Устройство для измерения фазочастотных характеристик Советский патент 1988 года по МПК G01R29/00 

,(21) 3995374/24-21 (22) 24.12,85 (46) 30.03.88. Бкш. № 12

(71)Винницкий политехнический институт

(72)Э.Е.Пашковский (53) 621.317.77(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 960666, кл. G 01 R-29/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 1092426, кл. G 01 R 29/00, 1983.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗО- . ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК (57) Изобретение относится к измерительной технике. Устройство для изме рения фазочастотных характеристик содержит генератор (Г) 1 высокой частоты, исследуемый четырехполюсник 2, Г 3 частоты сдвига, блок (Б) 4 сдвига частоты, сумматоры 5,13,14, пере- .ключатель 6, детекторы 7,19,26,32,38, индикаторы 8,42,43, Г 9 пилообразного

СЛ

Фив. 1

напряжения, Б 10 управления, делитель 11 частоты, синтезатор 12 частоты, электронный ключ 15, измерительный фазовый детектор 16, усилители- ограничители 17,18,28,34, Б 20 фазовой автоподстройки частоты, фазовые детекторы 21,46 фильтры (Ф) 22,А7 низких-частот, подстраиваемые Г 23, 48, полосовые Ф 24,27,33,39, режек- торньш Ф 25, формирователи 29, 35,

13

1

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения относительных фазочастотных характеристик объектов, у которых вход .и вькод пространственно разнесены, таких, например, как кабели, радиочастотные каналы свя зи, может быть использовано для работы с пространственно сосредоточенными объектами- или для рабЬты с отраженными от подвижных и неподвижньк объектов сигналами, возникающими, например, в радиолокации, дальнометрии, гидроло-. нации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения относительных фазочастотных характеристик с повышенной точностью для четьфехполюсНИКОВ с пространственно разнесенными входом и выходом, а также за счет обеспечения автоматизации .процесса измерений.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства для измерения фазочастотных характеристик;.на . фиг. 2 - диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, исследуемый четьфех- полюсник 2, последовательно соедцнен- ные генератор 3 частоты сдвига, являющийся генератором качакщейся низкой частоты, блок 4 сдвига частоты и первый сумматор 5, а также переключатель 6, детектор 7, индикатор 8, генератор 9 пилообразного напряжения, блок 10 управления, последовательно соединенные делитель 11 частоты, синтезатор 12 частоты, второй сумма40 импульсов, счетчик 30 импульсов, узкополосные Ф 31, 37, формирователь 36 метки, частотомер 41,. Б 44 выбора импульса, смеситель 45. Устройство имеет расширенные функциональные возможности за счет измерения относительных фазочастотных характеристик с повышенной точностью для четырехполюсников с пространственно разнесенными входом и выходами. 2 ил.

тор 13, третий сумматор 14 и злект- ронньй ключ 15, а также измерительный фазовый детектор 16, первый усилитель-ограничитель 17, вход которого через первый детектор 7 соединен с - выходом второго сумматора 13 второй, усилитель-ограничитель 18, вход которого через второй детектор 19 соединен с выходом первого сумматора 5 и с вторым входом третьего сумматора 14, блок .20 фазовой автоподстройки частоты, содержащий последовательно соединенные первый фазовый детектор 21,

первый фильтр 22 нижних частот и первый подстраиваемый генератор 23, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 13, а входы первого фазового детектора 21 соединены

с выходами первого 17 и второго 18 усилителей-ограничителей, кроме того последовательно соединенные первый полосовой фильтр 24, режекторньй фильтр 25, третий детектор 26, второй

полосовой фильтр 27, третий усили-- тель-ограничитель 28, первый формирователь 29 импульсов и счетчик 30 импульсов, последовательно соединен-м ные первьш узкополосный фильтр 31,

четвертый детектор 32, третий полосовой фильтр 33, четвертый усилитель- ограничитель 34, второй формирователь 35 импульсов и формирователь 36 метки, последовательно соединенные

второй узкополосный фильтр 37, пятый детектор 38, четвертый полосовой фильтр 39 и третий формирователь 40 импульсов, а также частотомер 41, выходом соединенньш с вторым индикатором 42, третий индикатор 43 и блок 44 выбора импульса, информационные

входы которых соединены с выходами счетчика 30 импульсов.

