Устройство для измерения группового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием Советский патент 1990 года по МПК G04F10/06 

Изобретение может быть использовано для измерения группового времени четырехполюсников, имеющих большое затухание, в частности линий задержки и фильтров на ПАВ. Цель изобретения - повышение точности измерений. Устройство содержит генератор 1 синусоидальных сигналов, резистор 2, исследуемый четырехполюсник 3, эквивалент 4 входного сопротивления четырехполюсника, резистор 5, амплитудные детекторы 6 и 7, операционный усилитель 8 и блок 9 индикации. Цель достигается исключением опорного канала, являющегося источником неконтролируемого фазового сдвига, а также компенсацией изменений реактивностей в устройствах на ПАВ. 2 ил.

Фиг.1 31 Изобретение относится к радйоизмерительной технике и может быть использовано для измерения группового времени задержки четырехполюсников, имеющих большое затухание, например линий задержки и фильтров на поверхностных акустических волнах в широком диапазоне частот. Целью изобретения является повышение точности измерений. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения группового времени задержки четырехполюсников; на фиг. 2 - зависимость выходного напряжения устройства от частоты. Устройство содержит перестраиваемый генератор 1 синусоидальных сигна лов, выход Kofoporo через резистор 2 подключен к входу измеряемого четырехполюсника 3, к первому выводу эквивйлента k входного сопротивления четырехполюсника через резистор 5, а также амплитудные детекторы 6 и 7, операционный усилитель 8 и блок 9 индикации. Вход и выход измеряемого четырехполюсника 3 соединены между собой и через амплитудный детектор 6 подключены к одному входу операционного усилителя 8, другой вход которог через амплитудный детектор 7 соединен с первым выводом эквивалента , а выход подключен к амплитудному входу блока 9 индикации амплитуды и частоты частотный вход блока 9 индикации соединен с выходом генератора 1 синусоидальных сигналов, причем второй вы вод эквивалента k входного сопротивления четырехполюсника соединен с общей шиной четырехполюсника 3 и опера ционного усилителяо Устройство для измерения группобого времени задержки четырехполюсни ка работает следующим образом Синусоидальное напряжение перестраиваемого генератора Т синусоидальных сигналов подается через резистор 2 на измеряемый четырехполюсник 3, который вместе с резистором 2 образуют частотно-зависимый делитель напряжения (четырехполюсник 3 - его нижнее плечо)о Вход, и выход четырехполюсника соединены между собой (такое подключение превращает исследуемый четырехполюсник в двухполюсник), поэтому возбуждаемые генератором 1 сигналы распространяются навстречу друг другу (в случае, когда измеряемый четырехполюсник 3 представляет собой линию задержки, выполненную 3 на поверхностных акустических-волнах, возбуждаемые сигналы - это акустические волны, распространяющиеся с обоих концов линии навстречу друг другу). Суммарный сигнал от распространяемых волн возникает в той же точке, от которой.они начали .распространяться В зависимости от того в какой фазе по сравнению с подаваемым сигналом находится выходной сигнал будет меняться входное сопротивление четырехполюсника 3. и, в конечном итоге, выходное напряжение делителя напряжения. Если сигналы на определенных частотах будут противофазны, то на этих частотах будет наблюдаться увеличение сопротивления двухполюсника и выходного напряжения делителя напряжения и, наоборот, при синфазности этих сигналов следует ожидать уменьшения указанных величин Таким образом, по мере изменения частоты перестраиваемого генератора 1 синусоидальных сигналов (это может быть осуществлено оператором вручную или автоматически; в последнем случае используются генераторы синусоидальных сигналов со сканированием частоты) сигнал на выходе делителя напряжения, т„е. на измеряемом четырехполюснике 3, будет изме/няться по амплитуде от минимума до максимума.. Это напряжение подвергается амплитудному детектировайию в детекторе 6. Помимо периодических частотных изменений входного сопротивления измеряемого четырехполюсника 3 с соединенными между собой входом и выходом имеет место и медленное его изменение, обусловленное