Калибратор дискретных фазовых приращений Советский патент 1991 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к области фазо- измерительной техники и может быть использовано для поверки измерителей разности фаз, компараторов фазы, нуль-индикаторов и определения их фазовой чувствительности.

Целью изобретения является повышение точности задания фазовых приращений и расширение области применения.

На чертеже изображена структурная схема калибратора дискретных фазовых приращений,

Калибратор дискретных фазовых приращений содержит генератор 1 опорной частоты, двуканальный дискретный фазовращатель 2 на делителях частоты и два формирователя 3 и 4 синусоидальных сигналов, входы каждого из которых соединены соответственно с выходами двухканального дискретного фазовращателя 2 на делителях

частоты, высокочастотный 5 и низкочастотный 6 синтезаторы частоты, две волновод- ные линии 7 и 8 задержки, два усилителя-ограничителя 9 и 10, два делителя 11 и 12 частоты, формирователь 13 импульсов, два коммутатора 14 и 15, два фильтра 16 и 17 нижних частот, низкочастотный измеритель 18 разности фаз, при этом генератор 1 опорной частоты соединен с входами синтезаторов 5 и 6 частоты, вход каждой волноводной линии 7 и 8 задержки соединен с выходом высокочастотного синтезатора 5 частоты, выход волноводной линии 7 задержки (8) через соединенные последовательно усилитель-ограничитель 9 (10) и делитель 11 (12) частоты соединен с одним из сигнальных входов двухканального дискретного фазовращателя 2 на делителях частоты, выход низкочастотного синтезатора 6 частоты соединен с входом формирователя

о со о

XI

О О

13 импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входом каждого коммутатора 14 и 15, выходы которых соединены через соответствующие фильтры 16 и 17 нижних частот с входами низкочастотного измерителя 18 разности фаз, а выход каждого из упомянутых формирователей 3 и А синусоидальных сигналов соединен с третьим входом соответствующих коммутаторов 14 и 15.

Калибратор дискретных фазовых приращений работает следующим образом.

Калибратор дискретных фазовых приращений предназначен для воспроизведения дискретных значений приращений углов фа- зовых сдвигов от 0 до ± 360 с дискретностью &р , причем

АФ ь п ,

где п - коэффициент деления делителя дис- кретного фазовращателя 2, равный 36, 10о

и плавного воспроизведения малых значений приращений ( ± 0,4°) фазовых сдвигов вблизи точек дискрета: ±10,±20± 30,...,

±К.10° ± 360° в диапазоне частот 1 МГц

+ 2 МГц. Генератор 1 опорной частоты (фиг.1) является источником высокостабильного по частоте синусоидального сигнала, который поступает на входы синхронизации синтезаторов 5 и 6.

Высокочастотный синтезатор 5 вырабатывает синусоидальный сигнал, значение частоты которого устанавливается с диск- ретностью 1 кГц. Минимальная требуемая рабочая частота 576 МГц. Максимальная требуемая рабочая частота 1152 МГц. Сигнал с синтезатора 5 поступает на входы двух волноводных линий 7 и 8 задержки пере- менной длины, Длина каждой волноводной линии 7 и 8 задержки может плавно изменяться на 150 мм с дискретностью отсчетно- го устройства 0,01 мм. С выходов волноводных линий 7 и 8 задержки сигналы поступают на усилители-ограничители 9 и 10, где преобразуются в импульсы заданной тактовой частоты, а затем поступают на делители 11 и 12 частоты и далее на входы двухканального дискретного фазовращате- ля 2 на делителях частоты. Двухканальный дискретный фазовращатель 2 позволяет задавать приращения углов фазовых сдвигов между синусоидальными сигналами на 360° с минимальной дискретностью ±10° за счет исключения определенного числа импульсов, поступающих с делителей 11 и 12 частоты, Управление процессом исключения импульсов осуществляется управляющим сигналом от генератора одиночных

импульсов, входящего в состав двухканального дискретного фазовращателя 2. На вы ходе дискретного фазовращателя 2 сигналы представляют собой меандры, и в формирователях 3 и 4 синусоидальных сигналов преобразуются в синусоидальные напряжения Ui и U2 с заданным углом фазового сдвига (УФС) между ними. Погрешность задания приращений УФС на частоте 1 ГГц у волноводных линий 7 и 8 задержки составляет ±0,2°. Суммарный коэффициент деления делителей 11 и 12 частоты и дискретного фазовращателя 2 равен 576. Погрешность задания требуемого УФС волноводных линий 7 и 8 задержки составляет

Д|1 g (±0.35 )0 на частоте

2 МГц и д|2 (± 0,18 )° на частоте- . 1 МГц.

Предел регулировки фазы на выходе калибратора вблизи точек дискретизации определяется длиной волны гармонического колебания, величиной максимального удлинения линии 7 и 8 задержки, равной 150 мм, и суммарным коэффициентом деления делителей частоты:

150 мм

Д( 360Л а С

1 - Л - F

576

где С - скорость света;

F- частота 1152 МГц;

Я-длина волны гармонического колеба ния, мм.

