Калибратор фазы Советский патент 1991 года по МПК G01R35/00 

О5

ьо

СО 00 00

со

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при поверке измерительных приборов различного назначения.

Цель изобретения - расширение области применения калибратора фазы путем обеспечения калиброванной регулировки амплитуды и частоты выходных сигналов.

На чертеже приведена структурная схема калибратора фазы.

Калибратор фазы содержит опорный генератор 1, делители 2 и 3 частоты (ДЧ), частотно-фазовые дискриминаторы (ЧФД) 4 и 5, генераторы 6 и 7, управляемые напряжением (ГУН), смесители (СМ) 8 и 9, аттенюаторы (АТТ) 10 и 11, строб-преобразователи (СП) 12 и 13, вольтметры 14 и 15, формирователи 16 и 17 строб-импульсов (ОСИ), блок 18 опорных частот (БОЧ), частотно-фазовый дискриминатор 19, делитель 20 с переменным коэффициентом деления (ДПКД), смеситель 21 и генератор 22, управляемый напряжением.

Первый канал содержит последовательно соединенные генератор 1, делитель 2, дискриминатор 4, генератор 6, аттенюатор 10, строб-преобразователь 12, вольтметр 14. Между выходом генератора 6 и вторым входом дискриминатора 4 включен смеситель 8. Второй канал представляет собой последовательную цепь, включающую опорный генератор 1, делитель 3, дискриминатор 5, генератор 7, аттенюатор 11, строб-преобразователь 13, вольтметр 15, а также смеситель 9, включенный между выходом генератора 7 и вторым входом дискриминатора 5. Третий канал содержит последовательно соединенные опорный генератор 1, блок 18, дискриминатор 19, генератор 22, смеситель 21 и делитель 20, выход которого соединен с вторым входом дискриминатора 19, а второй вход смесителя 21 - с вторым выходом блока 18. Кроме того, выход генератора 22 соединен с вторыми входами смесителей 8 и 9 и входами формирователей 16, 17, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами строб-преобразователей 12 и 13. Вторые входы делителей 2 и 3 являются входами управления фазой, а выходы аттенюаторов 10 и 11 - выходами всего устройства. Поскольку предложенный калибратор имеет симметричную структуру, его работу можно пояснить на примере одного выходного канала.

Канал представляет собой кольцо ФАПЧ по вторичным биениям, состоящее из дискриминатора 4, генератора 6, смесителя 8. Опорный сигнал низкой частоты создается делителем 2 с коэффициентом деления /V из сигнала опорного генератора 1. Опорный сигнал высокой частоты, необходимый для работы смесителя 8, формируется в генераторе 22. В режиме синхронизма кольца ФАПЧ выполняется условие

1гуяв - /W 2-Ivffi 22 + /W I/ V. ( 1 )

Делитель 2 одновременно выполняет функцию дискретного фазовращателя, что позволяет регулировать фазу сигнала генератора 6 дискретными приращениями по 2.-Т/Л путем воздействия одиночными управляющими импульсами на вход управления фазой. Выходным сигналом канала является сигнал генератора 6. Ослабление его производится аттенюатором 10.

Из выражения (1) следует, что при неизменной величине . /N частота выходного сигнала в канале определяется частотой выходного сигнала генератора 22 третьего канала. Таким образом, третий

5 канал выполняет роль синхронного гетеродина, выдающего сетку высоких частот, которые формируются из опорной частоты генератора I. Третий канал представляет собой систему ФАПЧ по вторичным биениям с делителем 20 в цепи промежуточного сигнала и формированием опорных НЧ- и ВЧ- сигналов блока 18 из опорной частоты в соответствии с выражением

/гун. i KiH4ig (2)

где/gyig - сетка высоких частот блока 18; 5 1ич -сетка низких частот блока 18; /( - коэффициент деления делителя 20 с переменным коэффициентом деления.

Изменяя соответствующим образом вч IK, 0 f и К,, можно получить любую требуемую сетку частот / ы.

Из выражений (1) и (2) следует, что диапазон выходных частот калибратора сдвинут на фиксированную величину / 2 относительно диапазона f 22- Это обстоя- 5 тельство позволяет использовать в устройстве контроль уровня выходного сигнала на фиксированной частоте строб-преобразования, которое осуществляется СП 12 следующим образом.

