Устройство для аттестации мер фазового сдвига Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радионз- мерительной технике и может быть использовано для аттестации мер фазового сдвига двух электрических сигналов.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается за счет исключения взаимного влияния сигналов друг на друга.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 (СВЧ), делитель 2 мощности на два канала, вспомогательный генератор 3 первый 4 и второй 5 смесители, фазометр 6, аттенюатор 7, квадратурньм расщепитель 8 сигнала, первую 9 и вторую 10 меры фазового сдвига, сумматор 11, первьш 12, второй 13, третий 14, четвертый 15, пятый 16, шестой 17, седьмой 18 и восьмой 19 разделительные блоки.

Выход генератора 1 через последовательно соединенные делитель 2 мощности на два канала, первый разделн тельньй блок 12 и первый смеситель 4 соединен с входом фазометра 6, втрой вход которого соединен с вьпсодо

второго смесителя 5. Выход вспомога тельного генератора 3 соединен с вхдами второго 13 и третьего 14 разде лительных блоков, выходы которых соответственно соединены с входами первого 4 и второго 5 смесителей. , Второй выход делителя 2 мощности на два канала через последовательно соединенные четвертый разделительны блок 15, квадратурный расщепитель 8 сигнала, пятьй разделительньй блок 16, первую меру 9 фазового сдвига, шестой разделительный блок 17 и сумматор 11 подключен к второму входу второго смесителя 5. Второй выход квадратурного расщепителя 8 сигнала через последовательно соединенные седьмой разделительный блок 18, вторую меру 10 фазового сдвига, восьмо разделительный блок 19 и аттенюатор 7 подключен ко второму входу суммат ра 11 .

Устройство работает следующим образом.

Квадратурный расщепитель 8 сигнала, разделительные блоки 16-19, меры 9 и 10 фазового сдвига и сумматор 11 образуют квадратурньй .фазовращатель, изменение фазового сдвига в ко40

дает ° 45 50

тором осуществляется за счет изменения ослабления мер 10 и 9 фазового сдвига. Путем одновременного изменения ослабления мер 9 и 10 можно (при

5 изменении фазового сдвига на вькоде) обеспечить неизменность амплитуды выходного сигнала. Если изменение фазового сдвига на выходе осуществляется путем изменения ослабления в одном

О из каналов (при этом во втором канале мера может отсутствовать), то на выходе сумматора также наблюдается и изменение амплитуды, причем это изменение не превышает ЗдБ.

5 В смесителях 4 и 5 осуществляется преобразование сигналов в область низких частот. Выравнивание начального затухания в синфазном и квадратурном канале осуществляется посред0 ством аттенюатора 7.

Сигнал от генератора 1 (СВЧ) поступает на делитель 2, где он разветвляется на два канала. Сигнал с выхода первого канала делителя 2 через

разделительный блок 12 и смеситель 4 поступает на вход опорного канала низкочастотного фазометра 6. Сигнал с выхода второго канала делителя 2 через разделительный блок 15 постуна вход квадр атурного расщепителя 8, где он разветвляется на два канала - синфазньй и квадратурньм. Фаза сигнала в квадратурном канале отличается от фазы сигнала в синфазном

35 канале на 90, Сигналы с выходов

квадратурного расщепителя 8 через разделительные блоки 16 и 18, меры 9 и 10, разделительные блоки 17 и 19 и плавный аттенюатор 7 поступают на входы сумматора 11. С выхода сумматора 11 сигнал через смеситель 5 поступает на вход измерительного канала низкочастотного фазометра 6.

ает

Значение сдвига фаз на выходе сумматора определяется расчетным путем по известному ослаблению каналов (мер). Однако,наличие амплитудно- фазовой зависимости у мер обуславливает отклонение фазового сдвига на выходе сумматора от расчетного значения. Зная расчетные значения фазового сдвига, которые легко определяются по известным соотношениям исходя из требуемых значений ослабления аттестуемой меры (мер), и, измерив Действительные значения фазовых сигналов, можно вычислить величину амплитудно-фазовой зависимости мер.

т.е. произвести их аттестацию. При этом аттестация осуществляется при постоянном (квазипостоянном) уровне сигнала на измерительном входе фазометра (амплифазометра), и тем самым исключается (резко уменьшается влияние собственной амплитудно-фазовой погрешности фазометра, которая в большинстве случаев значительна даже при средних значениях ослабления мер. Кроме того, ее определение представляет известные трудности.

Амплитуда и фаза напряжения на выходе сумматора определяется из соотношений

вых

иц;Ал1т(1 . д

«- ii, - Ла

Г

sin 2if );

Я вых Ч ьх +4-0+ 4, tgq) tgV + &, + i ,

ьх

и p и СР j, - амплитуда и фаза сигнала на входе (без потери общности далее принято Ц gx 0);

А

в К„5

C« К,

2tC 21К

постоянные коэффициенты, определяющие модуль коэффициента передачи от входа фазорасщепителя до выхода сумматора в синфазном и квадратурном канале соответственно без учета модулей коэффициентов передачи мер фазового сдвига с ослаблением модули коэффициентов передачи мер фазового сдвига с ослаблением} Срр - значение фазового сдвига на выходе сумматора (входе фазометра или амплифазометра) при калибровке по синфазному каналу (максимальное ослабление в квадратур- - ном канале, нулевое в синфазном),

5) 015

20

25

30

,

qj arctgB/A-расчетное значение фазы; &,- величина отклонения сигнала по фазе от if в синфазном канале в процессе аттестации; Л - величина отклонения сигнала от (сро+ 90 ) в квадратурном канале в процессе аттестации,

cf (f -qj

где Cf - текущее (измеряемре) значение фазы сигнала на выходе сумматора.