Минимальная дискретность задание значений приращения УФС вблизи точек дискретизации также определяется длиной волны гармонического колебания и разрешающей способностью измерителя длины линии 7 и 8 задержки;

I

AJ

Л 150-100 -2

Таким образом, минимальная дискретI

ность на частоте 2 МГц составляет Д (0,12-10 4)° и на частоте 1 МГц соответственно (0,6-105)0.

Данные пределы регулирования приращений УФС и разрешающая способность задания приращений УФС позволяют с высокой степенью точности определить чувствительность фазоизмерительной аппаратуры. Синусоидальные сигналы с частотой f поступают с выхода формирователей 3 и 4 синусоидальных сигналов на вход коммутаторов 14 и 15, на другие входы которых поступают парафазные импульсные сигналы, формируемые в формирователе 13 импульсов 13 с частотой следования импульсов, на 1000 Гц превышающей частоту синусоидальных сигналов. С выхода коммутаторов 14 и 15 импульсные сигнале с частотой следования f + 1000 Гц, промоду- лированные по амплитуде частотой 1000 Гц, поступают на фильтры 16 и 17 нижних частот, в которых выделяется огибающая 1000 Гц. Приращения УФ С между синусоидальными сигналами на частоте 1000 Гц равны приращениям УФС сигналов на выходе формирователей 3 и 4 синусоидальных сигналов и измеряется низкочастотным измерителем 18 разности фаз, обладающим высокой раз- рещающей способностью и низким уровнем погрешности измерения приращений, например погрешность ()°. разрешающая способность ()°.

Калибратор дискретных фазовых приращений позволяет расширить функциональ- ные возможности известного устройства за счет обеспечения возможности определения чувствительности измерителей разности фаз, компараторов фазы и нуль-индикаторов путем получения вблизи точек дискретизации дискретных приращений УФС малых (Ј0,4°) отклонений значений приращений УФС, имеющих, в свою очередь, дискретность до (0,6 )0, которая достигается использованием волноводных линий 7 и 8 задержки и соковокупности с делителями частоты фазовращателя 2 и делителей частоты 11 и 12.

Предлагаемый калибратор дискретных фазовых приращений по сравнению с известным также позволяет повысить точность воспроизведения дискретных приращений УФС за счет переноса значений приращений УФС на частоту 1000 Гц, измерение значений приращений УФС ка данной частоте с малой погрешностью (10 )° и высокой разрешающей способностью ()° и подстройку значений УФС на высокой частоте с помощью волноводных линий 7 и 8 задержки.

Калибратор дискретных фазовых приращений позволяет задавать автоматически приращения фазовых сдвигов в диапазоне значений от 0 до ± 360° с дискретным приращением ± 10° и плавную регулировку

значений приращений УФС вблизи точек дискретизации ( ± 0,4°) фазовых приращений с дискретностью от (0,12-10 1)0 до (0,6 х х )0 в диапазоне частот 1 МГц + 2 МГц.

Формула изобретения Калибратор дискретных фазовых приращений, содержащий генератор опорной частоты, двухканальный дискретный

фазовращатель на делителях частоты и два формирователя синусоидальных сигналов, входы которых соединены с соответствующими выходами двухканального дискретного фазовращателя на делителях частоты, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности задания фазовых приращений и расширения области применения, он снабжен высокочастотным и низкочастотным синтезаторами частоты, двумя волноводными линиями задержки, двумя усилителями-ограничителями, двумя делителями частоты, формирователем импульсов, двумя коммутаторами, двумя фильтрами нижних частот, низкочастотным

измерителем разности фаз, при этом генератор опорной частоты соединен с входами высокочастотного и низкочастотного синтезаторов частоты, входы волноводных линий задержки соединены с выходом высокочастотного синтезатора частоты, выход каждой волноводной линии задержки через последовательно соединенные усилитель- ограничитель и делитель частоты соединен с одним из входов двухканального дискретного фазовращателя на делителях частоты, выход низкочастотного синтезатора частоты соединен с входом формирователя импульсов, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами каждого коммутатора, выходы которых соединены через соответствующий фильтр нижних частот с соответствующим входом низкочастотного измерителя разности фаз, а выходы формирователей синусоидальных сигналов соединены с соответствующими третьими входами коммутаторов.

Изобретение относится к фазоизмери- тельной технике и может быть использовано для поверки измерителей разности фаз, компараторов фазы, нуль-индикаторов и для определения их фазовой чувствительности. Повышение точности и расширение функциональных возможностей калибратора достигается путем регулировки малых приращений разности фаз с помощью введенных волноводных регулируемых линий задержки с последующирм делением частоты, а также за счет измерения приращения разности фаз путем использования преобразования частоты с переносом значений фазового сдвига на частоту 1000 Гц и с последующим измерением сдвига фаз измерителем разности фаз с малым уровнем погрешности измерения и высокой разрешающей способностью. На выходе калибратора используется двухканальный дискретный фазовращатель на делителях частоты. 1 ил. сл С