Радиоимпульсный фазометр Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

ISO

Од

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для измерения фазовых сдвигов радиосигналов.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона и диапазона дли- тельност й измеряемых радиоимпульсных сигналов.

На фиг.1 приведена функциональная схема радиоимпульсного фазометра; на фиг.2 - функциональная схема блока управления.

Фазометр содержит последовательно соединенные триггер 1, ключ 2 и цифровой индикатор 3, являющийся выходом фазометра, а также генератор 4 счетных импульсов, соединенный с вторым входом ключа 2 Кроме того, в каждый из двух каналов фазометра введены последовательно соединенные прерыватель .5(6), сигнальный вход которого является входом фазометра, колебательный контур 7(8) с переменными параметрами, усилитель-ограничитель 9 (10), а также общие для двух каналов фазометра блок 11 управления, и фазо- рравниваюпдай блок 12, входами соединенный с выходами усилителей-ограничителей 9 и 10, а выходом - с одним из входов триггера 1, другой вход которого соединен с первым вьпсодом блока I1 управления, входами соединенного с выходами усилителей-ограничителей 9 и 10, второй и третий выходы блока И управления соединены с управляющими входами прерывателей 5 и 6, четвертый и пятый - с управляющими входами колебательных контуров 7 и 8 с переменными параметрами, а шестой выход - с управляющими входом цифрового индикатора 3,

Блок 11 управления содержит последовательно соединенные сумматор 1 детектор 14, триггер 15 Шмитта, первый и второй ждущие мультивибраторы 16 и 17.

Фазометр работает следующим образом,,

В исходном состоянии, перед посту лением на входы фазометра измеряемых радиоимпульсных сигналов, прерыватели 5 и 6 открыты, колебательные контуры 7 и 8 с переменными параметрами имеют низкую до,бротность, ключ 2 заперт и счетные импульсы с генератора 4 счетных импульсов не поступают в цифровой индикатор 3. Поступающие на входы фазометра радиоимпульсные Сигналы проходят в каждом канале

открытый прерыватель 5(6), колебательный контур 7(8), имеющий низкую добротность, усиливаются и ограничиваются по амплитуде в усилителе-ограничителе 9(10). При этом частоты настройки колебательных контуров 7 и 8 приблизительно соответствуют частоте несущей измеряемых-сигналов, но между собой не равны. Разность их частот равна величине, определяемой выражением

fr

П s --. - - -.-- - ч

- f

Ко

ku

0

5

0

5

0

5

0

5

где fp - частота следования,импульсов генератора счетных импульсов;

частота настройки колебательных контуров 7 и 8 соответственно в измерительном и опорном каналах фазометра;

при этом п - 360 при дискретности измерений в 1°, п - 3600 при дискретности измерений в 0,1. I

С выходов усилителей-ограничителей 9 и 10 сигналы поступают как на входы блока 11 управления, так и на входы фазосравнивающего блока 12. По появлении этих сигналов на входах блока 11 уцравления производится синхронизация его работы. С выходов усилителей-ограничителей 9 и 10 радиоимпульсы поступают в блрк 11 управления, где суммируются в сумматоре 13 и детектируются детектором 14 огибающей. Импульсы с выхода детектора 14 поступают на триггер 15 Шмитта, который срабатывает по переднему фронту импульсов. Этим перепадом сбрасывается информация в цифровом индикаторе 3 и запускается первый ждущий мультивибратор 16, длительность импульса которого выбирается равной минимальной длительности измеряемого радиоимпульса. Задним фронтом импульса первого ждущего мультивибратора 16 запускается второй ждущий мультивибратор 17, длительность импульса которого устанавливается равной (или несколько боль-. ше) времени измерения максимальной разности фаз. Передним фронтом этого импульса запираются прерьшатели 5 и 6, переключаются (повышаются) добротности колебательных контуров 7 и 8, переключается триггер 1, которым открывается ключ 2, и разрешаетс счет импульсов генератора 4 счетных импульсов. Задним фронтом импульса второго ждущего мультивибратора 17 система возвращается в исходное состояние.

Измерение разности фаз входных сигналов начинается, когда ключ 2, управляемый триггером 1, открывает- ся и счетные импульсы с генератора 4 счетных импульсов начинают поступать в цифровой индикатор 3, В то же время измеряемые сигналы перестают поступать на колебательные контуры 7 и 8, и последние начинают относительно медленно разряжаться по экспоненциальному закону с частотами собственных колебаний , , f. При этом начальные фазы этих колебаний равны фазам сигналов на выходах колебательных контуров 7 и 8 в момент времени tj , Считая, что фазовые сдвиги в каналах фазометра от его входов до выходов колебательных контуров 7 и 8 одинаковы, можно записать:

- . где Cfj, t/i, - начальные фазы колебаний

несущих входных измеряе- мых сигналов фазометра поступающих соответственно на входы измерительного и опорного каналов;

(Чм начальные фазы собствен

ных колебаний колебательных контуров 7 и 8 соответственно измери - тельного и опорного каналов при их разряде. считая также фазовые сдвиги в усилителях-ограничителях 9 и Ю одинаковыми, можно сказать, что на входах фазрсравнивающего блока 12с момента времени t присутствуют сиг- налы с начальными фазами, имеющие разность, равную раз ности фаз входных измеряемых сигналов, и с частотами, соответственно равными fц,f

Фазосравнивающий блок 12 вьтолня- ет функцию формирования импульса в момент времени, когда разность фаз входных сигналов фазосравнивающего блока 12 равна нулю. В общем виде математическое выражение, соответст- вующее этой функции фазосравнивающего блока 12, запишется в виде

,)+ д,- u(,Ct2-t,) - ,

где u)(;,j , u)g - круговые частоты собственных колебаний колебательных контуров 7 и 8 соответственно измерительного и опорного канлов .

