Устройство для измерения фазового времени задержки четырехполюсников Советский патент 1988 года по МПК G04F10/06 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения с повышен- но й точностью фазового времени задержки и фазовой постоянной четырехполюсников с большим затуханием.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения фазового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием.

На чертеже приведена структурная схема устройства для измерения фазового времени задержки четырехполюсников.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1 фиксированной частоты и перестраиваемый генератор 2

низкой частоты, выходы которых сое-,

20 ления, на выходе которого амплитуда напряжения поддерживается постоянной. Высокочастотный модулированный сигнал U(t) проходит через исследуемый четырехполюсник 5 с фазовым временем

25 задержки й-с . Выходной сигнал исследуемого четырехполюсника 5

динены с соответствующими входами однополосного модулятора 3, выход которого через усилитель 4 с автоматической регулировкой усиления подсоединен к входной клемме исследуемого четьфехполюсника 5, выходная клемма которого соединена с первым входом первого балансного смесителя 6, второй вход которого соединен через фазовращатель 7 с выходом высокочастотного генератора 1, выход первого балансного смесителя 6 через последовательно соединенные первый фильтр 8 нижних частот, первый усилитель-ограничитель 9 соединен с входом второго фильтра 10 нижних частот, первый и второй входы второго баланс- ного смесителя 11 соединены соответ- . ственно с выходом усилителя 4 с автоматической регулировкой усиления и с выходом высокочастотного генератора 1 фиксированной частоты, а выход второго смесителя 11 через последовательно соединенные третий фильтр 12 нижних частот, второй усилитель-ограничитель 13 и четвертьш фильтр 14 „,„,, ..

нижних частот соединен с первым вхо- напряжения ) с помощью первого дом перемножителя 15, второй вход усилителя ограничителя 9 оно посту- которого соединен с выходом второго пает на вход второго фильтра 10 ниж- фильтра 10 нижних частот, а выход че- них частот, который восстанавливает рез интегратор 16 соединен с инди- синусоидальную форму сигнала и умень- катором 17, и цифровой частотомер 18, 50 шает влияние высших гармоник на реи (t)K, ((О-Я,) (t-ut)+(f,

перемножается в первом балансном 2Q смесителе 6 с- незадержанным (фазовращатель 7 установлен в нулевое состояние) высокочастотным немодулированным сигналом и,(t) фиксированной частоты

U5(t)U,(t)- U4(t)K,U,,U,,,cos(ot-4 + q,) cos (со-О,) (t-й-г-) + tf, - .

Из напряжения U5(t) с помощью первого фильтра 8 нижних частот выделяется составляющая с частотой мо40

дуляции

Ue(t)U;,U cosrn,t+((0-57.)

+ ср,.К,. К,.

После нормирования до амплитуде

дуляции в однопопосном модуляторе 3 сигналом ни зкой частоты U (t) U cos(fj,t+4 i) , поступающим с выхода перестраиваемого генератора 2 низкой частоты. В результате однополосной модуляции частота высокочастотного сигнала cj уменьшается или увеличивается на величину модулирующей частоты Sl, в зависимости от напряжения передачи сигнала со - Q или . При выбранном напряжении передачи, например, с передачей нижней боковой полосы, высокочастотный сигнал принимает вид

Uj(t)(u-fJ,)t+Cf,-q .j.

Этот сигнал проходит через усилитель 4 с автоматической регулировкой усиления, на выходе которого амплитуда напряжения поддерживается постоянной. Высокочастотный модулированный сигнал U(t) проходит через исследуемый четырехполюсник 5 с фазовым временем

задержки й-с . Выходной сигнал исследуемого четырехполюсника 5

„,„,, ..

„,„,, ..

и (t)K, ((О-Я,) (t-ut)+(f,

перемножается в первом балансном смесителе 6 с- незадержанным (фазовращатель 7 установлен в нулевое состояние) высокочастотным немодулированным сигналом и,(t) фиксированной частоты

„,„,, ..

U5(t)U,(t)- U4(t)K,U,,U,,,cos(ot-4 + q,) cos (со-О,) (t-й-г-) + tf, - .

Из напряжения U5(t) с помощью первого фильтра 8 нижних частот выделяется составляющая с частотой мо

дуляции

Ue(t)U;,U cosrn,t+((0-57.)

+ ср,.К,. К,.

После нормирования до амплитуде

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и служит для повышения точности измерения фазового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием.Устройство содержит высокочастотный генератор 1 фиксированной частоты, перестраиваемьш генератор 2 низкой Х7 частоты, однополосный модулятор 3, балансный смеситель 6,фазовращатель 7, фильтр 8 нижних частот, перемно житель 15, интегратор 16, индикатор 17 и цифровой частотомер 18. Введение усилителя 4 с автоматической регулировкой усиления, фильтров 10,12 и 14 нижних частот, усилителей-ограничителей 9 и 13 балансного смесителя 11 позволяет стабилизировать как амплитуду испытательного сигнала, так и амплитуды перемножаемых сигналов в требуемом диапазоне изменения частоты модулирующего сигнала. Кроме того, использование в устройстве опорного канала с идентичными по техническим характеристикам узлами, применяемыми в измери- тельном канале, обеспечивает компенсацию дополнительных фазовых сдвигов, вносимых введенными узлами. Это позволяет устанавливать более достоверные значения модулирующих частот. 1 ил. с СЛ

соединенный с выходом перестраиваемого генератора 2 низкой частоты.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный сигнал U,(t) Uw,cos(tut+tf|) фиксированной частоты, поступающий с выхода генератора 1 , подвергается однополосной мозультат измерения.

