Способ измерения малых изменений разности фаз и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

43

Изобретение относится к оолас тк СВЧ-измерений и может быть использовано для построения эффективных систем фазовых пеленгаторов до«я высокоточной фазовой подстройки частоты генераторов, а так7ке ;з системах, где необходимо измерять малыа изменения разности фаз СВЧ-сигналово

Цель изобретеьшя - увеличение чувствительности и повышение точности измерения малых изменений разности фаз.

На фиг, 1 представлены j HarpaNSMbi, поясняющие временные соотношения между входными скгналагет и результи- рующим сигналом на выходе сум1 1атора; на фиг, 2 - соотношения между коэффициентом умножения разности фаз Kg и величиной разности фаз Ь t, - -Cf ; на фиг, 3 - блок-схема устройст за, реализующего способ.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом,

Пусть сигналы изменение разности фаз. которых подлежат измерению, равны

j («t+tp.)

Е, Е, Е,Е/

j(wt -Kf i)

где Ej 3 E, Cp, ,

cJ - соответственно ам плитуды, начальные фазы и частота эти сигналов,

После смешивания сигналы равны

(Е, -лЕ) и -(E,-jE,).

Модуляция этих смешанных сигналов производится импульсными напряжения

ми 5 смещенными по фазе на ---. После

модуляции сигналы принимают следую- иий вид

f, (t)(E,jE,j)5 -|-fj4t)(E,rjE,),

где fj, f,, - законы модуляции сигнала. Сумма промодулированных сигналов 50

Ё - ,(t)(E,-jE,,)f,(t)(,),

Fia выходе квадратичного детектора напряжение сигнала следующее;;

Up , ЕЕ,

t-де si; - параметр, зависящий от квадратичного детектора,

(Oi-i E(Eiгп . 1 . г (Г

-Mcos Ь -f-ra sin-S

.а

ticosiZftt arctg(mtg5 )j ;

где и Ч J, Ц,, m ctg2|3;

Ы. коэффициент

усилителя.

Таким образом, на низкой получают значение фазы

Р arctg(mtg5).

Коэффициент умножения изм разности фаз

К

-..

4 d 5 t , 2 . г р cos о +т sin о

Следовательно 8 коэффициент умножения разности фаз не зависит от амплитуд СВЧ-сигналов, а желаемую вели- чину коэффициента Kj можно получить лишь Изменением скважности управляющих импульсов. Максимальное значение коэффициента умножения, равное т, получается при значениях S близких к О или 180°,

График функции умножения Ку приведен для трех значений m (фиг. 2),

При максимальном значении коэффициента умножения амплитуда сигнала

уменьшается в

раз относитель35

Q

45

50

но линейного фазометра, вместо m ра в лучшем случае, в известном способе, т.е. чувствительность реализуемого предлагаемым способом устройства выше,

Таким образом, для реализации предлагаемого способа следует изменить в известном устройстве СВЧ-часть и вид модуляции.

Устройство, реализующее способ (фиг. 3), содержит фазовращатель i, соединенный с одним из входов щелевого моста 2, выходы которого через модуляторы 3 и 4 соединены с входами сумматора 5, к выходу которого подключен квадратичный детектор б. Выход детектора 6 через избирательный усилитель 7 соединен с одним из входов фазометра 8, другой вход которого через удвоитель частоты 9 соединен с выходом задающего генератора 10. Выход задающего генератора также присоединен с входу формирователя 1 управпяющих импульсов, выходы которо313

го соединены с управляющими входами модуляторов 3 и А.

Устройство работает следующим образом.

На входы щелевого моста 2 подают- ся СВЧ-сигналы, измение разности фаз которых подлежит измерению. На пути одного из этих сигналов установлен регулируемый фазовращатель 1 для установки начальной фазы, где имеет место максимальное значение коэффициента умножения изменения разности фаз. Смешанные сигналы на выходе щелевого моста модулируются с помощью модуляторов 3 и 4 импульсны- ми управляющими напряжениями определенной скважности, смещенные м по

фазе на -г Промодулированные таким

образом сигналы суммируются суммато- ром 5 и подаются на вход квадратичного детектора 6. Продетектированный сигнал подается на вход избирательного усилителя 7, настроенного на удвоенную модулирующую частоту. НЧ-сиг нал с выхода избирательного усилителя 7 и НЧ-сигнал, сформированный задающим генератором 10 с помощью удвоителя частоты 9, подаются на входы НЧ-фазометра 8. На выходе фазометра получают значение фазы, равное

Р arctg(mtgS),

где S 4,-,;

m - параметр, зависящий от сква- женности управляющих импульсов, которые формируются с помощью формирователя 11. При значениях S О и 180 получается максимальный коэффициент умно женин изменения разности фаз, равный т.

Формула изобретен и . Способ измерения малых изменений разности фаз, заключающийся в

794

том, что один входной сигнал смещают по фазе относительно другого на 90 и смещивают, полученные смещанные сигналы модулируют, вьщеляют низкочастотный спектр сигнала и измеряют фазовый сдвиг-сигналов, отлича.ющий- с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и повьщ1ения точное- ти измерений, образование смешанных сигналов производят путем сложения половины одного сигнала с половиной другого, смещенного на 90 по фазе, модулирование полученных сигналов производят низкочастотными импульсами переменной скважности, cмeщeнны m относительно друг друга на ir/2, а результирующий сигнал с умноженной разностью фаз получают суммированием огибающей промодулированных сигналов 2. Устройство для измерения малых изменений разности фаз, содержащее фазовращатель, квадратичный детектор выход которого через избирательный усилитель соединен с пералм входом фазометра, второй вход которого чере удвоитель частоты соединен с первым выходом задающего генератора, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности и повышения точности измерений, в него введены два модулятора, сумматор и щелевой мост, а также формирователь управляющих импульсов, вход которого соединен с вторым выходом задающего генератора, при этом первый вход щелевого моста соединен через фазовращатель с шиной первого входного сигнала, щина второго входного сигнала подключена к второму входу щелевого моста, первый и второй выходы которого соответственно через первый и второй модуляторы соединены с входами сумматора, выход которого соединен с входом квадратичного детектора а первый и второй выходы формирователя управляющих импульсов соединены с управляюш 1ми входами первого и вто рого модуляторов.

Ig

Изобретение относится к области СВЧ-измерений и может быть использовано для построения эффективных систем фазовых пеленгаторов, высокоточной фазовой подстройки частоты генераторов, а также в системах, где необходимо измерять малые изменения разности фаз СВЧ-сигналов, В устройстве, реализующем способ, на входы щелевого моста 2 подают СВЧ-сигналы, изменение разности фаз которых измеряют. На пути одного из этих сигналов включен регулируемый фазовращатель 1 для установки начальной фазы, где имеет место максимальный циент умножения изменения разности . фаз. Смешаннь е сигналы модулируют с помощью модулятора 3 и 4 импульсным управляющим напряжением определенной скважности, смещенным по фазе на Затем сигналы сумьируют и. подают на сумматор 5, а с его зыхода - на вход квадратичного детектора 6 и затем на вход избирательного усилителя 7. Значение измеренных фаз получают на выходе фазометра 8. На чертеже также показаны задающий генератор 10 и удвоитель 9 частоты. Способ обеспечивает увеличение чувствительности и повьшение точности измерения малых изменений разности фаз. 2 с,п. ф-лы, 3 ил. ро 1чЭ to