Способ определения фазового времени задержки четырехполюсников Советский патент 1987 года по МПК G04F10/06 H03H7/30 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использована для и:змерения фазового времени задержки и фазовой постоянной четырехполюсников с большим затуханием

Целью изобретения является повышение точности измерения фазового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего способ измерения фазового времени задержки, вариант.

Высокочастотный генератор 1 фиксированной (кварцованной) частоты через однополосный модулятор 2, управляющий вход которого соединен с. перестраиваемым генератором 3 низкой частоты соединен с входом контролируемого четырехполюсника Д. Выход четьфех-полюсника 4 соединен с одним входом балансного смесителя 5, другой вход-которого через фазовращатель 6 соединен с генератором 1. К выходу смесителя 5 подключены последовательно соединенные фильтр 7 нижних частот, усилитель 8 низкой частоты, перемножитель 9, второй вход которого соединен с генератором 3 низкой частоты, интегратор 10 и индикатор 11. Выход низкой частоты генератора 3 соединен также с цифровым частотомером 12.

Сущность способа измерения фазового времени задержки заключается в следующем.

Высокочастотный сигнал Ц .Up,Cos(u)t +-4) фиксированной частоты U), проходящий через контролируемый четырехполюсник, подвергают однополосной модуляции сигналом низкой частоты U,j, (,t+с/) .

В результате однополосной модуляции частота высокочастотного сигнала со уменьшается или увеличивается на значение модулирующей частоты Я в зависимости от напряжения передачи сигнала ( и; + ,). При выбранном напряжении передачи, например, с передачей нижней боковой полосы, высокочастотный сигнал принимает вид U,,,s (ы-Л,)1-.+ 3 .

Высокочастотный модулированный сигнал Uj проходит через контроли- руемьш четырехполюсник с фазовым временем задержки ut. Выходной ослабленный сигнал четырехполюсника и (Cos ( (t-/jir)+ t,- 4-2, где

K - коэффициент передачи четырехполюсника, перемножают с высокочастотным немодулированным сигналом U фиксированной частоты 4J

,U,,,,jCos(wt+t/J «CosUuj-fl,)- (

Выделяют из спектра перемноженных сигналов составляющую частоты модуляции

U(,K1K Un„Um7Cos.Я,t+(w-nJJt + / i,

где К - коэффициент переда 1и фильтра.

Перемножают выделенный сигнал U низкой частоты Я, с модулирующим сигналом Uj и интегрируют полученное произведение этих сигналов

и, iUiUtdt K,,,j. fCqs(w )flT .

Уменьшают частоту модуляции Я, . до получения нулевого значения проинтегрированного сигнала

25

Cos(w-n2) |(1)

Задерживают высокочастотный немодулированный сигнал фиксированной частоты и; , с которым перемножают выходной сигнал четырехполюсника на фазовый угол л If. Тогда выделяемая составляющая частоты модуляции S, принимает вид

U|,,(u)-flz) + -

Уменьшают вновь частоту модуляции 2 до восстановления нулевого значения проинтегрированного сигнала

40

Cos() i -at/ Cos

(2)

Приравнивая левые части выражений (1) и (2), получаем выражение для фазового времени задержки

аЧ 1 ,„. --Frt

где F и Fj - частоты модулирующего

сигнала.

Фазовую постоянную четырехполюсника можно определить из выражения

и) dif , (4) г ij

где f - фиксированная частота высокочастотного сигнала. Однозначность измерения фазового времени задержки по разности частот

F -F и фазовому сдвигу ( обеспечивается при выборе этих параметров из условия

10(/ ( - ,

10сГ1/«(,-5,)л г ,

макс

: 2

где c/Lf- порог чувствительности по

фазе индикации нулевого значения проинтегрированного сигнала;

Л о„.,,. - максимальное значение фазовоR Wnv

го времени задержки четырех- полюсника.

В соответствии с этими условиями первоначальное значение частоты модуляции и вводимого фазового сдвига выбирают из следующих соотношений:

1

йТ

макс

-. f

Величина затухания контролируемог четырехполюсника теоретически не влияет на соотношения (1) и (2), по которым определяется фазовое время задержки (3) и фазовая постоянная (4). Практически из-за конечного значения порога чувствительности системы индикации нулевого значения проинтегрированного сигнала большие затухания, четырехполюсника снижают точность измерения его временных параметров. Однако возможность большего усиления низкочастотных сигналов и, и и/ с малыми фазовыми искажениями позволяют уравнять амплитуды перемножаемых сигналов и тем самым расширить диапазон контролируемых четырехполюсников по затуханию до 80-100 дБ.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал генератора 1 в модуляторе 2 подвергается однополосной модуляции сигналом низкой частоты генератора 3.

