Устройство измерения фазового сдвига между гармоническими сигналами основной и кратной частот Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к фазовым измерениям и предназначено для измерений сигналов СВЧ.

Цель изобретения - повьшение точности измерения.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - графики поясняющие соотношения в результирующем сигнале при различных гармонических составляющих в нем.

Устройство содержит генератор Г СВЧ-сигнала, соединенный с делителем 2 мощности (на две ветви). Первая ветвь сигнала состоит из последовательно соединенных второго управляемого аттенюатора 3, двух клемм для подключения исследуемого элемента 4 и полосового фильтра 5. Вторая ветвь сигнала состоит из последовательно соединенных первого управляемого аттенюатора 6, выклзочателя 7, управляемого фазовращателя 8, вентиля 9, сумматора 10, к второму входу кото

рого подключен выход полосового филь тра 5, пикового детектора 11 и индикатора 12, выполненного в виде широкополосного вольтметра.

Устройство работает следу:ощим образом.

Гармонический сигнал генератора 1 делителем 2 мощности делится на два сигнала, один из которых через управляемьй аттенюатор 3, с помощью

которого устанавливают требуемую ам- 35 фазовращателя по минимуму показаний

плитуду, поступает на вход исследуемого нелинейного элемента 4 (источника гармоник), к выходу которого присоединен перестраиваемьш полосовой фильтр 5. На выходе последнего, присоединенном к второму входу сумматора 10, выделяется гармоника с неизвестной фазой и амплитудой. I

К первому выходу делителя мощности 2 присоединен второй управляемьй аттенюатор 6, регулирующий амплитуду опорного колебания основной частоты, которо.е через выключатель 7, управляемый фазовращатель 8 и вентиль 9 (препятствующий проникновению исследуемого колебания в опорный канал), поступает на первый вход сумматора 10. С выхода сумматора бигар- моническое колебание поступает на пиковый детектор 11 и вольтметр 12.

Измерениям предшествует калиб-. ровка.

Полосов ой фильтр 5 настраивают на основную частоту и, отключив опорный канал выключателем 7, измеряют амплитуду первой гармоники в спектре выходного колебания исследуемого элемента 4. Затем, регулируя (при необходимости) BTOptiiM управляющим аттеню атором 6 уровень опорного колебания, фазовращателем 8 добиваются минимума показаний вольтметра 12. По шкале фазовращателя регистрируют это начальное положение, соответствующее сдвигу опорного колебания и первой гармоники исследуемого колебания на 180°.

20

.25

Далее настраивают полосовой фильтр 5 на вторую гармонику, при отключенном опорном канале измеряют ее амплитуду и при включенном опорном канале, подстраивая при необходимости уровень опорного колебания, управляемым фазовращателем 8 добиваются минимума показаний вольтметра 12. Это положение управляемого фазовра30

щателя -8 соответствует сдвигу опорного колебания и второй гармоники на 180 , Удвоенная разность фаз опорного колебания во втором и начальном положениях управляемого фазовращателя 8 равна сдвигу второй и первой гармоник исследуемого колебания (фиг.2а). . Аналогично для высших гармоник k 3,4,... находят k-oe положение.

Вольтметра 12 и определяют сдвиг фаз k-й и первой гармоник исследуемого колебания как разность k-ro и начального положений фазовращателя, умноженную на k (фиг.25).

Точность измерений обеспечивается выравниванием длин измерительного и опорного каналов с выходов делителя 2 мощности до входов сумматора 10 и

отсутствием дисперсии в элементах трактов. В противном случае калибровка включает в себя -измерение электрических длин обоих каналов во всем частотном диапазоне, разность которых

суммируют с показаниями управляемого фазовращателя 8.

Таким образом, предложенное устройство параллельно с фазами позволя- ет измерить амплитуды гармоник, т.е. является -анализатором комплексного спектра.

Предлагаемое устройство обладает повьш1енной точностью, так как пиковый

детектор и вольтметр регистрируют острый минимум (фиг.2S)в окрестности точки « , в то время как частотно- избирательный индикатор регистрирует плавный минимум. Кроме того, в пред- ложенном устройстве предусмотрены регулировка амплитуды опорного колебания и колебания на входе исследуемого нелинейного элемента и защита с помощью вентиля 9 от проникновения исследуемого колебания в опорньй канал, также повышающие точность измерений .

Формула изобретения

Устройство измерения фазового сдвига между гармоническими сигналами основной и кратных частот, содержащее генератор, соединенный с дели- :телем мощности, две клеммы для подключения исследуемого элемента, управляемый фазовращатель, сумматор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности измерения, в него введены первый и второй управляемые аттенюаторы, полосовой фильтр, выключатель, вентиль, пиковый детектор, а индикатор выполнен в виде широкополосного вольтметра, при этом первый выход делителя мощности через последовательно включенные первый управляемьй аттенюатор выключатель, управляемый фазовращатель, вентиль, сумматор и пиковый детектор подключен к входу индикатора, второй выход делителя мощности через второй управляемый аттенюатор соединен с первой клеммой для подключения исследуемого элемента, вторая клемма которого через полосовой фильтр соединена с вторым входом сумматора.

(lf(t) Uo COS( COS (2u))

A-2 г 0,5

0.5 О

-0,5

45

Изобретение относится к электро- .измерительной технике, в частности к фазовым измерениям, и может быть использовано для измерений сигналов СВЧ. Целью изобретения является повышение точности измерений. Для достижения поставленной цели в устройство дополнительно введены управляемые аттенюаторы 3 и 6, полосовой фильтр 5, выключатель 7 и пиковый детектор 11, а индикатор 12 выполнен в виде широкополосного вольтметра. Кроме того, устройство содержит генератор 1 СВЧ- сигнала, делитель 2 мощности, исследуемый элемент 4, управляемый фазо-г вращатель 8, эентиль 9, сумматор 10. В устройстве предусмотрены регулировка амплитуды опорного колебания и колебания на выходе исследуемого нелинейного элемента и защита с помощью вентиля 9 от проникновения исследуемого колебания в опорный канал, что также повьшгает точность измерений. 2 ил. е (Л СО 00 СО СО

Редактор О.Юрковецкая

Составитель О.Шубин

Техред Л.Олейник Корректор М.Демчик

Заказ 1794/37Тираж 731Подписное

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