Блок 4 сдвига частоты содержит последовательно соединенные смеси- тель 45, второй фазовый детектор 46, второй фильтр 47 нижних частот и второй подстраиваемый генератор 48, выход которого соединен с первым входом смесителя 45, второй вход которого, являющийся вторым входом блока 4 сдвига частоты, соединен с выходом генератора 1 высокой частоты, с вторым входом первого сумматора 5 и входом делителя 11 частоты, генератор 3 час- тоты сдвига входом соединен с первым выхбдом генератора 9 пилообразного напряжения и с третьими входами первого 23 и второго 48 подстраиваемых генераторов, входящих соответственно в блоки 20 и 4, второй выход генератора 9 пилообразного напряжения соединен с управляющим входом электронного ключа 15 и с входом блока 10 управления, первая 10-1 м вторая 10-2 группы выходов которого соединены соответственно с управляющими входами синтезатора 12 частоты и первого подстраиваемого генератора 23, выход- электронного ключа 15 соединен с вход ной клеммой исследуемого четырехполюсника 2, выходная клемма которого соединена со входами первого полосового фильтра 24, первого 31 и второго 37 узкополосных фильтров, выход третьего усилителя-ограничителя 28 соединен с первым входом частотомера 41, второй вход которого соединен с входом формирователя 36 метки, выход которого соединен с третьим вхо- дом частотомера 42, выходы третьего 28 и четвертогб 34 усилителей-ограничителей соединены с соответствующими входами измерительного фазового детектора 16, выход которого соединен с первым входом первого индикатора В, второй и третий входы которого соединены с соответствующими первыми и вторыми выходами переключателя 6, первый вход которого соединен с выхо- дом блока 44 выбора импульса и со вторым входом счетчика 30 импульсов, второй вход переключателя 6 соединен с выходом формирователя 36 метки, а третий вход - с выходом третьего формирователя 40 импульсов и третьим входом счетчика 30 импульсов.

Принцип работы ycTpoviCTBa основан на измерении фазовых сдвигов, возникающих в исследуемом четырехполюснике при прохождении через него двух сложных двухчастотных сигналов (опорного и измерительного).

Исследуемый с помощью устройства диапазон частот разбит на п измерительных частотных участков и один опорный частотный участок, которьш может быть выбран в стороне (например, на более низкой частоте) от измерительных.

Опорньй участок должен быть выбра в такой части фазочастотной характеристики (фЧХ), где при изменении частоты oтco„+Q дo сэ„ + fig крутизна ФЧХ достаточно постоянна и близка к среднему значению,

В исследуемом диапазоне частот, состоящем из п измерительных участков, измерение ФЧХ производится последовательно за п периодов, длительностью каждый tj,+t (где t - измерительное время, t - время переключения на следующий измерительный участок) , В течение каждого i-ro измерительного времени длительностью ty двухчастотный измерительньй сигнал состоит, из сигнала несущей частоты СО, и сигнала боковой (например, верхней) U ;, +a(t) .

Боковая составляющая изменяется по частоте от значения со; +О„до значения Qg за время t по линей лому закону, Опорньм двухчастотный сигнал имеет аналогичную структуру: содержит несущую с постоянной частотой сОц и боковую (например, верхг нюю), которая по частоте измеряется от сОц + Пц до СОн + ПдИо указанному выше линейному закону за время t,,, В сле- дукщем (i+1) временном интервале, . т,е,,на следующем частотном участке, происходит смена несущей в измерительном сигнале на о ;, при постоянном значении опорной частоты СО „, Боковая составляющая вновь за время tj, изменяется линейно от значения со;,д+ + О„досО)4,,, +Qg синхронно с опорным сигналом. Причем для исследования ФЧХ без пропусков по частоте следует выполнять условие: «i -to 5 CD;,-ЮмТаким образом, устройство для- измерения фазочастотных характеристик измеряет частичные относительные изменения фазы в исследуемом объекте, т.е. по отношению к изменениям фазы, которые в объекте возникают на опорном частотном участке..

Эти измерения могут вестись как во всем исследуемом диапазоне частот (панорамный режим), так и в узкой полосе частот на одном участке (прицельный режим).