Выходное напряжение с выхода второго фильтра 10 нижних частот поступает на второй вход перемножителя 15. в опорном канале сигнал U3(t), прошедший через усилитель 4 с автоматической регулировкой усиления, поступает на первый вход второго балансного смесителя 11, где также перемножается с незадержанным высокочастотным немодулированным сигналом U,(t) фиксированной частоты о

U7(t)U,(t)U,(t)U,(cot + +q), )cos (w-(7,) t+q, -tf.

Из спектра напряжения V(t) с помощью третьего фильтра 12 нижних частот вьщеляется составляющая часть модуляции

U8(t)(Q.t+Cfp.K,.

После нормирования напряжения Ug(t) с помощью второго усилителя- ограничителя 13 оно поступает через четвертый фильтр 14 нижних частот на первый вход перемножителя 15. В перемножителе 15 осуществляется пе- ремножение напряжений Ug(t) и Ug(t) с последующим интегрированием полученного произведения с помощью интегратора 16:

U,(t)lu6(t).Ug(t)cJt

К,- К,- К,. и,(«-Я,)й (Г,

где Kj, К, Kj - соответственно коэффициенты передачи исследуемого четы- рехполюсника 5,первого и третьего фильтров 8 и 12 нижних частот.

Вьщеленное на выходе интегратора 16 постоянное напряжение фиксируется индикатором 17. Путем уменьшения частоты модуляции добиваются получения нулевого значения проинтегрированного напряжения

cos() дТ cos -j .

Задерживают высокочастотный немодулированный сигнал фиксированной частоты U)с помощью фазовращателя 7 на фазовьш угол atp, е которым перемножают выходной сигнал исследуемого четырехполюс ника 5. Тогда выделенная в измерительном канале составляющая частоты модуляции Q принимает вид

ul(t)K, К, U«,,,t + + (()u i +42-Atfl.

Повторно уменьшают частоту модуляции Qj также до получения нулевого значения проинтегрированного сигнала

cos(co-n,)uT-Atf cos у . (2)

Приравняв левые части выражений (1) и (2), получим выражение для фазового времени задержки

йТ

где F и FJ - частоты модулирующего

сигнала.

Фазовую постоянную исследуемого четырехполюсника 5 можно определить из выражения

р СОЛг 2 ;ГЕ,Л с

где Fg - фиксированная частота высокочастотного сигнала. Однозначность измерения фазового времени задержки по разности частот Fj-F и фазовому сдвигу &q) обеспечивается как и в прототипе при выборе этих параметров из условия

20 25

.,40

5 50

55

lOScf-i l, (17,-й,)Д,,|.

где 5cf - порог чувствительности по фазе индикации нулевого . значения проинтегрированного сигнала;

U макс максимальное значение фазового времени задержки исследуемого четырехполюсника 5.

В соответствии с указанными условиями первоначальное значение частоты модуляции и вводимого фазового сдвига необходимо выбирать из следующих соотношений:

.-Н- Ь

Алакс

Предлагаемое устройство для измерения фазового времени задержки по сравнению с известным позволяет значительно повысить точность измерения фазового времени задержки четырехполюсников с затуханием до 100 дБ. Это достигается за счет применения в устройстве дополнительных узлов, позволяющих стабилизировать как амплитуду испытательного сигнала, так и амплитуды перемножаемых сигналов в требуемом диапазоне изменения частоты модулирующего сигнала. Кроме того, применение в устройстве опорного канала с идентичными по техническим характеристикам узлами, применяемыми в измерительном канале, обеспечивает компенсацию дополнительных фазовых сдвигов, вносго-ьпс введенными узлами, что позво- ля€;т устанавливать более достоверные значения модулирующих частот si и Л.5 и в целом способствует достижению поставленной цели.

Формула изобретения

Устройство для измерения фазового времени задержки четырехполюсников, содержащее высокочастотный генератор фиксированной частоты и перестраиваемый генератор низкой частоты, выходы которых соединены с соответствующими входами однополосного модулятора, выходная клемма для подключения исследуемого четырехполюсника соединена с первым входом первого балансного смесителя, второй вход которого через фазовращатель соединен с выходом высокочастотного генератора фиксированной частоты, выход первого балансного смесителя соединен с первым фильтром нижних: частот, перемножитель, выходом соединённый через интегратор с индикатором, и цифровой частотомер, соединенный с выходом перестраиваемого генератора низкой частоты, отличающееся тем.

что, с целью по ышепия точности измерения фазового В емеыи задержки четырехполюсников с большим за тсанием, в него дополнительно введены усилитель с автоматической регулировкой усиления, второй балансный смеситель, два усилителя-ограничителя и три фильтра нижних частот, причем усилитель с автоматической регулировкой /усиления входом соединен с выходом однополосного модулятора, а выходом одновременно с входной клеммой исследуемого четырехполюсника и с первым входом второго балансного смесителя, второй вход которого соединен с выходом высокочастотного генератора фиксированной частоты,вход первого усилителя-юграничителя соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход первого усилителя-ограничителя соединен с входом второго фильтра нижних частот, выход второго балансного смесителя через последовательно соединенные третий фильтр нижних чадтот, второй усилитель-ограничитель и четвертый фильтр нижних частот соединен с первым входом перемножителя, второй вход которого соединен- с выходом второго фильтра нижних частот.