В результате однополосной модуляции частота высокочастотного сигнала уменьшается на значение частоты генератора 3, которая выбирается из указанных выше соотношений. Модулированный сигнал проходит через контролируемый четырехполюсник 4, задерживается и воздействует на один вход балансного смесителя 5, на другой вход которого поступает немоду

0

f

0

0

5

0

5

5

0

5

лированный высокочастотньп сигнал генератора 1 без дополнительной задержки (фазовращатель 6 установлен в нулевое положение). Из перемноженных в балансном смесителе высокочастотных сигналов фильтром 7 нижних частот выделяется сигнал модулирующей частоты, который усиливается усилителем 8 низкой частоты и перемножается с модулирующим сигналом генератора 3 в перемножителе 9.

Из перемноженных сигналов интегратором 10 вьщеляется постоянное напряжение, которое фиксируется индикатором 11 .

Изменением частоты генератора 3 устанавливают нулевое показание индикатора 11 и производят отсчет частоты модулирующего сигнала по цифровому частотомеру 12. Затем с помощью фазовращателя 6 задерживают на выбранный угол высокочастотный сигнал генератора 1 и изменением частоты генератора 3 восстанавливают нулевое показание индикатора 11. Измерив частотомером 12 второе значение частоты генератора 3, определяют фазовое время задержки и фазовую постоянную четырехполюсника 4 с учетом показаний фазовращателя 6 и ранее измеренной частоты модулирующего сигнала.

Повьш1ение точности измерения задержки достигнуто за счет питания контролируемого четырехполюсника сигналом стабильной частоты f, которую изменяют в небольших пределах однополосной модуляцией сигналом низких частот F, и Fj . При этом абсолютная нестабильность частоты F и Fj низкочастотных сигналов на порядок и более меньше нестабильности частоты f и fj высокочастотных сигналов известного устройства. Точность измерения частоты низкочастотных сигналов также Bbmie точности измерения частоты высокочастотных сигналов.

Значительно снижено влияние затухания четырёхполюсника на точность измерения фазового времени задержки и фазовой постоянной за счет возможности усиления низкочастотных сигналов с малыми фазовыми искажениями и высокоточного перемножения низкочастотных сигналов с выделением постоянной составляющей из перемноженных сигналов.

5131

Формула изобретения

Способ определения фазового времени задержки четьфехполюсников основанный на перемножении высокочастотных сигналов с выхода и входа контролируемого четырехполюсника, дополнительной задержке одного из высокочастотных сигналов, интегрировании перемноженных сигналов и фиксации нулевого значения при двух частотах перемножаемых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазового времени задержки четьфехполюсников с большим затуханием, проходящий через четырехполюсник сигнал подвергают

76

однополосной модуляции сигналов низкой частоты, частоту которого выбирают обратно пропорциональной максимальному значению измеряемой задержки, выделяют из спектра перемноженных сигналов составляющую частоты модуляции, перемножают ее с модулирующим сигналом, устанавливают нулевые значения проинтегрированного сигнала

при незадержанном F и задержанном F высокочастотном сигнале изменением частоты модулирующего сигнала и по разности частот модулирующего сигнала с учетом величины дополнительной задержки d м определяют фазод(/ 1

вое время дГ задержки 4Т

2. F2.Fj

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения фазового времени задержки и фазовой постоянной четырехполюсников с большим затуханием. Цель изобретения - повышение точности измерения, достигается за счет питания контролируемого четырехполюсника сигналом стабильной частоты fp, которую изменяют в небольших пределах однополосной модуляцией сигналом низких частот F и F,. При этом абсолютная нестабильность частот F. и F, на порядок и более меньше нестабильности частот f и fj высокочастотных сигналов прототипа. Способ значительно снижает влия- ние затухания четырехполюсника на точность измерения фазового времени задержки и фазовой постоянной за счет возможности усиления низкочастотных сигналов с малым фазовым искажением. Устройство, реализующее способ, со- ;Держит высокочастотный генератор 1, однополосньй модулятор 2, перестраиваемый генератор 3 низкой частоты, контролируемый четырехполюсник 4, балансный смеситель 5, фильтр 7 низких частот, усилитель 8, перемножитель 9, интегратор 10 и индикатор 11. 1 ил. с «Б (Л оэ 00 со СХ)