В устройстве происходят следующие преобразования сигналов.

На первом выходе генератора 9 пилообразного напряжения образуется линейно изменяющееся напряжение .(фиг. 2а), а на втором выходе - импульсное напряжение, совпадающее по времени действия с обратным ходом линейно изменяющегося напряжения (фиг. 26). Импульсное напряжение поступает на вход блока 10 управления. В блоке управления импульсы инвертируются, и с помощью счетчика импульсов и дешифратора распределяются по выходам групп 10-1 и 10-2 так, что на первом выходе каждой группы образуется первый импульс длительностью ty, на втором - второй импульс длительностью t и т.д., которые разделены интервалами t (фиг..2в). Период Т формируется в блоке 10 управления на основании подсчета числа п импульсов длительностью t,, .где п - число частотных участков, выбранных для исследования линии связи (объекта, фиг. 1).

Импульсы (фиг. 26) группы 10-1 выходов блока 10 управления поступаю на управляющие входы синтезатора 12 частот, производя переключение генерируемых частот, что достигается переключением коэффициента деления частоты его делителя, включенного в петле системы фазовой автоматической частоты (ФА11Ч) синтезатора 12 между подстраиваемым генератором и фазовым детектором.

Одновременно импульсами из группы 10-2 выходов блока 10 управления (фиг. 2в) производится переключение частотозадающих элементов перестраиваемого генератора 23 так, чтобы на его выходе было напряжение с часто-. той, близкой к частоте синтезатора 12 частот, причем с увеличением номера импульса частота скачкообразно изменяется (фиг. 2ж,з).

Синтезатор 12 частот выполнен по схеме непосредственного деления частоты подстраиваемого генератора, в котором задающая эталонная частота, от которой зависит шаг изменения выходной частоты, образуется путем де0

5

0

5

0

5

0

5

ления в делителе 11 частоты генератора 1. Выбирая коэффициент деления делителя 11, можно изменить, при необходимости, величину ступени изменения частоты в сентезаторе 12, однако для сохранения неразрывности между частотными полосами в измерительном сигнале необходимо при этом перестроить диапазон изменения частоты генератора 3 качающейся низкой частоты так, чтобы наивысшая из генерируемых им частот была равна или была несколько больше величины частотной ступени.

Частота колебаний генератора 1 вы- сокой частоты является несущей опорного сигнала и выбирается равной низшей частоте со диапазона, в котором исследуется четырехполюсник 2 (линия 2 связи, фиг. 2г). В результате совместной работы блока управления и синтезатора, частот на его выходе образуется серия радиоимпульсных сигналов с дискретно нарастающими частотами заполнения О,ц,...,сО;,..., (фиг. 2ж), значения которых определяются номером импульса в периоде Т.

Частоты на выходе генератора 1 и синтезатора 12 когерентны, следовательно когеретны и несущие частоты опорного и измерительного сигналов, поскольку несущая частота опорного сигнала является частотой генерато. ра 1 высокой частоты, а несущие час- измерительного сигнала (и,д,. .., Q;fl,...,Q) образуются на вькоде - синтезатора. 12 частот, управляемого от генератора 1 через делитель 11 частоты. Переключение на новую частоту в синтезаторе 12 частот и близкую к ней частоту подстраиваемого генератора 23 производится за время действия коротких импульсов t,, а плавная (по линейному закону) перестройка частоты генератора 23 производится во время действия длинных импульсов t , При малой разности между сосед0

5

ними частотами (QH исО(ц; со,д исОл;,) в полосу пропускания контура подстраиваемого генератора 23 может по- .пасть несколько значений частот синтезатора 12, поэтому число необходимых переключений в генераторе 23 может оказаться меньше, чем в синтезаторе 12, т.е. при одних и тех же частотозадающих элементах генератор 23 перестраивается одновременно в нескольких частотных полосах перестройки, равных шагу дискретизации. Это может особенно сильно проявляться на высоких частотах, когда полоса пропускания колебательных контуров расширяется.

Число переключений в синтезаторе 12 частот может быть больше, чем в подстраиваемом генераторе 23.

