигнал на втором входе сумматора 12 имеет вид a,(t, Л,(, . „Д- 1 f .ini«,t). 4 °° 1 , . X (1 + т 21 J sini ) cos х г , 00 + (е, +uS,)| х: Tsinis2 t+ L1-1,.5 + (ег+й94)1 lsin2iQ-tl. . . --1.Э.5 J где m - - индекс паразитной амплитудной манипуляции, вызванной неидентичностью коэффициентов передачи при разных сдвигах СБЧ коммутатором В; Шд - то же, только коммутатором - 11i неточность установки фазового сдвига 0, фазовым коммутатором 8; U04 неточность установки фазонеточность установки фазового сдвига 9, фазовым комч / on мутатором 11 при С 30. 2.а . , 33 333 КГц 2 f 2н -jj,jjj... К1Ц, О, 16,666... кГц. -Ha выходе сумматора 12 сигнал имеет вид На выходе квадратичного детектора 14 вьщеляется сигнал, пропорциональ 1,( /a,(t)/2 AeK,C.(t)2 + )2 + + (t),+ (9, + А0,) х X |. Z: sinKo.t + (6, + де,) X K . 3,5 407.4 х ;:: -sinK2i7,t - (S, + дЭ,) х --i. д оо х- У TsiniS2,t-(0,+u9,i)x .5 д 00, XX Ц Tsin25 2t,(4) , --„ / ,. А 1 где C,(t) (1+m. -z ггх 117 кГи, / оо X sinKy2,t)(1 + га . 21;; х t 1.3.5 . „ . X sinK2f7.t); C-Ct) (1 + m.| flтх и °° х sinin.tXl + m - 21. 1-1 35 „f Рассмотрим члены по отдельности. Третий член (4):, ,C(t),+ (0, +Д8,) X X Z1 sinKc,t + (9 + дв) х i.. л i х - sinK2S2 t - (9, +tQ х х flI sinin t - (Q, +д8,) х ,),5 , оо. sini2sit ) х .s cosCP.cos f ( 9, + А0, ) А оо k U,f 4 л х - sinKSJ.t + (0,+uG,); Zl К .. к .,t - (б. Дв,)| f X -,эр X I sin lot - (0j+ue.)i 21 X 1 г « ;,,5,5 х I sint2S2,t - (t)sin ср х 1 ° sin (9, + U0,) | 21 lsinKO,t + +(,)| 1: . lsinK2s7.t - (б, + . . , 00 Т +ue,)|.2I Tsin i - (0, +Дбр+ X fl lain i2f.,t( (t)costp X i-t.i,5 . J 5 1262407 Г .то X cos (6. +ье,)| 21 :psinKn,t + л 00 -1 + се, -йб) i: sinKzatJ X (5) X , -t-uQ) lsinin t+ + (61+664) ZL Isini2$2jtl + jriT.e 1 + sin.(9,+49, )Д Z: IsinKa.t + L ,J,5 4 00 1 -1 , + (Si+U02)l Z: sinK2n,t .sin X .3,5 K. J15 x (6,-ьл9,)| Z 4sini9, + (Q, +&6. ) Z: Isini2n,.t -..5 J7П + h - (t)sinCf,.(6, +де,) X ./ X z: gsinKsi.t -() iF -H tc.i.J.B ,, s-.J.s25 lsinK2S2,(e,+A93) Xx K t,3,5 - J I- - x .1: 4sini2Sl,t + (0, +&9,) X. i V- Icin i 70 t + (fl. +AflJ X -30 x| .f 4sini2s2,t -cos+ Г(8,+й9,)| lsinKS7,t + (Q, + co - ,3,5 К + ue,)| z: sinK2g.tl.sin (S, + + K-i3,5 J + u9o) flIsin,i2s7.t + (QZ + Ul,3,5 0040 ;S. Для дальнейшей росписи приведем ряд выкладок. С учетом того, что cos(e Z: -sinnat) cosQ; ,i,f n sin(9 1: isinnat) sin0 X n-i,d,5 ri .l. inn.t, так как 0, |, в, |,дб/.ле, ,40,, i-fn(3° -б), b(J 6(} TOX X + .6 cos (б, +л9,) - 0; соз(б,.лб,)х f(1 -Де,); 2 gi(9 ,) 1. JT з1п.(0г+-Ь0г) yd ьер; cos(9, +u6) «0; тГ cos(02. + u6,) yd -Л0,); sin(0, +i0,) 1; r sin(6j,+iep« +uV242Можно записать, что ,(9 +,Qj IsinKn.t + „ „ 4 « 1 П (2 +Л0,4 21 lsinK2s7,t cos X .J,5 . J (6, +й8,)-со8(0г ) sin(0, + e,)sin(ei+i0,)l| : x e,)sin(ei +i0,)l| : и ,,i.,c - к 5.5 sinKS7,t- |sinK2si,t кГТ7,5 - :(i +д9,)1 f: 1 sinKn,t,x 42,, . .0 ч16 Кг|,Э,5 1 |з -sinK2a,t; sFce, +Дб,)| f: |sinin,,t + - l,5,5 (61+6644. |sini2n,t ,. - cos(9, -Kv9,)cos(92 ) - sin(9, + . Ае,)в1п(9,.