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

Кд

Ияобретение относится к радиоизмерительной технике и может найти применение для измерения с повышенной точностью фазового времени задержки электрических и электроакустических цепей, имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной

характеристики. I

Целью изобретения является Ю рение предела измерения с сохранением требуемой точности.

Структурная схема устройства для измерения фазового времени задержки приведена на чертеже, . 15

Устройство содержит первый генератор 1 высокой частоты, выходом соединенный через последовательно соединеншле первый блок 2 сдвига частоты, усилитель 3 с автоматической20 регулировкой усипения, исследуемую цепь 4 и второй блок 5 сдвига частоты с первым входом первого смесителя 6,, второй вход которого соединен с . выходом второго генератора 7 высокой 25 частоты, выход первого смесителя 6 . через последовательно соединенные первый фильтр 8 нижних частот, пер-г вый усилитель-ограничитель 9, второй фильтр 10 нижних частот ,и отсчетный 30 фазовращатель 11 соединен с первым входом перемножителя 12, входы второго смесителя 13 соединены с выхо- . дами первого и второго генераторов . 1.И 7 высокой частоты, выход второго 35 смесителя 13 через последовательно

соединенные третий фильтр 14 нижних частот, второй усилитель-ограничитель 15, четвертый фильтр 16 нижних частот и установочный фазовращатель 17 40 соединен с вторым входом перемножителя 12, выход которого через интегратор 18 соединен с выходным прибором 19, противоположные входы цепей управления первого и второго блоков 2 45 и 5 сдвига, частоты соединены с первым и вторым выходами фазорасщепителя 20j вход которого через ключ 21 сое- .динен с выходом генератора 22 низкой частоты.50

Устройство работает следующим образом.

В измерительном канале высокочастотное напряжение

. U,(t) ),t + tf, ),

где V 1 амплитуда напряжения j tf, - начальная фаза.

поступает с выхода генератора 1 высокой частоты через первый блок 2 сдвига частоты и усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления на вход исследуемой цепи 4 с контролируемым фазовым временем задержки D. Выходное напряжение исследуемой цепи 4

иг(О U cosCu.,(t -i) H-i/,J ,

где U - амплитуда напряжения., подается через второй блок 5 сдвига частоты на первый вход первого смесителя 6,в качестве гетеродинного напряжения которого служит напряжени г (uJjt + с/), поступающее на второй вход первого смесителя 6 с выхода второго генератора 7 высокой частоты.

Выходное напряжение первого смесителя 6 при условии, что UJj

можно представить в виде

U4(t) (u), -u)4)t - W,1 + t/1 - 4l . +

+ созС(ы + tOj)t -uj,i) +

- fl + 4 ,

(1)

где UM4 .

Напряжение (1) поступает на вход первого фильтра 8 нижних частот, на выходе которого вьщеляется составляющая разностной частоты

) cos(u)i - u))t + i, - If,

cos (Sit - u),+ (f - ) (2)

где fl cJ, - cO - разностная частота, которая выбирается из заданных условий измерения.

С целью нормирования амплитуды полученное на выходе первого ф ильтра 8 нижних частот напряжение (2) подается, на вход первого усипителя-ог- раничителя 9,, выходное напряжение которого подается на второй.фильтр 10 нижних частот. С помощью второго фильтра 10 нижних частот восстанавливается гармоническая форма напряжения (2), а также устраняется влияние высших гармоник. Выходное напряжение второго фильтра 10 нижних частот поступает через отсчетный

фазовращатель Vl на первый вход пе- ремножителя 12.

В опорном канале также осуществляется формирование напряжения с разностной частотой И путем подачи напряжений

t

U,(t) U,cos(w,t V, ),

Uj(t)

и

(

cos(u)t + t/2

на входы второго сыесатепя 13. Выделенное на выходе второго смесителя 13, с помощью третьего фильтра 14 нижних частот напряжение разностной частоты можно представить в виде

u.(t)

и,

mt

cosGlt + t/ - q j ), (3)

где и - амплитуда напряжения.

Напряжение (3) поступает через последовательно включенные второй усилитель-ограничитель 15, четвертый фильтр 16 нижних частот и установочный фазовращатель 17 на второй вход перемножителя 12.

В перёмножителе 12 осуществляетс перемножение напряжений (2) и (3) с последующим интегрированием их произведения

и-, J U5(t) U(t) dt

интегратором 18, выходное напряжение которого подается на вход выходного прибора 19. .

С помощью установочного фазовра- щатедя 17 сдвигают фазу напряжения (3) до получения нулевого значения проинтегрированного напряжения:

и U cosCflr

+ .IP,) ОЗатем замыкают ключ 21, и напряжение частоты Я, с выхода генератора 22 низкой частоты подается на вход фазорасщепителя 20, выходные напряжения которого подаются на управляющие цепи первого и второго блоков 2 и 5 сдвига частоты. В зависимости от направления чередования фаз управляющих напряжений на выходах блоков 2 и 5 сдвига частоты формируются напряжения с частотой, равной сумме Wi Я1 или разности ы, - -ill частот высокочастотного и низкочастотного напряжений.