Радиоимпульсы с частотами заполнения Q ,д , W.j« . .. и„| длительностью tu (фиг. 2з) с выхода синтезатора 12 подаются на один из входов сумматора 13, на второй вход которого подаются радиоимпульсы длительностью t с выхода подстраиваемого генератора 23, частота заполнения которых плавно нарастает. Разность этих частот заполнения равна частоте n(t) генератора 3 качающейся низкой часто ты, входящего в генератор 1 частоты сдвига. Чтобы это осуществить, подстройка генератора 23 по частоте осуществляется после переключения его на новую начальную частоту, лежащую вблизи дискретных частот ы,, ,ci2.-- синтезатора 12 частот, как грубо- пилообразным напряжениям (фиг.2а), поступающим с вькода; генератора 9 пилообразного напряжения так и точно отфильтрованным в фильтре 22 нижних частот напряжением с выхода фазового детектора 21. Указанные фазовый детектор, синтезатор частот, подстраиваемый генератор 23 и фильтр 22 нижних частот образуют блок 20 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Таким образом, на выходе сумматора 13 образуется измерительньй двух- частотный сигнал (фиг. 2и).

Частота измерительного сигнала определяется суммой tO;, +n(t) . Весь диапазон частот содержит п сомкнутых

ГО

где Р

частотных участков шириной и п Пд-й„,

-6 и н верхняя и нижняя частота на выходе генератора 3 качающейся низкой частоты. В то же время п - число импульсов в периоде Т при формировании импульсной последовательности на выходе блока 10 управления. Это дает возможность определить грубо частоту измерений по номеру импульсной посыпки, являющейся его частотным эквивалентом, и уточнить частоту путем добавления к определенному по номеру импульсной посылки значению частоты а,„ . . , «пл значения переменной частоты a(t), измеряемой частотомером 41 и индикатором 42.

20 25

50У78

Номер импульсной иосьижя может быть определен подсчетом импульсов от момента появления импульса на вы- г ходе узкополосного филь 1 ра 37, настроенного на среднюю частоту первого частотного сегмента с начальной частотой Сл5,д , до момента измерения фазы..

10 Опорный двухчастотный сигнал формируется суммированием в сумматоре 5 несущей, поступающей с выхода генератора 1 высокой частоты, и боковой составляющей, образующейся на выходе 15 подстраиваемого генератора 48, который с помощью системы ФА1Н отслежи - вает изменения частот генераторов 3 и 1 (фиг. 2е). Это осуществляется следующим образом.

В бл аке 4 сдвига частоты на выхо- де подстраиваемого генератора 48 образуется гармонический сигнал (фиг.2д), отличающийся по частоте от частоты генератора 1 на величину частоты генератора 3 качающейся низкой частоты.

Частотой генератора 48 управляет также генератор 9 пилообразного напряжения, которьш одновременно с перестройкой частоты генератора 3 так перестраивает частоту генератора 48, что она оказывается всегда выше частоты генератора 1.

На входы фазового детектора 46 системы ФАПЧ блока 4 поступает напряжение изменяющейся частоты с выхода генератора 3 качающейся низкой частоты, управляемого линейно изменяющимся напряжение, и напряжение разностной частоты, образованное на выходе смесителя 45 при смешении колебаний опорной частоты с выхода генератора 1 высокой частоты, и колебаний с выхода подстраиваемого генератора 48.

Выходное напряжение фазового детектора 46, пропорциональное разности фаз сравниваемых колебаний, через фильтр 47 воздействует на управляющий элемент колебательного контура подстраиваемого генератора 48. Если частота начальной установки генератора 48 выбрана выше частоты генератора 1 высокой частоты, а частота генератора 3 качающейся низкой частоты при перестройке нарастает, то нарастает и частота биений на выходе сумматора 5 (фиг. 2ж), следя за законом изменения частоты и фазы низкочастотного сигнала.

30

35

40

45

50

55

9Г3

Детектор 19 вьщеляет напряжение биений опорного двухчастотного сиг- нала, которое подается на вход усилителя-ограничителя 18, на выход ко- торого образуется импульсный сигнал типа feaндp, который подается на один из входов фазового детектора 21 блока 20 ФА11Ч измерительного сигнала

На второй вход фазового детекто- ра 21 поступает ограниченное по ам-- плитуде напряжение биений испытательного двухчастотного сигнала. Для его формирования сигнал с выхода суммато

ра 13 детектируется детектором 7 и поступает на вход усилителя-ограничителя 17. На выходе фильтра 22 нижних частот образуется управляющее напряжение блока 20 ФАПЧ.