реактивными параметрами входных цепей (например, в случае есг ли измеряемый четырехполюсник представляет собой линию задержки на поверхностных акустических волнах за счет емкости встречно-штыревых преобразователей и зависимости сопротивления излучения акустической волны от частоты). Поэтому параллельно организован вспомогательный компенсационный канал, который образуют резистор 5, эквивалент входного сопротивления измеряемого четырехполюсника, выполненный из элементов R, С, L или из четырехполюсника, идентичного измеряемому, но обычном включении. Выходное медленно с частотой меняющееся напряжение -компенсационного канала (на вы- , ходе детектора 7) аналогично медленным частотным изменениям измеряемого сигнала (на выходе детектора 6), выражающимся в изменениях его постоянной составляющей о Оба напряжения соответственно с выходов детекторов 6 и 7 поступают на вход операционного усили теля 8, на выходе которого всякие паразитные изменения напряжения дифференциально исключаются. Информационны сигнал с операционного .усилителя 8 в чистом виде поступает на амплитудный вход 9 индикации, где и регистрируется ряд минимумов и максимумов напряжения, следующих с шагом Г. При этом фиксируется общее число этих экстремумов в определенном интервале частот, в котором в процессе измерени изменялась частота перестраиваемого генератора 1 синусоидальных сигналов. Измерив разность частот между выбранным экстремумами (это осуществляет ся по частотному входу блока 9 индика ции) групповое время задрежки определяют по формуле - IZf где п - выбранное число промежутков (тае„ число полупериодов) меж ду экстремумами, умещающихся в интервале частот Л€; df - разность частот между двумя выбранными экстремумами. Зто следует из фиг. 2, отражающей зависимость выходного напряжения от частоты. Максимумы Uj, получаются, когда разность фаз между поданйым и пройденным назад напряжением равна 2К1|. Если между этими напряжениями разность фаз равна (2К-1)7Г. то будет Иметь минимумы и,; (К 1 ,2,3 ) Групповое время задержки определяется по выражению . dcf ЛЧ t« - - - - К dw йш Если взять, что /5w Wj-6Ц, то u(f 2К1Г -2(К - 1)t IT, ff Г 1 У йа 2Ш Ш° Если лW взять не между ближайшими экстремумами, а между i-м и (1+п)-м, то Л(/ ntr, Тое, 1- К 2/3f° Таким образом, предложенное устрой ство работоспособно без опорного ка|Нала, являющегося источником допол.нительных погрешностей, связанных с неконтролируемым фазовым сдвигом в опорном канале, т.е, повышение точности, а следовательно, и достоверности получено за счет измерений, не зависящих от параметров опорного канала. Экспериментальные результаты показывают, что погрешность измерения группового времени запаздывания получается равной 1,3 и 0,8% при Л 100 кГц и 1,3-10-2 - 8 -10-П при df 10 МГцо Схемотехническое решение предложенного устройства упрощено; отсутствие опорного канала, строящегося на базе широкополосных элементов и блоков. повышает надежность устройства в целом за счет меньших аппаратурных затФормула изобретения Устройство для измерения группового времени задержки четырехполюсников с большим затуханием, содержащее перестраиваемый генерйтор синусоидальных сигналов, первую и вторую клеммы для подключения измеряемого четырехполюсника и операционный усилитель, выход которого соединен с амплитудным входом блока индикации амплитуды и частоты, отли чающе. еся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены два амплитудных детектора, два резистора и эквивалент входного сопротивления измеряемого четырехполюсника. первый вывод которого через первый амплитудный детектор подключен к одному входу операционного усилителя, другой вход которого через второй амплитудный детектор подсоединен к первой клемме для подключения измеряемого четырехполюсника, которая через первый резистор соединена с выходом перестраиваемого генератора синусоидальных сигналов, выходом соединенного с астотным входом блока индикации ампитуды и частоты, а через второй резисор - с первым выводом эквивалента ходного сопротивления измеряемого етырехполюсника, второй вывод котоого соединен с второй клеммой для одключения измеряемого четырехполюсника, соединенной с общей шиной устойства и операционного усилителя.

ZkJi

(2k1}:ii

Фиг.2