Устройство для поверки и измерения неравномерности переменных линий задержки Советский патент 1990 года по МПК G01R35/00 

дуемой линиям 2 и 3 задержек перемен- 15 первому входу блока 25 вычига

Изобретение может быть использовано при радиоизмерениях. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Устройство содержит синтезатор 1 частоты, подключенный к образцовой 2 и испытуемой 3 линиям задержки, токосъемник 4 с двумя близко расположенными ползунками, токосъемник 5 с одним ползунком, реверсивный электродвигатель 6, источник 7 постоянного напряжения, первый переключатель 8, электронный коммутатор 9, генератор 10 коммутирующих импульсов, смеситель 11, синтезатор 12, смеситель 13, фильтры 14 и 15 нижних частот, фазовый детектор 16, селективный усилитель 17, синхронный детектор 18, второй переключатель 19, АЦП 20, запоминающее устройство 21, потенциометр 22, источник 23 переменного напряжения, ЦАП 24, блок 25 вычитания, третий переключатель 26, индикатор 27. Цель достигается за счет дополнительного измерения неидентичности задержек измеряемой 3 и образцовой 2 линий. 1 ил.

ной электрической длины, выход оораз- цовой линии 2 задержки переменной электрической длины снабжен токосъем- НИКОМ 4 с двумя близко расположенными

ползунками, а выход исследуемой линии 20 испытательньм сигнал U(t)

3 задержки - токосъемником 5 с одним ползунком, токосъемники 4 и 5 механически соединены с реверсивным электродвигателем 6, подключенным к источнику 7 постоянного напряжения, второй выход токосъемника 4 и выход токосъемника 5 подключены к первому и второму входам первого переключателя 8, первый выход токосъемника 4 и выход первого переключателя 8 под- ключены к первому и второму входам электронного коммутатора 9, управляемым входом подключенного к выходу генератора 10 коммутирующих импульсов, выход электронного коммутатора 9 подключен к первому входу смесителя 11, вторым входом подключенного одновременно к выходу второго синтезатора 12 частоты и к первому входу смесителя 13, вторым входом подключенного к выходу первого синтезатора 1.частоты, выходы смесителей 11 и 13 через

U2(t),(t-c,)+C| , I (1) U,(t)U,,(t-c2)+q)-, (2) где t, к и - задержки этих сигналов. В положении первого переключателя 8, указанном на чертеже, сигнал, описываемьй выражением (2), поступает на второй вход электронного коммутафильтры 14 и 15 нижних частот подключены к входам фазового детектора 16, выход которого через селективньй уси- 45 Р первый вход которого пос- литель 17 подключен к первому входу тупает непосредственно сигнал, описы- синхронного детектора 18, вторым вхо- ваемый выражением (1). Управление

Электронным коммутатором 9 осуществляется импульсами, поступающими с выхода генератора 10 коммутирукшщх

дом подключенного к выходу генератора 10 коммутирующих импульсов, выход

синхронного детектора 18 подключен одновременно к первому входу второго переключателя 19, второй выход которого через аналого-цифровой преобразователь 20 подключен к входу запоминающего устройства 21, управляемый вход которого подключен к выходу потенциометра 22, механически соединенного с реверсивным электродвигателем 6 и входом подключенного к выходу

50

55

импульсов.

в каждьм полупериод коммутации сигналы, описываемые вьфажениями (1) и (2), с выхода электронного коммутатора 9 поступают на первый вход смесител5Г 11, где смешиваются с частотой СО-, - - U4(t) + (2.) поступающего на второй вход

ния.

Устройство работает следующим образом.

В режиме измерения нелинейности

испытательньм сигнал U(t)

Uj coa(a),t+Lp,) , где U, - максимальная амплитуда сигнала; Cf, - начальная фаза, поступает с выхода первого синтезатора 1 частоты на вход образцовой линии 2 задержки переменной электрической длины, по которой медленно перемещается два близко расположенных ползунка, которыми снабжен токосъемник 4, Перемещение токосъемника 4 осуществляется реверсивным электродвигателем 6, скорость вращения которого регулируется изменением напряжения, поступающего с выхода источника 7 постоянного напряжения. При этом сигналы на первом и втором выходах токосъемника 4 можно представить в виде

U2(t),(t-c,)+C| , I (1) U,(t)U,,(t-c2)+q)-, (2) где t, к и - задержки этих сигналов В положении первого переключателя 8, указанном на чертеже, сигнал, описываемьй выражением (2), поступае на второй вход электронного коммута Р первый вход которого пос- тупает непосредственно сигнал, описы ваемый выражением (1). Управление

Электронным ляется импу выхода гене

импульсов.

в каждьм полупериод коммутации сигналы, описываемые вьфажениями (1) и (2), с выхода электронного коммутатора 9 поступают на первый вход смесител5Г 11, где смешиваются с частотой СО-, - - U4(t) + (2.) поступающего на второй вход

3

сь|1есителя 1 1 с выхода второго синте- iTopa 12 частоты.

