Фазометр Советский патент 1987 года по МПК G01R25/02 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано для измерения фазовых сдвигов непрерывных, радиоимпульсных сигналов и является усовершенствованием устройства по авт. св., №561148,

Цель изобретения - повышение точности измерений (искаженных непрерывных и радиоимпульсных сигналов).

На фиг, 1 приведена схема устройства , на фиг, 2 - упрощенные спектральные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг, 1) содержит два измерительных канала, состоящих соответственно из последовательно соединенных первых смесителей 1 и 2 и фильтров 3 и 4, второй смеситель 5, выходом соединенный с входом фильтра 6, а входами подключенный к выходам измерительных каналов, выход фильтра 6 соединен через фазовый детектор 7 с индикатором 8, .третий смеситель 9, выход которого соединен через фильтр 10 с вторым входом фазового детектора 7, входы смесителя 9 соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов 11 и 12 опорных частот, фильтр 13, соединенный выходом со смесителем 1, а входом - со смесителем 14, смеситель 15, вход которого соединен с выходом генератора 12, а выход - с фильтром 16, генератор 17, выходы.которого соединены со

1

35 тр-К-и;о

смесителями 14 и 15, фильтр 18, соединенный через последовательно соеди- пропорциональное фазовому сдвигу дЧ.

ненные частотный детектор 19 и элемент 20 управления частотой генератора с входом генератора 17.

Устройство работает след, образом.

Пусть на входы устройства поступают сигналы с II гармониками (S. фиг о 2):

ьх.

gu,).e |:u.,a(t)

JCiwt -И Ч ,)

j(iwt+i%).

(1)

где L 1, 2, 3, ..,, п,

После перемножения этих сигналов в смесителях 1 и 2 с напряжениями опорных 1-енераторов 11 и 12 (S , фиг,2), сдвинутых по частоте на одинаковую величину (дЗ„ с помощью смесителей 14 и 15 с фильтрами 13 и 16, фильтрами 3 и 4 измерительных каналов вьщеляются напряжения разностных

частот (S.J ,

Ч

фиг. 2) при условии

W ;-uJp / 2u, Шр - опорная частота. Эти напряжения поступают на входы смесителя 5 и из продуктов перемножения фильтром 6 вьщеляется напряжение суммарной частоть :

U,U, U и„,и,,.е

Ф П, -f р Т1 и

-.

i,lt-A

+

+ в

m-ii

и

ти4

j(,)

j( 1-14Ч г

i(u),)t+4,-4,,(u),).t + . ,r,),,

гдeлЧ f |- - разность фазовых сдвигов входных, сигналов в каналах. На частоте ij - м.- имеется лишь

Г2 ч

одна частотная составляющая с разностью фаз дЧ , Кроме того, остальные частотные составляющие ослабляются полосовым фильтром 6 (Wp и (J

частоты опорных генераторов). Напряжение U подается на первый вход фазового детектора 7, В смесителе 9 перемножаются сигналы опорных генераторов 11 и 12, а фильтром 10 вьщеляется напряжение U , которое подается на второй вход фазового детектора 7, В фазовом детекторе 7 перемножаются сигналы Ug и и вьщеляется напряжение разностной частоты

тр-К-и;о

пропорциональное фазовому сдвигу дЧ.

5

Остальные составляющие напряжения Ug с частотами, не равными w - j, при д перемножении с напряжением в фазовом детекторе 7, не образуют спек- тральной сос тавляющей с нулевой частотой (S , фиг, 2) и фильтруются инерционным звеном фазового детектора.

Напряжения Us и U. перемножаются в смесителе 5, а фильтром 18 вьщеляется напряжение разностной частоты (по первым гармоникам без учета комбинационных от высших гармоник), которое поступает на частотный детектор 19.

