Способ определения погрешности измерения фазовых сдвигов Советский патент 1988 года по МПК G01R35/00 

4ii 00

СХ)

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к способам определения погрешности измерения фазового сдвига, при поверке измерителей ослабления и фазового сдвига, калибровке образцовых мер фазового сдвигас

Цель изобретения - расширение диапазона поверяемых углов в область ма- .Q лых углов и уменьшение времени измерения.

На фиг;1 приведено устройство, реализующее способ определения погрешности малых фазовых углов, на фиг.2 - устройство для испытания способа определения погрешности малых фазовых сдвиговJ на фиг.З - результаты опре- деления расчетных и экспериментальных значений погрешности.

Устройство, реализующее способ, содержит генератор 1 синусоидальных сигналов, фазовращатель 2, первый 3 и второй 4 ключи, регулируемый атте

25

нюатор 5, сумматор 6, измеритель 7 ослабления и фазового сдвига Выход генератора 1 синусоидальных сигналов соединен с входом первого ключа 3 через фазовращатель 2 и с входом второго ключа А, а выход первого ключа эд 3 через регулируемый аттенюатор 5 и выход второго ключа 4 соединены с входами сумматора б, выход которого соединен с измерительным входом изме- 1 ителя 7 ослабления и фазового сдвига.

Устройство для испытания способа дополнительно содержит фазометр 8, первьм вход которого соединен с выходом генератора 1 синусоидального сигналов, а второй - с выходом сумма14378172

тора 6 и входом измерителя 7 ослабления.

Определение погрешности измерения малых фазовых сдвигов производится следующим образом.

Измеряется амплитуда сигналов на измерительном входе поверяемого измерителя ослаблений и фазового сдвига 7, поступающих с сумматора 6, на первый и второй входы которого подаются сигналы с генератора 1 через фазовращатель 2, первьй ключ 3, регулируемый аттенюатор 5 и второй ключ 4 соответственно.

Пусть Л , и А., - амплитуды сигналов на измерительном входе измерителя 7 при включенном первом ключе 3 и отключенном втором ключе 4 и при включенном ключе 4 и выключенном ключе 3 соответственно, tf и разность фазовых сдвигов при включенном ключе 4 и выключенном ключе 3 и при включенном ключе 3 и выключенном ключе 4 соответственно.

Тогда, если Ч з- фазовый сдвиг сигнала при включенных ключах 3 и 4 относительно сигнала при включенном ключе 4 и выключенном ключе 3, то

20

35

tp ц , A.5in(t;.-tfO

3-2 (t/2-t;)

откуда следует, что

A.sinCai-U O

3-1

arctg

(Lf,-l/)

(О

. (2)

Погрешность воспроизведения угла М з-2 i обусловленная погрешностью измерений ЛА, ( if - i/), имеет вид:

tp ц , A.5in(t;.-tfO

3-2 (t/2-t;)

откуда следует, что

A.sinCai-U O

3-1

arctg

(Lf,-l/)

(О

. (2)

Погрешность воспроизведения угла М з-2 i обусловленная погрешностью измерений ЛА, ( if - i/), имеет вид:

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобрете- тения - расширение диапазона поверяемых углов в область малых углов и уменьшение времени измерения. Способ осуществляют путем подачи сигнала с выхода генератора (Г) 1 синусоидальных, сигналов через фазовращатель 2 на измеритель (И) 7 ослабленного и фазового сдвига и с выхода Г 1 на опорный вход и 7 соответственно. Измеряют амплитуду и фазовый сдвиг сигнала, поступающего на измерительный вход поверяемого И 7 через сумматор 6. На первый вход последнего сигнал подается с фазовращателя 2, обеспечивающего фазовый сдвиг между сигналами на входах сумматора 90, через ключ (к) 3 и регулируемый аттенюатор 5, на второй вход - с выхода Г 1 через ключ 4. Вычисляют значение фазового сдвига сигнала при включенных К 3 и 4 относительно сигнала при включенном и отключенном К 3 по формуле If ,arctgA /A, где А, - измеренная амплитуда сигнала на измерительном входе при включенном К 3 и выключенном К 4 А - измеренная амплитуда сигнала на измерительном входе при отключенном К 3 и включенном К 4, и сравнивают вычисленное значение с разностью измеренных значений фазовых сдвигов. 3 ил. ю (Л

,-:

,.,,. . (3)

Tfr

v.