При выполнении условия СО, 7 СО пряжение на выходе смесителя 11 еет вид

cos (СО,-U))t-Cx),t,+д), - qi., + +COS Q(Cx), +C0i)t-Q,t, +Cf, +( ; (3) , (t) Un,6 r CO S (Q,-00) t-CO ,, -

,+L02)t-a),tz-H;,+q Ob() , u,

TOT

где

и

iJm4/2; . ,

С помощью фильтра 14 нижних часUm6 Ur,3UmV/2.

(5

первый

в. 1

СЛ

с ты

ГДЕ

тек тора

янкую составляющую, изменяющуюся пропорционально L, и (2 и переменную составляющую с частотой коммутации

амплитудой, изменяющейся пропорцио- нал|ьно нелинейности характеристики

ки образцовой линии 2 задержки переменной электрической длины.

Переменное напряжение с частотой коммутации выделяется селективным

1телем 17 и поступает на первый хой синхронного детектора 18, на ТО ЗОЙ вход которого поступают им- ьсы с той же частотой коммутации 1хода генератора 10 коммутирующих

fnbCOB .

3 положении третьего переключателя указанном на чертеже, выходное )яжение синхронного детектора 18 1ется на первый вход индикатора

10

ул

Bi

мп;

26, ап

од

20

25

из сигналов, описываемых выраже- ни1ями (3) и (4), выделяются сигналы разностной частотой U5(t)ui,yCOs(Qt-CO,4+4 ,-l z+M }),-(5)

UL (t)u;6cos(Qt-a),ti+q,-c;2+q j)-, (6)

Q СО,-СО разностная частота; начальный фазовый, сдвиг сигнала, поступающего с выхода второго синтезатора 12 частоты; фазовый сдвиг, вносимый

фильтром 14 нижних частот. Сигналы, описываемые выражениями и (6), поступают поочередно на вход фазового детектора 16, :ачестве опорного сигнала которого жит сигнал разностной частоты Q, , покрученный путем смешиваний частот

и СО сигналов, поступающих на пе|)вый. и второй входы смесителя 13 ыходов синтезаторов 1 и 12 часто- который вьщеляется фильтром 15 частот

UT(t)U,cos(:2t+q),-C4+q 3), (7) - фазовый сдвиг, вносимый

фильтром 15 нижних частот. Полученное на выходе фазового де- 16 напряжение содержит посто45

30

35

40

50

55

-

1608596

10

20

25

27, в качестве которого используется осциллограф.

Получение горизонтальной paisBepTKH осуществляется напряжением, поступающим с выхода источника 23 переменного напряжения через потенциометр 22 на второй вход индикатора 27.

Если характеристика задержки линии. 2 задержки переменной электрической длины линейна, то на экране индикатора 27 наблюдается прямая линия. В случае нелинейности характеристики задержки линии 2 задержки переменной электрической длины на экране индикатора 27 наблюдается отклонение от прямолинейного закона, величина которого оценивается по шкале, нанесенной на экране индикатора 27, проградуиро- ванной в единицах времени задержки. Одновременно напряжение с выхода синхронного детектора 18 через второй переключатель 19 подается на вход аналого-цифрового преобразователя 20, выходной сигнал которого в виде цифрового кода поступает в запоминакицее устройство 21. Этот сигнал используется в дальнейшем для измерения неидентичности характеристик линий 2 и 3 задержки.

В режиме измерения неидентичности задержек выходной сигнал первого синтезатора 1 частоты поступает также и на вход исследуемой линии 3 задержки переменной электрической длины, по которой с той же скоростью перемещается второй токосъемник 5, механически соединенный с первым токосъемником 4 и реверсивным электродвигателем 6.

В положении первого переключателя 8, противоположном указанному на чертеже, выходной сигнал второго токосъемника 5 поступает на второй вход 5 электронного коммутатора 9. Этот сигнал описывается выражением

U3(t)U gCO-s cO, (ь-Сз)+Ч г1, (8) где f - задержка сигнала в исследуемой линии 3

30

35

40

0

задержки. При идентичности линий €2 Уз и

U(t)Uj(t), а при отличии характеристик исследуемой и образцовой линий

(9)

и 2 задержек

(1),

5 где (1) - отличие задержек линий 3 и 2, .зависящее ,от расстояния токосъемников от начала линий.

В этом случае сигнал,поступающий на второй вход электронного коммутатора 9, описывается выражением

и (t) СО, t Л1 (1) +Ч г (10) В соответствии с выражением (9)

выражение (6) для режима измерения неидентичности принимает вид U,(t)U,cos ftt-Q, W, uL (l) +0 , -М г+ э -(1)

Сигналы, описываемые выражениями

(5) и (11), поступают поочередно на первый вход фазового детектора 16, в качестве опорного напряжения которого служит сигнал разностной частоты, описываемый выражением (7).