Таким образом блок 20 ФАПЧ обеспечивает изменение частоты генератора 23 синхронно с изменением частоты генератора 48 и генератора 3 качающейся низкой частоты. Несовпадающие по частоте двухчастотные опорный и измерительный сигналы с выходов соответствующих сумматоров 5, 13 подаются на входы третьего сумматора 14, с выхода которого зти сигналы черезключ 15 поступают в исследуемую линию 2 связи.

С помощью ключа 15 устраняется действие переходных процессов, воз- никакщих при смене частот в синтезаторе 12 и в перестраиваемых генераторах 23 и 48.

Ключ 15 управляется импульсным напряжением (фиг. 26), совпадающим по времени с обратным ходом генератора 9 и с моментом переключения в блоках устройства.

С выхода линии 2 связи сигналы поступают на входы полооового фильтра 24, первого 31 и второго 37 узкополосных фильтров. Полосовой фильтр 24 вьщеляет полосы частот пропускания линии 2 связи и подавляет полосу (t), служащую для передачи опорного сигнала.

Так как значение S7(t) изменяющейся частоты биений опорного сигнала (как и равное ей значение частоты биений измерительного сигнала) составляет лищь малую часть от полосы пропускания полосового фш1ьтра 24 ,тд для фильтрации (подавления) сигнала в полосе опорного канала в устройстве используется режекторный фильтр 2Ь, настроенный на полосу частот (Оц+n(t), чем

55

0

5

5

0

0

5

0

5

0

5

обеспечивает разделение и змерите.иьно- го сигнала от опорного. Опорный сигнал с помощью узкополосного фильтра 31 также выделяется из сигнала, прошедшего линию 2 связи,

С выхода режекторного фильтра 25 в канале измерительного сигнала и с выхода узкополосного фильтра 31 в канапе опорного сигнала выделенные напряжения подаются на детекторы 26 и 32, а с их выходов соответственно на входы полосовых фильтров 27 и 33.

Полосовые фильтры 27 и 33 - это низкочастотные фильтры, имеющие полосу пропускания, соответствующую полосе перестройки изменяющихся по частоте составляющих опорного и измерительного сигналов, которые равны между собой и равны полосе перестройки частоты S2(t) генератора 3.

При малом значении нижней частоты QH генератора 3 в качестве полосовых фильтров 27 и 33 можно использовать фильтры нижних частот, которые . реализуются сравнительно просто на RC-элементах.

На выходах полосовых фильтров 27 и 33 образуются напряжения биений, разность фаз между которыми определяется фазовыми сдвигами, создаваемыми линией 2 связи.

Детекторы 26 и 32, включенные на выходе линии 2 связи, должны быть квадратичными, чтобы обеспечивались минимальные искажения напряжений биений при изменении амплитуд суммируемых сигналов.

С выходов полосовых фильтров 27 и 33 сигналы биений поступают на усилители-ограничители 28 и 34 и в виде прямоугольных импульсов поступают на входы фазового детектора 16. Индикатор 8 регистрирует текущее значение разности фаз. ,

Поскольку частота измерительного сигнала пробегает все значения частот от нижней границы О) цдо верхней последовательно переключаясь от одного частотного участка к другому, а опорный сигнал занимает постоянное положение на частотной оси, то при регистрации фаз на частоте биений между опорным и измерительными сигналами формируется на экране индикатора 8 фазочастотная характеристика исследуемого четырехполюсника 2.

II13

Измерение относительной фазочас- тотной характеристики сводится к измерению разности фаз между двумя изменяющимися по частоте низкочастотными сигналами биений.

В качестве индикатора 8 можно использовать осциллографический индикатор или, например, дисплей.

Выходной сигнал линии 2 связи по- ступает также на вход второго узкополосного фильтра 37, «настроенного на среднюю частоту первого частотного сегмента измерительного сигнала с

начальной частотой со,д, который появ-15 осуществляется также запуск формиро- ляется один раз за период Т, в момент вателя 36 метки.

