лжчы.даигаыг-гга то& .аях-як летай,
(21)4389250/С9
(22)09.03,88
(46) 23.С5.91. Бюл. К 19 (72) Ю.А.Скрипник, К.Р.Савв и В.П.
(53)621.317.77 (088,8)
(56)Белов В.И, Алгоритмы устранения неоднозначности в фазовой многошкальной системе - Радиотехника и электроника, 1970, т. 2, вып. 8, с. 1657- 1662.
Маевскпй С.И. и др. Прецизионное измерение электрической длины кабельных линий связи.-Сб. Фазопые методы измерений в радиотехнике.: Труды РПАН СССР, 1977, I 27, с. 110- 114.
(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛНОГО ФАЗОВОГО УГЛА
(57)Изобретение относится к технике измерений на СВЧ. Цель изобретения - повышение точности и обеспечение возможности измерения полного фазового
Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и предназначено для использования D цепях с распределенными параметрами для определения фазовых углов, превышающих 2.
Целью изобретения является повышение точности и обеспечение возможности измерения полного фазового yi- ла узкополосных четырехполюсников.
На чертеже представлена функциональная электрическая схема устройства, реализующего способ определения полного фазового угла.
угла узкополосных четырехполюсников. СВЧ-сигнал разделяется па измерительный и опорный сигналы, и измерительным сигналом облучается исследуемый четырехполюсник. Сигнал, провзаимо- действующий с четырехполюсником, и опорный сигнал смешиваются с сигналом гетеродина, и выделяются измерительный и опорный сигналы промежуточной частоты (ПЧ). Опорный сигнал ПЧ сдвигается по фазе Half/2. С помощью фазового детектора сравниваются по фазе опорный и измерительные сигналь: ПЧ. Затем вводятся фазовый сдвиг измерительного сигнала ПЧ, компенсирующий дробную часть фазового цикла, и калиброванный фазовый сдвиг опорного сигнала ПЧ, превышающий в 5 - 10 раз порог чувствительности фазового детектора. Изменяется частота СВЧ-сиг- нала до восстановления нулевого значения выходного сигнала фазового детектора, и по формуле определяется полный Фазовый угол. 1 ил.
Устройство содержит СВЧ-генера- ITOP 1, высокочастотный генератор 2, балансный смеситель 3, вычислительный частотомер 4, первый делитель 5 мощности, исследуемый четырехполюсник 6, первый смеситель 7, второй делитель 8 мощности, второй смеситель 9, первый 10 и второй 11 усилители промежуточной частоты, гетеродин 12, квадратурный фазовращатель 13, фазовращатель 14 отсчетный блок 15 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), фазовый детектор 16, блок 17
О СП
ю
со
автоподстройки частоты (АПЧ), выключатель 18 и индикатор 19.
Способ определения полного фазового угла реализуется следующим образом.
СВЧ-сигнал заданной частоты f разделяют на опорный и измерительный, последний из которых подают на вход исследуемого четырехполюсника. Опорный сигнал U, Um cos(6Dt-tj) и имерительный провзаимодействовавший сигнал с исследуемым четырехполюсником cusCcOt-CJ) смешивают с сигналом гетеродина cos((i),t- (и. и выделяют измерительный и опорный сигналы промежуточной частоты:
U4 Um+cos (CO- Q.) t-lprq,;
u5 um5cus(co-co()(ft.
Промежуточную частоту (-0, const стабилизируют путем фазовой ,автоподстройки частоты гетеродина.
Полный фазовый угол исследуемого четырехполюсника Ц Ц г. Ч п+ где п - целое число фазовых циклов, ОС™ фазовый сдвиг от дробной части фазового цикла на частоте f
СО
-:z, определяется временем запаз- Ос и
цывания &t зондирующего сигнала в исследуемом четырехполюснике.