Так как управляющие цепи блоков 2 и 5 сдвига частоты включены встречно, то при сдвиге частоты w блоком 2 в сторону увеличения на величину 51, в блоке 5 происходит сдвиг частоты в противоположную сторону и восстановление первоначального значения частоты W, . При этом фазовый

сдвиг, вносимый исследуемой цепью 4, увеличивается на величину 41/ Л и с помощью описанных выше операций переносится на разностную частоту Л.

С помощью отсчетного фазовращателя 11 осуществляется восстановление первоначального нулевого значения проинтегрированного напряжения путем сдвига напряжения промежуточной частоты на регистрируемый угол Л Ц :

и,

и.„. COS (Л + Л, ) -ь

+ - iiif 0-.

(4)

Из выражения (4) следует, что регистрируемый фазовый сдвиг исследуемой цепи 4 связан со сдвигом частоты и временем задержки. выражением Д I/ Л,. .

TaKiw образом, искомое фазовое время задержки определяется по формуле D Л1/ /Я,.

Для обеспечения однозначности измерения фазового времени задержки по фазовому сдвигу ц значение частоты 51, необходимо выбирать из соотношения

40

Л, &тг1 :

макс (

где

IMCIKC- максимальное значение

измеряемого фазового времени задержки.

Таким образом, в устройстве по сравнению с прототипом расширены

пределы измерения, что позволяет измерять фазовое время задержки в полосе пропускания исследуемой цепи с большой неравномерностью амплитудно- частотной характеристики с сохранением требуемой точности. Это преимущество обеспечивается за счет применения дополнительных узлов, что позволяет осуществлять как перест- ройку частоты испытательного сигнала, так и перенос фазового сдвига на промежуточную частоту. При этом работа установочного и отсчетного фазовращателей осуществляется на

Нормированных по амплитуде напряжениях с постоянной разностной часто- гоЙ5 что обегспечивает требуемую точность измерения,

Ф о р м у л а . и 3 о б р е т е н и я Устройство для измерения фазово™ о времени задержки, содерлсащее первый генератор высокой частоты вь .хо- дом соединенный с входом первого блока сдвига частоты, клеммы для подсоединения исследуемой цепи, второй блок сдвига частоты;, входом сое- щненный с выходной клеммой для ::оединения исследуемой цепи, отсчет™ ный и установочный фазовращатели. выходами соединенные с соответствую- цимй входами реремможителя, выход .Которого через интегратор соединен р выходным прибором, генератор низ- ой частоты через ключ соединен с ходом фазорасщепителя,-фазы которо- |го соединеш) с противопололшымм входами цепей управления первого и Ьторого блоков сдвига частоты, о т- |пичающееся тем, что с целью расширения предела измерения сохранением требуемой точности, IB него дополнительно введены yctmHтель с автоматической регулировкой i усиления, два смесителя, второй генератор высокой частоты, четыре . фильтра нижних частот и два усилителя-ограничителя, причем усилитель с автоматической регулировкой усиления входом соединен с выходом первого блока сдвига частоты, а выходом - с

входной клеммой для подсоединения исследуемой цепи, первый смеситель одним из входов соединен с выходом второго блока сдвига частоты, а вторым входом - одновременно с выходом второго генератора высокой частоты и первым входом второго смесителя, вторым входом соединенного с выходом первого генератора высокой частоты, выход первого смесителя

через последовательно соединенные первый фильтр нижних частот, первый усилитель-ограничитель и второй фильтр нижних частот соединен с входом отсчетного фазовращателя, выход второго смесителя через последовательно соединенные третий фильтр нижних частот, второй усилитель-ограничитель и четвертый фильтр нижних частот соединен с входом установочного фазовращателя.

Изобретение относится.к радио- измерительной технике. Устройство содержит генераторы (Г) 1 и 7 высокой частоты, Г 7 подключен через последовательно соединенные блок 2 сдвига частоты. Кроме того, устройство включает усилитель 3 с автоматической установкой усиления, блок 5 сдвига частоты, соединенный с первым входом смесителя 6, второй вход ко, торого подключен к Г 7. На выходе смесителя .6 с помощью фильтра (Ф) 8 нижних частот выделяется напряжение промежуточной частоты, которое нормируется по амплитуде с помощью усилителя-ограничителя 9 и через последовательно соединенные Ф 10 и отсчет- ный фазовращатель 11 поступает на первый вход перемножителя 12, Смеситель 13 подключен входами к Г 1 и 7, а выходом через последовательно соединенные Ф 14, усилитель-ограничитель 15, Ф 16 и установочный фазовращатель 17 - к второму входу перемножителя 12. Выход последнего через интегратор 18 подключен к выходному прибору 19. Кроме того, противоположные входы цепей управления блоков 2 и 5 сдвига частоты соединены с выходами фазорасп пителя 20, вход которого через ключ 21 подключен к выходу генератора 22 низкой частоты. В устройстве расширены пределы измерения, что позволяет измерять фазовое время задержки в полосе пропускания исследуемой цепи 4 с большой неравном мерностью амплитудно-частотной характеристики с сохранением требуемой точности, 1 ил. (Л с

редактор М„Циткина

Составитель М.Катакова

Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 3192/43

Тираж 373

ВНШШИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ПЗОЗ З, Москва, Ж-35,, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное