Фазометр Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

ел

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для разработки фазометрических устройств. Цель изобретения - повышение точности измерения фазового сдвига. Указанная цель достигается тем, что в фазометр введен третий однополосный смеситель 13, позволяющий скомпенсировать температурную нестабильность работы генераторов 8 и 9. Кроме того, устройство содержит преобразователи частоты 1, 2, гетеродин 3, фазовые детекторы 4, 5 однополосные смесители 6, 7, управляющие элементы 10, 11, частотомер 14. Устройство позволяет уменьшить на один-два порядка погрешность измерений фазовых сдвигов по сравнению с устройством-прототипом. 1 ил.

4

i4 4

О 00

14)

10

15

20

11444681

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке фазометричес- ких устройств, предназначенных для различнызс радиотехнических систем.

На чертеже представлена схема устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерения фазового сдвига.

Фазометр содержит два преобразователя 1 и 2 частоты в опорном и информационном каналах с общим гетеродином 3, подключенным ко входам этих преобразователей, первый 4 и второй 5 фазовые детекторы, первые входы которых соединены соответственно с выходами преобразователей, а вторые входы - с выходами первого 6 и второго 7 однополосных смесителей соответственно, первый 8 и второй 9 перестраиваемые генераторы, входы управления которых подключены соответственно через первый 10 и вто- 25 рой 11 управляющие элементы к выходам соответствующих фазовых детекторов, линию задержки 12, включенную между выходом первого перестраиваемого генератора 8 и первым входом второго однополосного смесителя 7, причем выход второго перестраиваемого генератора 9 подсоединен ко вто- рьпя входам Первого 6, второго 7 и третьего 13 однополосных смесителей непосредственно, а первый вход первого 6 однополосного смесителя соединен с выходом первого перестраиваемого генератора 8, который соединен с первым входом третьего 13 однополосного смесителя, выход которого подключен к частотомеру 14; Перестраиваемые генераторы 8 и 9 с управляющими элементами 10 и 11 выполнены таким образом, что при подаче управляющих сигналов одной величины и одного знака частоты колебаний генераторов изменяются на одинаковую величину, но в противоположные.стороны.

Фазометр-работает следующим образом.

Входные опорньш и информационньй сигналы с помощью преобразователей 1 и 2 с общим гетеродином 3 преобразуются в колебания с промежуточной час35

45

на выходе преобразователя 2 частоты в информационном канале. Сигналы с выходов преобразователей 1 и 2 частоты поступают на первые входы соответственно первого 4 и второго 5 фазовых детекторов, на вторые, входьг которых поступают сигналы соответственно с выходов однополосных смесителей 6 и 7. На выходах смесителей вьщеляются колебания с одинаковой частотой ,+f,f, где ,, f - значения частот соответственно первого 8 и второго 9 перестраиваемых генераторов.

На выходе фазовых детекторов 4 и 5 появляются управляющие сигналы, которые, воздействуя на управляю1цие элементы 10.и 11, перестраивают генераторы 8 и 9 на некоторые частоты f , fJ, значения которых удовлетворяют следующим соотнощениям

(1) (2) (3)

ftfb

-о

30

S40

-4-,+ ,+ 4 Vfl +2 (ГК .

- а,+ (f 0 (. п,

значения начальных фаз колебаний соответственно первого и второго генераторов 8 и 9i время задержки линии задержки 12j

у , начальные фазы колебаний, поданных соответственно на входы преобразователей 1 и 2-, ( - некоторый фазовый сдвиг, зависящий от типа применяемых фазовых детекторов 4 и 5, п, К - целые числа. Из соотношений (2) и (3) найдем, что величина частоты колебаний первого генератора 8 f , равна

f - V,- г+2 (К-п)

. a-ir-i

(4)

но величина ц это не что иное, как измеряемая разность фаз . Тог да выражение (4) примет иид

- - +2 (К-п)

П

(5)

--Подставив выражение (5) в соотнототой fо, причем измеряемая разность 55 щение (1), получим значение частоты фаз ;jLf, содержащаяся в 1шформацион- ном входном сигнале, без изменения переносится на колебания, вьщеляемые

fJ генератора 9 fa fo-fT fc

(п-К)