AiA

5-1 A ,- -2AiAjCos

-( ,) -. cos((,-M ,) 4(t/,,)l .

(4)

где tfi A, ; - относительная погГ

решность измерения , (),,д(ц, )j

А,.2.-7

Пусть ,90, а AVA . 55 „

t j t iддд проверки предлагаемого способа имеется устройство (на фиг.2).

и prrfp Ь- aretev (5) ™ фазового сдвига измеряются фазо- Чз- д Bf метром 8 (Ф5126), а уровни (амплиту,:

Г

i

3143

ды) сигналов - измерителем ослабления 7 (Д1-17); сигнал с частотой 6,5 МГц подавался с генератора 1 (Г4-158).

На фиг.З точками обозначены разности между вычисленными по формуле (5) и измеренными фазометром 8 значениями углов фазового сдвига. Сплошная линия отражает теоретические оцен ки погрешности определения угла согласно формуле (6) . Учтена систематическая погрепность фазометра, равная 0, выражение (,) имеет значение 0,2%, если А, меньше А- на 10 дБ, 0,4% - на 20 дБ, 0,6% - на 30 дК соответственно.

,,-Ч ,ЯО°, а d(i/.- Ч ,)0,6.

Таким образом, предлагаемый способ поверки позволяет расширить диапазон поверяемых углов в области малых углов, при этом поверка реализуется для любых в этой области углов, а не только для углов 360°/G, где G - целое число.

Предлагаемый способ за счет использования измерения амплитуд сигналов от двух каналов и установки фа- зового сдвига, равного 90 между ними с последующей математической обработкой позволяет расширить диапазон поверяемых углов в части малых углов а также сократить количество опера- ций, например, для углов 90, 10 и 5, количество операций соответственно уменьшается в 8, 24 и 48 раз. При этом с уменьшением величины угла уменьшаете и его абсолютная погрешность воспроизведения,

Кроме того, способ дает возможность со значительно меньшими затратами автоматизировать проведение по- верки измерителя.

ig 15

0

25

О 5 0

g

74

Формула изобретения

Способ определения погрешности измерения фазовых сдвигов, основанный на введении некалиброванного фазового сдвига во входной испытательный сигнал для формирования испытательного сигнала, подаваемого на клемму для подключения измерительного входа поверяемого измерителя, подают входной испытательный сигнал на клемму- для подключения опорного входа пове- ряемого измерителя, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых углов, в область малых углов и уменьшения времени измерения, во входной испытательный сигнал вводят фазовый сдвиг, испытательный сигнал, подаваемый на клемму для подключения измерительного входа поверяемого измерителя с некалиброванным фазовым сдвигом, формируют путем суммирования входного испытательного сигнала с сигналом, ортогональным ему, задают велич -ту фазового сдвига, регулируя амплитуду сигнала, ортогонального входному испытательному сигналу, измеряют амплитуды ортогональных составляющих испытательного сигнала на измерительном входе поверяемого измерителя, по которым вычисляют истинное значение фазового сдвига на входе по- веряеного измерителя фазового сдвига по формуле

Lf arctg - ,

Л где А 1 - амплитуда сигнала, ортогонального входному испытательному сигналу А - амплитуда входного испытательного сигнала,

и определяют погрешность измерения фазового сдвига по разности истинного и измеренного поверяемым измерителем значений фазового сдвига.

0,5.

а«

«7

а

Щуг.Л

Составитель М.Катанова Редактор Л.Пчелннская Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Пилипенко

JO

«