Фаза коэффициента передачи мер фазового сдвига с ослаблением определяется соотношениями

+ui F,(S,2,c ). () Ч тк Ч к +Ь Fi(S,, ), (5)

гдец) иц) - фазовые сдвиги, вносимые мерами синфазного и

квадратурного каналов при нулевом ослаблении. Эти фазовые сдвиги определяются известным способом .путем снятия -двух отсчетов при изъятой и включенной в тракт мере.

Из соотношений (4) и (5) следует, что для определения значений фазы коэффициента передачи мер после определения , и ср для различных зна34 чений ослабления, необходимо определить значения Д, и uj для этих ослаблений. Значения о ° следует из соотношений (1)-(3), могут быть определены с использованием мае-

О сивов фазовых или амплитудно-фазовых измерений. Из соотношений (1)-(3) также следует, что определение л, и Aj может осуществляться как при фактически постоянной амплитуда сигнала

на выходе сумматора (измерительном

uj, не

0

5

входе фазометра), если и, превышает нескольких градусов, так и при квазипостоянных уровнях ког-- да это изменение также минимально.

С учетом начальной калибровки, (2) преобразуется к виду

Я вых Ч - б)

Нахождение параметров аттестуемой меры, находящейся в одном из каналов, при известных параметрах меры фазового сдвига с ослаблением в другом из каналов (или при неизменных

51307387

параметрах другого канала) не представляет трудности, так как тогда система уравнений (1)-(3) вырождается в систему с одним неизвестным и, изменяя ослабление а ттестуемой меры, легко получить искомые величины.

При использовании фазовых измерений и аттестации сразу двух мер, искомые величины определяются из соотношений

Из соотношений (1)-(3) и (7)-(10) следует, что путем изменения параметра ( осуществляется определение л, и(или) i, в заданных точках аттеста5 ции.

Формула изобретения

10

й.

Jii-Si i i-i- ifisisi

sinCc,)(cf7-(jr)

г.С08(.С08(Л.

s iuTcfV+9г s 9 )

,(7)

,(8)

15

где if и(-- расположенные рядом значения фазового сдвига,

U, (

Устройство для аттестации мер фазового сдвига, содержащее генератор, соединенный с делителем мощности на два канала, вспомогательный генератор, два смесителя, фазометр и аттенюатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены квадратурный расщепитель сигнала, две меры фазового сдвига, сумматор и восемь разделительных блоков, при этом первый выход делите- в пределах которых можно 20 ля мощности на два канала соединен считать U, и U2 неизмен- через последовательно включенные пер- ными,вый разделитеПьньм блок и первый смеситель с первым входом фазометра, второй вход которого соединен с выходом второго смесителя, вспомогательный генератор через второй и третий разделительные блоки соответственно соединен с вторыми и первыми входами первого и второго смеси- 30 телей, второй выход делителя мощности на два канала через последовательно соединенные четвертьй разделительный блок, квадратурный расщепитель сигнала, пятый разделительный блок.

измеренное значение сдвига фаз на выходе сумматора.

При использовании массива амплитудно-фазовых измерений и аттестации двух мер фазового сдвига с ослаблением, искомые параметры определяются из соотношений

Ь, tf, - ( - 1)tg9,j (9)

Л. л

25

RE о

R9

- DctgCjJ у (10) 35 первую меру фазового сдвига, шестой

разделительный блок и сумматор соединен с вторым входом второго смесителя, второй выход квадратурного расщепителя через последовательно сое- 0 диненные седьмой разделительный блок, вторую меру фазового сдвига, восьмой разделительный блок и аттенюатор соединен с вторым входом сумматора.

где R - текущее значение коэффициента передачи от входа фазовращателя до выхода сумматора, определяемое выражением

R.J1 +

Е:О

- ---sinZC), ().

Редактор А.Ревин

Составитель В.Шубин Техред Л.Сердюкова

Коррек Подпис

1628/45Тираж 31

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

Из соотношений (1)-(3) и (7)-(10) следует, что путем изменения параметра ( осуществляется определение л, и(или) i, в заданных точках аттеста5 ции.

Формула изобретения

разделительный блок и сумматор соединен с вторым входом второго смесителя, второй выход квадратурного расщепителя через последовательно сое- 0 диненные седьмой разделительный блок, вторую меру фазового сдвига, восьмой разделительный блок и аттенюатор соединен с вторым входом сумматора.

Корректор М.Демчик Подписное

Изобретение относится к области радиоизмерений. Цель - повышение точности измерений. В устройстве для аттестации мер фазового сдвига она достигается за счет исключения взаимного влияния сигналов друг на друга введением квадратурного расщепителя 8 сигнала, мер 9, 10 фазового сдвига, сумматора 11, разделительных блоков 12-19 и новых электрических связей между функциональными элементами. 1 ил.