0

5

0

5 5

5

на выходе преобразователя 2 частоты в информационном канале. Сигналы с выходов преобразователей 1 и 2 частоты поступают на первые входы соответственно первого 4 и второго 5 фазовых детекторов, на вторые, входьг которых поступают сигналы соответственно с выходов однополосных смесителей 6 и 7. На выходах смесителей вьщеляются колебания с одинаковой частотой ,+f,f, где ,, f - значения частот соответственно первого 8 и второго 9 перестраиваемых генераторов.

На выходе фазовых детекторов 4 и 5 появляются управляющие сигналы, которые, воздействуя на управляю1цие элементы 10.и 11, перестраивают генераторы 8 и 9 на некоторые частоты f , fJ, значения которых удовлетворяют следующим соотнощениям

(1) (2) (3)

ftfb

-о

0

S0

-4-,+ ,+ 4 Vfl +2 (ГК .

- а,+ (f 0 (. п,

значения начальных фаз колебаний соответственно первого и второго генераторов 8 и 9i время задержки линии задержки 12j

у , начальные фазы колебаний, поданных соответственно на входы преобразователей 1 и 2-, ( - некоторый фазовый сдвиг, зависящий от типа применяемых фазовых детекторов 4 и 5, п, К - целые числа. Из соотношений (2) и (3) найдем, что величина частоты колебаний первого генератора 8 f , равна

f - V,- г+2 (К-п)

. a-ir-i

(4)

25

но величина ц это не что иное, как измеряемая разность фаз . Тог да выражение (4) примет иид

- +2 (К-п)

(5)

щение (1), получим значение

fJ генератора 9 fa fo-fT fc

(п-К)

3

Колебания с частотами ft и поступают на входы третьего 13 однополосного смесителя, на выходе которого вьщеляется разностная частота

(n-K)

fc21 c i

av+2«(n-K)

. (K-n)

2iTO 2П Jc/+2/ (n-K) , /+2 (n-K) TFT - tf

Измеряя с помощью частотомера 14 эту разностную частоту на выходе третьего 13 однополосного смесителя можно определить величину измеряемого сдвига фаз и f.

При изменении ве личины измеряемого сдвига фаз /(/на величину а нарушается соотношение (3). В результате на выходе фазового детектора 5 появляется управляющий сигнал, который, воздействуя на управляющий элемент 11, изменяет частоту колебании генератора 9, что приводи к нарушению соотношений (1) и (2) .и появлению сигнала управления на выходе фазового детектора А. Этот сигнал перестраивает частоту генератора 8, Процесс, описанный выше, протекает до тех пор, пока генераторы не перестроятся на новые частоf-

ты f V и f

г

которые бы удовлетворяли соотношениям (1), (2) и (3). На основании уравнений (1), (2) и (3) имеем

j, ЙЦ + сГ;3(/+2И(п-К) Г - 2-JT1

(6)

Составитель В.Орлов Редактор Н.Горват Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни

Заказ 6501/43

Тираж 772

ВНИМПИ Тосударственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

44Л681 и

г

-f.

iiV+crjt +2 (n-K)

21Щ

Из выражений (5) и (6) следует, что частота генератора 8 изменяется на величину

10

f,

Г- f: а частота перестраиваемого генератора 9 - на величину

df15

Разностная частота 1„ изменяется

Р

на величину

20

df.

f - df,

Измеряя с помощью частотомера 14 приращение разностной частоты J f р, на выходе смесителя 13 можно определить величину изменения фазового сдвига.

Устройство позволяет уменьшить на один-два порядка погрешность измерений фазовых сдвигов по сравнению с устройством прототипом.

Формула изобретения

Фазометр по авт. св. № 1308932, отличающийся тем, что, с -целью повышения точности измерения 35 фазового сдвига, в него введен третий однополосной смеситель, при этом выходы первого и второго перестраиваемых генераторов соединены с входами третьего смесителя, а его выход 40 подключен к входу частотомера.

Подписное