д9,)1|х 1,bi.,tx х rsin i 20 t - Cl .5 i 2 ;.Tsinifj i.i.f 1 . I sini2n,,t; sin(e, .л0.)| l3inKa.t. y.S,s sinK2si,t . ,)-cos(Q,+ле4 1 . „ K-t.3. -sinKn,t + cosCS, +йв,)з1п(0 +д0рх cir.( f - d X дг Zl-sinK2,t - yU . sin (9, +Л9,4 .Tsinia t + + (б .2.Tsin i2n,tj sin(0, +йе,) cos(9. +U0.) X 14 4 со 1 X 21 TsiniQ t + cos(6, + -5 .да,) since, .ле4 |: {х 47 Д 00 X sini251jt (1 )4 Zl -V 1 . . X TSin , I Следовательно, выражение (5) можн записать Г-fj 16 °° (t)coscp|-2-(1 )Г 1Г 00 pi xlsinKS,t..Z: lsinK2S7,t.-|x ,. х(1-ьД04)1|51 IsiniQ.t X --- -lл... r-. f(i 4 1 „ -J, n N Д 21 - sinKs7,t -„-(1 -604 ) f ч .i.11 -rsin i U t - A KyCCt) X X 7 -siniu,t - (t) X .. -Lг jо / 001 - -;;-(1 -flS,)- Zl;; X к 1Л... ,ra/1A 001 X sinKSl.t i- (1 +Л04) Zlт X .гу X sinis jt ZIT-sini2n t + + 1 00 ,со1 X (1 +u02);r i sinKn.t- - --X Jo 4 °°1 X sinK2Q,t. (1 -ЬЭ.,):: ZI7X ZI - 1 1 - X siniQjt 16 с учетом того, что член -г х 00 1, X -sinK l.t- 5 -sinK2j2,t ;гг х К кТТэ,, К сол X in,,t 21Т T c1;--i..s xsini2n,t после УПЧ 15 настроенного на содержит сигнал с часто jj,«, той --п--- величины /Т cos(«,-S7,)t. (7) 7 „ Рассмотрим член - 2 ;р х ..5 , со , X sinKSl.t I -sinK2s,t Г7 51 21. -sinmn.t X 7 m i,3.,. -1ЛЛ m X -sinn2a,t. . (8) при индексах , , т.д. произве;|дение -sin m57,t--sin п 2п, t на частоте 1 содержит член cosQ.t, таким обра- м, выражение (8) содержит член S cosS7, t: 1 -2ir5- j,,,,,, (4j+1)(2j+1) + 11 8 еТГ2, (4Г+ 3)(2Г+ 1)J . 1Ь2.1 -1 .2 f. Выражение (8) содержит на частоте n,/2ir член 4/:rcosQ,t. 4 °° -4 Аналогичным образом член ;c 51 х Аналогичным образом член II I4 OQ1 X -rsiniO t-;c - sin2in t co1 l-l.S.-j держит составляющую на частоте П,/2Т: cosO.t. гII 16 Таким образом, член -; - х i: 1,3,5 0-1 ift xsinKS7.t. isinK2n,t ; X ,, 1 оэ 1 со , -ЧГ- X 2 -siniji t T X i-i.5,,, X sini 2n,t .«,-57, содержит на частотеTJ-- составляо//- с ющую величины о/Ч cos (-Q,) t.

Изобретение может быть использовано для измерения разности фаз и коэффициента затухания двух когерентных сигналов. Цель изобретения - повьппение точности измерения коэффициента затухания и фазового сдвига. -1 Устройство содержит генератор 1 сверхвысокой частоты, генератор 3 прямоугольных импульсов, фазовые коммутаторы 4 и 7, делитель 5 частоты на два, квадратичный детектор 14 и усилитель 15 промежуточной частоты. Введение фазовых коммутаторов 8 и 11, делителей 6, 9, 10 и 13 частоты на два, сумматора 12, измерителя 16 уровня сигнала, измерителя 17 разности фаз уменьшает влияние паразитной амплитудной модуляции при обработке сигнала. 1 ил.