Если частота входных сигналов U приближается к частоте, равной

Х, (фиг, 2), то частота сигна0

5 2 ла и

.. (2О-Ш.. - W.. ) стремится к ну-Щ1 i,

лю. Тогда в сигнале U, полезные частотные составляющие с частотой ((Of. - -бОр) искажаются наложением помеховых составляющих, обусловленных воздействием гармоник высшего порядка, с частотами, отличающимися от (i - - . ) . Чтобы сохранить требуемый ранос по частоте между частотами ( LO - -СОр) и () сигналов U и U (фиг. 2), с частотного детектора 19 подается сигнал на элемент 20 управления частотой генератора, с которого при снижении напряжения, обусловленного уменьшением частоты до порогового уровня, поступает управляющее напряжение на перестраиваемый генератор 17 - и

17 Таким образом, осуществляется

сдвиг опорных частот (о и to,. (S,- , фиг. 2) относительно первой гармоники входной частоты со , и сигналы в измерительных каналах (с частотами

10 - (о и Mr - ) не совпадают по

ч а. частоте. Операция этого сдвига по

частоте осуществляется следующим образом.

В смесителях 14 и 15 перемножаются напряжения и nU . с и„, а фильт а

рами 13 и 16 суммарных частот выделяются сигналы и„ и . Напряжения и, н и поступают на входы смесителей 1 и 2 измерительных каналов, в результате напряжение на выходе фазового детектора 7 оказывается пропорциональным разности фаз лишь первых гармоник измеряемых сигналов при перестройке частоты входного сигнала в рабочем диапазоне частот.

Перестраиваемый генератор 17 наиболее просто может быть реализован по схеме ступенчато управляемого напряжением генератора. Это позволяет использовать в качестве элемента 20 управления частотой генератора простейший двухпороговый компаратор, с помощью которого оценивается выходное напряжение частотного детектора 19,

При необходимости возможно расширение рабочего диапазона частот устройства путем использования более сложного известного перестраиваемого генератора, частота которого изменяется пропорционально числу и полярности управляющих импульсов.

Введение в известный фазометр частотного детектора, элемента управления частотой генератора, перестраиваемого генератора двух смесителей с фильтрами позволяет повысить точность измерений искаженных непрерывных и радиоимпульсных сигналов, f. поскольку в отличии от известных устройств дополнительная погрешность измерений, обусловленная нелинейными искажениями входного сигнала, может быть снижена до уровня, обусловлен0 ного технически реализуемыми характеристиками подавления инерционных звеньев. Причем в отличии от известных методов снижения этой погрешности в згстройстве отсутствует пред5 варит&льная фильтрация входных сигналов (уменьшение входного частотного диапазона), что к тому же невозможно ввиду необходимости обеспечения данным классом фазоизмерительных

0 устройств безынерционного широкодиапазонного обзора по частоте.

Использование предлагаемого устройства способствует повьшению производительности труда при производ5 стве источников сетчатого поля, генераторов, калибраторов и т.п., снижению себестоимости фазоизмерительных систем за счет упрощения процесса настройки и учета,дополнительной по0 грешности измерений, обусловленной нелинейными искажениями.

Формула изобретения

с Фазометр по авт. св. № 561148, отличаю щийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерений, в него введены частотньй детектор, элемент управления частотой ге0 нератора, пятый смеситель с фильтром, включенные между вторым входом первого смесителя первого измерительного канала и выходом первого генератора опорной частоты, шестой смеситель с

с фильтром, включенные между вторым входом первого смесителя второго измерительного канала и выходом второго генератора опорной частоты, перестраиваемый генератор, выход которого

связан с вторым входом пятого смесителя и вторым входом шестого смесителя, а управляющий вход - с выходом элемента управления частотой генератора, вход которого подсоединен к выходу частотного детектора, подключен5

ного к выходу седьмого фильтра, вход

которого соединен с выходом второго смесителя.

Л. 0.

S7

фи8.2

ш

Изобретение может быть использовано для измерения фазовых сигналов. Фазометр содержит два измерительных канала, имеющих соответственно смесители 1, 2, 5, 9, 14, 15, фильтры 3, 4, 6, 10, 13, 16, 18, фазовый детектор 7 с индикатором 8, генераторы 11, 12, 17 опорных частот, частотный детектор 19 и элемент 20 управления частотой. Изобретение повышает точность измерений искаженных непре-. рывных и радиоимпульсных сигналов. 2 ил. to (Л N) Cpuc-.f