0

В процессе регулировки уровня выходного сигнала аттенюатором 10 информация об изменении амплитуды передается в строб- преобразовстель 12, где входной сигнал стробируется короткими импульсами с фор5 мирователя 16. Поскольку частота формирования строб-импульсов на практике ограничена, то в ФСИ 16 при необходимости осуществляется предварительное деление частоты }ъун. 2 для надежной работы в диапазоне СВЧ.

0

В строб-преобразователе 12 сигнал с частотой /гу«.е преобразуется с одной из высших гармоник строб-импульсов, отстоящей на величину промежуточной частоты //п/8 .. При этом частота сигнала строб-преобразования

.f:-n-f 5 fn4&- 3)

где fie - цк2-2/М - частота стробирования;

М - коэффициент деления в ФСИ 16; п - номер гармоники строб-импульсов.

Выражение (3) показывает, что вольтметр 14 работает на фиксированной частоте, поэтому не вносит амплитудно-частотных погрешностей при работе калибратора в широком диапазоне частот. Амплитудная погрешность аттенюатора 10 не влияет на точность регулировки амплитуды выходного сигнала, так как отсчет ее производится по вольтметру 14. Следовательно, при работе в диапазоне амплитуд и частот погрешности определяются только строб-преобразователем 12. Теоретические и экспериментальные исследования показывают, что строб-преобразование является наиболее перспективным методом переноса амплитудной информации из диапазона СВЧ в область НЧ.

Калибратор фазы в диапазоне частот до 1000 МГц обеспечивает ослабление (плавное либо дискретное) уровня выходного сигнала 500 мВ от 0 до 50 дБ с погрешностью стробпреобразования не более 0,25%. Погрешность низкочастотного вольтметра, например, типа ВЗ-40 на промежуточной частоте кГц не превышает ±2,5% по паспортным данным. Таким образом, суммарная погрешность регулирования амплит ды выходного сигнала в предложенном калибраторе составит не более ±3%, в то время как применяемый на практике в качестве эталонного прецизионный ступенчатый аттенюатор ТТ-4132/А имеет паспортную погрешность в этом диапазоне частот ±1.5 дБ, что эквивалентно 15-19%. Кроме того, в калибраторе управление всеми параметрами выходных сигналов может быть обеспечено программно, а также отсутствуют принципиальные ограничения частотного диапазона

0

0

5

0

5

Формула изобретения Калибратор фазы, содержащий опорный генератор, два идентичных канала, состоящих из последовательно соединенных делителя частоты, частотно-фазового дискри минатора, генератора, управляемого напряжением, и смесителя, выход которого соединен с вторым входом частотно-фазового дискриминатора, причем выход опорного генератора соединен с входами делителей частоты, вторые входы которых являются входами управления фазой, а к выходам генераторов, управляемых напряжением, подключены аттенюаторы, соединенные с выходами каналов, и третий канал, состоящий из последовательно соединенных частотно- фазового детектора, генератора, управляемого напряжением, и смесителя, отличающийся тем. что. с целью расширения области применения путем обеспечения независимой калиброванной регулировки частоты и амплитуды выходных сигналов, в каждый из двух идентичных каналов введены последовательно соединенные формирователь строб-импульсов, строб-преобразователь и вольтметр, при этом второй вход строб-преобразователя соединен с выходом канала, а в третий канал дополнительно введены блок опорных частот, включенный между выходом опорного генератора и входом частотно-фазового детектора, и делитель с переменным коэффициентом деления, включенный между выходом смесителя и вторым входом частотно-фазового детектора, при этом второй выход блока опорных частот соединен с вторым входом смесителя, а генератор, управляемый напряжением третьего канала, соединен с входами формировавшей строб-импульсов и вторыми входами смесите.чей первого и второго каналов.

Изобретение может быть использовано для проверки измерительных приборов различного назначения. Цель - расширение области применения. Устройство содержит опорный генератор 1, делители 2 и 3 частоты, частотно-фазовые дискриминаторы 4, 5 и 19, генераторы 6, 7 и 22, управляемые напряжением, смесители 8, 9 и 21, аттенюаторы 10 и 11, строб-преобразователи 12 и 13, вольтметры 14 и 15, формирователи 16 и 17 строб- импульсов, блок 18 опорных частот. Цель достигается измерением амплитуды выходного сигнала на фиксированной низкой частоте делителя частоты, а также синхронной установкой любой требуемой сетки частоты. 1 ил.