появления первого импульса на выходе В качестве счетчика 30 импульсов блока 10 управления.рационально использовать десятичньш

Полоса пропускания этого фильтра, как и полоса пропускания первого узкополосного фильтра 31 и полоса ресчетчик типа К176ИЕ8, совмещенньй

20

с дешифратором; Это дает возможность в качестве блока 44 выбора импульсов использовать переключатель, например типа П2К.

жекторного ф льтpa 25, дожна быть равна ширине Д Q одного частотного участка.

Сигнал биений с выхода второго уз-25 чателя блока 44 выбора импульсов на

кополосного фильтра поступает на вход квадратичного детектора 38. Если использовать полевой транзистор с р-п переходом, то кроме детектирования можно получить также и усиление сигнала.

С выхода детектора 38 сигнал поступает на вход полосового фильтра 39 идентичного фильтрам 27 и 33 по конструкции и характеристикам. Вьщелен- ное фильтром 39 напряжение биений поступает на вход второго формирователя 40. В момент появления входного сигнала на выходе этого формирователя образуется короткий строб-импульс (фиг. 2к), поступающий на третий вход счетчика 30 импульсов и на третий вход переключателя 6.

Этот импульс производит сброс пре- дьщущргх показаний индикатора 43 с одновременной установкой его показаний в единицу в младшем разряде, что соответствует первому импульсу в последовательности импульсов переключения частот синтезатора 12 и первой частоте (фиг. 2з) из последова-. тельности частот измерительного сигнала.

Последующие импульсы с выхода формирователя 29 поступают на счетный вход счетчика 30 и отображаются . в индикаторе 43 в виде номера, которому соответствует частота в последовательности Q, , со,,;, ,...,СОпА.

7

12

Для определения частоты биений, уточняющих показания индикатора-43, используются импульсы с выхода усилителя-ограничителя 28, период которых измеряется частотомером 41. Значение отображается на индикаторе 42 в виде дополнения к индикатору 43.

Сброс показаний индикатора 42 и частотомера 41 осуществляется короткими строб-импульсами, подаваемыми на второй вход частотомера с выхода формирователя 35 импульсов. Строб- импульсами с выхода формирователя 35

счетчик типа К176ИЕ8, совмещенньй

с дешифратором; Это дает возможность в качестве блока 44 выбора импульсов использовать переключатель, например типа П2К.

При изменении положения переклю0

5

0

5

5

0

его выходе получается импульс через заданное число пропущенных входным импульсов, т.е. осуществляется выбор нужного для прицельного режима им- пульса (на фиг. 2м показан третий импульс).

С выхода блока 44 выбора импульс поступает на второй вход счетчика 30 импульсов и прекращает их счет. При этом в счетчике записывается код числа прошедших импульсов, а состояние его дешифратора соответствует этому числу.

Состояние дешифратора счетчика 30 фиксируется индикатором 43, включенным на его выходе, и по его показаниям определяется частота измерений.

Импульс с выхода блока 44 выбора импульсов поступает также на первый вход переключателя 6 и через нормально замкнутый второй выходной контакт Sj - на третий вход первого индикатора 8, создавая яркостную метку на фазочастотной характеристике, ход которой отображается на его экране.

Для запуска развертки индикатора 8 можно использовать либо первый им-.- пульс из последовательности измерительных импульсов, либо любой другой импульс, выбранный с помощью блока 44.

Если произвести запуск развертки индикатора 8 первым из последовательности импульсом, образованным на вы- ходе формирователя 40, .то можно наблюдать ход фазо.частотной характеристики во всей полосе пропускания линии 2 связи. Если установить с помощью блока 44 выбора импульсов метку в начале интересующей области фа- зочастотной характеристики, пользуяс показаниями индикатора 43, то можно определить частотную область, где наблюдается, например, наибольшая нелинейность. Строб-импульс, соответствующий выбранному режиму, появляется на выходе третьего формирователя 40 импульсов (фиг. 2к). В широкополосном режиме импульс через нормально замкнутый выходной контакт S, переключателя 6 поступает на второй вход индикатора 8 и производит запуск генератвра развертки первым импульсом из последовательности. При переводе первого выходного контакта 84 в положение, сомкнутое с контактом, производится запуск развертки индикатора 8 импульсом, выбранным с помощью блока 44 выбора импульсов, которому соответствует начало участка наибольшей нелинейности фазочас- тотной характеристики.