Полученное на выходе фазового де- тектора 16 напряжение содержит постоянную составляющую, изменяющуюся пропорционально i и (2, и переменную составляющую с частотой коммутации и амплитудой, изменяющейся пропорцио- нально нелинейности образцовой линии 2 задержки, а также величине t&.(l) характеризующей неидентичность исследуемой линии 3 задержки относительно образцовой линии 2 задержки,

Переменное напряжение с частотой коммутации выделяется селективным усилителем 17 и поступает на первый вход синхронного детектора 18, на второй вход которого поступают им- пульсы с той же частотой коммутации с выхода генератора 10 коммутирующих импульсов. В режиме измерения неидентичности характеристик линий 2 и 3 задержек в положении второго переклю- чателя 19, противоположном указанному на чертеже, выходное напряжение синхронного детектора 18, пропорциональное нелинейности образцовой линии 2 задержки и неидентичности характерис- тик исследуемой и образцовой линий 3 и 2 задержек подается на первый вход блока 25 вычитания, на другой вход которого поступает напряжение с выхода запоминающего устройства 21 через цифроаналогоБый преобразователь 2Д, Управление запоминающим устройством 21 осуществляется напряжением, поступающим с выхода потенциометра 22,

Так как выходное напряжение цифро- аналогового преобразователя 24 изменяется пропорционально нелинейности характеристики задержки образцовой линии 2 задержки переменной электрической длины, то в результате вычита ния на вькоде блока 25 вычитания получается напряжение, которое содержит информацию только о неидентичности исследуемой и образцовой линий 2

и 3 задержек,. Это напряжение через третий переключатель 26, находящийся в данном режиме в положении, противоположном указанному на чертеже, поступает на первьй вход индикатора 27.

При идентичности характеристик линий 2 и 3 задержек на экране индикатора 27 наблюдается прямая линия, а в случае неидентичности задержек на экране наблюдается отклонение от прямолинейного закона, величина которого оценивается по шкале, нанесенной на экране индикатора 27, проградуирован- ной в единицах времени задержки.

Введение дополнительных функциональных узлов в устройство позволяет расширить его функциональные возможности, так как обеспечивает не только измерение нелинейности характеристики задержки образцовой линии задержки переменной электрической длины, но и измерение неидентичности задержек.

Формула изобретения

Устройство для поверки и измерения неравномерности переменных линий задержки, содержащее первый CH ITSзатор частоты, выходом подключенный к входной клемме для подключения образцовой линии задержки переменной электрической длины, токосъемник с двумя близко расположенными- ползунка- ми, подключенный к выходным клеммам образцовой линии .задержки и механически соединенный с реверсивным электродвигателем, подключенным к источнику постоянного напряжения, электронный коммутатор, управляемьй вход которого подключен к выходу генератора коммутирующих импульсов, а первый вход - к первому выходу токосъемника с двумя близко расположенными ползунками, выход электронного коммутатора подключен к первому входу первого смесителя, вторьм входом подключенного одновременно к выходу второго синтезатора частоты и к первому входу второго смесителя, вторым входом подключенного к выходу первого синтезатора частоты, выходы первого и второго смесителей через соответственно первый и второй фильтры нижних частот подключены к входам фазового детектора, выход которого через селективный усилитель подключен к первому входу синхронниго детектора, вторым входом подключенного к выходу генератора

юммутирующих импульсов, источник пе- геменного напряжения подключен к вхо- д:у потенциометра, который механически соединен с реверсивным электродвигателем, выход потенциометра соединен с первым входом индикатора, о т л и - ающееся тем, что, с целью гасширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены fве клеммы для подключения исследуе- oй линии задержки переменной электгической длины, токосъемник с одним голзунком, три переключателя на два положения, аналого-цифровой преобразователь, запоминающее устройство, юифроаналоговый преобразователь и блок вычитания, причем входная клемма для подключения исследуе1 ой линии задержки переменной электрической длины подсоединена к вькоду первого синтезатора частоты, а выходная клемма через токосъемник с одним ползунком, который механически связан с реверсивным электродвигателем, подключена

0

,, 5

5

к первому входу первого переключателя, вторым входом подключенного к второму выходу токосъемника с двумя близко расположенными ползунками, выход первого переключателя подключен к второму входу электронного коммутатора, вход второго переключателя подсоединен к выходу синхронного де- тектора и к первому входу третьего переключателя, первый выход второго переключателя через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу запоминающего устройства, вторым входом соединенного с выходом потенциометра, второй выход второго переключателя подключен к первому входу блока вычитания, второй вход которого подключен к выходу запоминающего устройства через цифроанало- говый преобразователь, выход блока вычитания подключен к второму входу третьего переключателя, выходом подсоединенного к второму входу индикатора.