Отсюда интервал времени tj -tf, через который после закрытия прерывателя и повышения добротности колебательных контуров Фазосравнивающий блок 12 вырабатывает импульс, определяется выражением

-

2f(f f )

ч-ц

.0

2Tff

n.

Импульс с выхода фазосравнивающего блока 12 подается на триггер 1 и переключает его в состояние, при котором выходное напряжение триггера 1, управляющего ключом 2, запирает его. В результате счетные импульсы с генератора 4 счетных импульсов перестают поступать в цифровой индикатор 3.

Таким образом, общее количество счетных импульсов, поступающих в цифровой индикатор 3 за время t определяется выражением

.. N -„.„- п.

Это количество точно соответствует разности фаз измеряемых сигналов в единицах дискрета измерений. При дискрете в 1 п 360 и N точно соответствует измеряемому фазовому сдвигу в градусах.

Цикл измерений фазометра заканчивается установкой его в исходное состояние по окончании действия измеряемых радиоимпульсных сигналов и процесса измерений фазометра (определяется в блоке 11 управления по предварительной информации о длительности радиоимпульсов). . Исходя из вьшеизложенного, частотные возможности предлагаемого фазометра ограничены частотным диапазоном измерительных каналов (прерывагб телей 5 и 6, колебательных контуров 7 и 8, усилителей-ограничителей 9 и 10 и фазосравнивающего блока 12 фазометра), которые в настоящее время реализуются на частотах порядка сотен мегагерц. В то же время цифровая часть фазометра (триггер 1, ключ

2, генератор 4 счетных импульсоб, Цифровой индикатор 3) работает на относительно низких частотах fr n( - f км) и легко реализуема.

Уменьшение длительности измеряемых радиоимпульсных сигналов обусловлено использованием колебательных контуров 7 и 8 с переменной добротностью, в которых запас энергии Колебательного контура 7(8) призводи ся при его низкой добротности (около единицы) , т.е. происходит быстро. В то время разряд колебательного кон- jrypa 7(8), во время которого произ- родятся фазовые измерения, происхо- Ьит при высокой добротности (более Ьта), т.е. медленно относительно времени его заряда.k

Использование изобретения позво- Ьит расширить частотный диапазон KB сторону увеличения частоты) и Диапазон длительностей (в сторону уменьшения длительностей) измеряемых {)адиоимпульсных сигналов при раз- 11ИЧНЫХ соотношениях числа периодов высокочастотного заполнения импуль- Ьов и длительности импульсов.

формулаизобрвтения

I

I Радиоимпульсный фазометр, содержавши последовательно соединенные триг ер, ключ и цифровой индикатор, а

также генератор счетных импульсов, соединенный с вторым входом ключа,;, и первый и второй усилители-ограничители, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и диапазона длительностей измеряемых радиоимпульсных сигналов, в каждый из двух.каналов , фазометра введены последовательно соединенные прерьшатель, сигнальный вход которого соединен с входной клемой фазометра, и колебательный контур с переменными параметрами, а также общие для двух каналов фазометра блок управления и фазосравниваю- щий блок, входами соединенный с выходами усилителей-ограничителей, а выходом - с одним из входов триггера, другой вход которого соединен с первым выходом блока управления, входами соединенного, с выходами усилителей-ограничителей, при этом второй и третий выходы блока управления соединены с управляющими входами прерывателей, четвертый и пятый - с управляющими входами колебательных контуров с переменными параметрами обоих каналов фазометра, а шестой - с управляющим входом цифрового индикатора, при этом выходы колебательных контуров с переменными параметрами соединены с входами усилителей- ограничителей.

/f 6

t

H (y i

6лом 1/ггравлени)

H блонувОт Sлона Iff От §лона 9 (рие.2

H $лану В /У 5/Taf t/ Э

Н SnoMtj 7

Изобретение служит для расширения частотного диапазона и диапазона длительностей измеряемых радиоимпульсных сигналов. Фазометр содержит триггер 1, ключ 2, цифровой индикатор 3, генератор 4 счетных импульсов, блок 11 управления, фазосравнивающий блок 12 и усилители-ограничители 9,10 в каналах фазометра. Уменьшение длительности измеряемых радиоимпульсных сигналов обусловлено использованием в каналах фазометра колебательных контуров (К) 7,8,с переменной доб- ротностью и прерьшателей 5,6, а также блока 11 управления и фазосравнн- вающего блока 12. Запас энергии в К 7(8) производится при его низкой добротности (около единицы), т.е, происходит быстро. В то же время разряд К 7(8), во время которого производятся фазовые измерения, происходит при высокой добротности К 7(8) (более ста), т.е. медленно относительно времени его заряда. 2 ил. с 9 (Л