Одновременно второй выходной контакт S, переключателя 6 смыкается со

вторым входным его контактом и подключается к выходу формирователя 36 метки.

Изменяя скорость развертки, можно изменять полосу обзора. При наибольшей скорости развертки обозревается полоса одного частотного сегмента, что дает возможность производить прицельные измерения фазочастотной характеристики.

Таким образом, изменяя положение переключателя, можно менять полосу обзора, т.е. масштаб частоты на экра не индикатора, и переходить от обзорных измерений в широкой полосе к прицельным измерениям в узкой полосе.

При проведении измерений в широкой полосе достаточно производить измерение ч-астоты грубо, что определяется по яркостной метке на экране индикатора 8 или по показаниям индикатора 43,

При измерениях в узкой полосе такой оценки частоты недостаточно, так как текущее значение частоты нужно измерять в пределах одного частот- ного сегмента. Так как частота колебаний в пределах одного частотного сегмента изменяется от значения QH До

5,эа время t (, импульса, то измере

0

5

0

5

0

5

5

0

Q

ние частоты нужно, производить за часть периода, например за половину периода с дальнейшим пересчетом в значение измеренной частоты.

Формирователь 36 метки представляет собой одновибратор или генератор линейно изменяющегося напряжения, запускаемый от блока 44 выбора импульсов и имеющий плавно регулируемую длительность импульса задним фронтом которого запускается другой одновибратор, генерирующий короткий импульс, поступающий через второй вход и выходной контакт S переключателя 6 на модулятор яркости (третий вход) индикатора 8 и на третий вход частотомера 41. Этот строб-импульс создает яркостную метку на экране индикатора 8 и осуществляет запись показаний в индикатор 42 частотомера 41.

Регулируя длительность импульса в формирователе 36 :метки, можно устано- вить яркостную метку на экране индикатора 8 при наблюдении фазочастотной характеристики линии 2 связи в узкой полосе.

В положении переключателя 6, показанном на фиг. 1, когда первый выходной контакт S сомкнут с третьим входным, а второй выходной контакт Sj сомкнут с первым входным контактом, развертка луча индикатора 8 производится первым импульсЬм и на экране индикатора.наблюдается вся фазочастотная характеристика. При этом яркостная метка с помощью блока 44 выбора импульсов устанавливается в начале участка характеристики с наибольшей нелинейностью. По показаниям индикатора 43 определяется грубое значение частоты в области наибольшей нелинейности ФЧХ.

При переводе выходных контактов S, и Sj в другое положение, при котором они соединены с первым и вторым входными контактами, запуск развертки луча индикатора 8 осуществляется выбранным импульсом, а яр- костная метка на фазочастотной характеристике создается с помощью формирователя 36 метки. Увеличив скорость развертки луча индикатора 8 и перемещая метку непосредственно на участок наибольшей нелинейности, по показаниям второго индикатора 42 часто13 , I

томора ДГ опрелеляетсч утстчионяое значение частоты.

Отсчет фазы во всех случаях осуществляется по отклонению луча индикатора 8 по вертикальной оси относительно исходного положения.

Особенности построения устройства позволяют использовать его от радиочастот до оптических частот.

Погрешность измерения фазы в основном определяется погрешностью, с которой системы ФАЛЧ стабилизируют фазу биений в измерительном сигнале по отношению к фазе биений в опорном сигнале, а также погрешностью отсчета по осциллографическому индикато- РУ 8.

Погрешность фазовой автоподстройки частоты зависит от ее параметров и может быть сведена к постоянному з|1ачению, которое приводит как к неизменному по величине вертикальному смещению луча осциллографического индикатора, которое легко устраняется начальной регулировкой, так и к переменной составляющей, связанной с изменением частоты биений. Эта составляющая при правильном выборе коэффициента передачи и постоянной времени фильтра Нижних частот ситемы ФАПЧ составляет величину менее 0,05-0,1 .

Вторая составляющая погрешности, связанная с осциллографическим индикатором, зависит также от типа фазового детектора и от коэффициента усиления канала вертикального отклонени .электроннолучевой трубки индикатора.

Для трубки с диаметром 130 мм и при усилении более 100 чувствительность к изменению фазы в индикаторе составляет 0,01°

Погрешность осциллографического индикатора, связанная с конечной шириной следа электронного луча и с нелинейностью его развертки, а также погрешность из-за нелинейности фазовой характеристики полосовых фильтров опорного и измерительного сигналов определяют суммарную погрешность измерений устройства, достигающую 2° Формула изобретения

Устройство для измерения фазочас- характеристик, содержащее генратор высокой частоты, клеммы для подключения исследуемого четырехполюника, последовательно соединенные генератор частоты сдвига, блок сдвига

0 5

5

0

5

0

5

I -16

частоты и сумматор, а также переключатель, детектор и индикатор, о т- л и ч а ю UI е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности измерения относительных фазочастот- ных характеристик с повышенной точностью для четырехполюсников с пространственно разнесеиньми входом и выходом, а также за счет обеспечения автоматизации процесса измерений, в него введены генератор пилообразного напряжения, блок управления, последо- ватель но соединенные делитель частоты, синтезатор частоты, второй сумматор, третий суммматор, электронный ключ, первый усилитель-ограничитель, вход которого соединен через первый детектор с выходом второго сумматора, второй усилитель-ограничитель, вход, которого через второй детектор соединен с выходом первого сумматора и с вторым входом третьего сумматора, блок фазовой автоподстройки частоты, содержащий последовательно соединенные первый фазовый детектор, первый фильтр нижних частот и первый перестраиваемый генератор, выход которого соединен t вторым входом второго сумматора, а входы первого фазового детектора соединены с выходами nej)- вого и второго усилителей-ограничителей, введены также последовательно соединенные первый полосовой фильтр, режекторный фильтр, третий детектор второй полосовой фильтр, третий уси-. литель - ограничитель, -первый формирователь импульсов и счетчик импуль- . сов, последовательно соединенные первый узкополосный фильтр, четвертый детектор, третий полосовой филЬтр, четвертый усилитель-ограничитель, второй формирователь импульсов и формирователь метки, последовательно соединенные второй узкополосный фильтр, пятый детектор, четвертый полосовой фильтр и третий формирователь .импульсов, а также измерительный фазовый детектор, частотомер, выходом соединенный с вторым индикатором, третий индикатор и блок выбора импульса, информационные входы которых соединены с выходами счетчика импульсов, причем блок сдвига частоты выполнен из последовательно соединенных смесителя, второго фазового детектора, второго фильтра нижних частот и второго подстраиваемого генератора, выход которого соединен с первым входом смесителя, второй вход которого, являющийся вторым входом блоки сдвига частоты, соединен с выходом генератора высокой частоты, с вторым входом первого сумматора и входом делителя частоты, генератор частоты сдвига выполнен в виде генератора качающейся низкой частоты, вход которого соединен с первым выходом генератора пилообразного напряжения и с вторыми входами первого и второго подстраиваемых генераторов.

второй ВЫХОД генератора пилообразного второй и третий входы которого соединапряжения соединен с управляющим входом электронного ключа и с входом блока управления, первая и вторая группы выходов которого соединены соответственно с управ.ляющими входа- ми синтезатора частоты и первого подстраиваемого генератора, выход эпект- ронного ключа соединен с входной клеммой исследуемого четырехполюс- .ника, выходная клемма которого сое- 1. а

динена с входами первого полосового фильтра, первого .и второго узкополосных фильтров, выход третьего усилителя-ограничителя соединен с первым входом частотомера, второй вход которого соединен с входом формирователя метки, выход которого .соединен с третьим входом частотомера, выходы третьего и четвертого усилителей-ограничителей соединены с соотв етствующими входами измерительного фазового детектора, выход которого соединен с первым входом первого индикатора.

нены с соответствующими первым и вторым выходами переключателя, первый вход которого соединен с выходом блока выбора импульса и с вторым входом счетчика импульсов, второй вход переключателя соединен с выходом формирователя метки, а третий вход - с выходом третьего формирователя импульсов и третьим входом счетчика импульсов.