Учитывая, что полный угол Ц СО/it, измерительный и опорный сигналы промежуточной частоты
, Kx , соз(0)г1:-еОДО;
%VC°SC0. где К - коэффициент, характеризующий потери преобразования в смесителях,
К - модуль коэффициента передачи исследуемого четырехполюсника.
Опорный сигнал сдвигают по фазе на и сравнивают по фазе опорный и измерительный сигналы промежуточной частоты. Выходной сигнал фазового детектора, выполняющего операцию перемножения сравниваемых сигналов определяют как
.U cosUObt - 5) K U U sinUtn +06),
где К- - коэффициент фазового детектирования.
Вводят компенсирующий фазовый сдвиг на промежуточной частоте и добиваются нулевого значения выходного сигнала фазового детектора:
sinCZlTn + ъЬ -АЦ,) О, т.е. дробная часть фазового цикла
сЈ ьц
Q Затем вводят дополнительный калиброванный фазовый сдвиг опорного сигнала промежуточной частоты, который выбирают в 5-10 раз больше порога чувствительности фазового детектос ра. Выходной сигнал фазового детектора при этом
U U sin(U ut -& + ) о.
Изменяют частоту измерительного СВЧ-сигнала до восстановления нулевого значения выходного сигнала фазового детектора
sin((0-ub))ut-uqi + 5 sin(2 lrn+pi-a(13bt-&C} l- -Aq 2) 0,
гдеДу - изменение частоты СВЧ-сигнала.
Учитывая, что +bt - ДСР, равно целому числу фазовых циклов 60 ut iCp, откуда полный фазовый угол на частоте Q СВЧ-сигнала (П СО Л t 0)
АГЛ U4V
0
I
ДСО
Целое число фазовых циклов определяют из соотношения
А 1 27 &СО Чт 2Т 27-ЛсЬ
а дробную часть фазового цикла соотношения
- из
45
-&
АЧ.
2ТГ
Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. СВЧ-сигнал генератора 1 частоты Ј0 балансно модулируется сигналом высокой частоты 2,генератора 2 в балансном смесителе 3. Модулированный сигнал разделяется на опорный и измерительный делителем 5 мощности. Измерительный сигнал проходит через исследуемый четырехполюсник 6 и поступает на первый смеситель 7, а опорный сигнал - на второй смеситель 9, на гетеродинные входы которых через второй делитель 8 мощности подают СВЧ- сигналы частоты (Ј„ гетеродина 12. Из смешачных сигналов первым 10 и вторым 11 усилителями промежуточной частоты выделяют сигналы промежуточной (разностной) частоты, равной частоте опорного генератора блока 15 ФАПЧ. При этом гетеродин 12 настраивают на одну из боковых частот модулированных колебаний (СО- Q, +C + Qi). В результате фазовый угол Ц 2Тп +06 2 + Дп), вносимый исследуемым четырехполюсником, переносится на промежуточную частоту, например СО + Q|-bD). Фазовращателем 13 вводят фазовый сдвиг и компенсируют фазовый угол от дробной части фазового цикла, добиваясь нулевого показания индикатора 19 (ключ 18 разомкнут). Значение частоты Q генератора 2 измеряется и запоминается вычислительным частотомером.
Затем фазовращателем 14 вводят калиброванный фазовый сдвиг &Ц и замыкают ключ 18. Под дейстгшем выходного сигнала фазового детектора 16 с помощью блока 17 АПЧ подстраивают частоту генератора 2 в направлении уменьшения выходного сигнала фазового детектора 16 до нуля. Установившееся значение частоты $2 генератора 2 измеряют и запоминают с помощью частотомера 14. В память частотомера 14 через пульт управления вводят значения фазовых сдвигов Дер,, и ДСрг значение частоты СВЧ- сигнала СО. В микропроцессоре частотомера 18 вычисляется изменение частоты зондирующего СВЧ-сигнала ДСО (СО + р.ЧСкЬОО + -СО,) Q,-Q2. Учитывая, что частота СВЧ-сигнала СО Ј, то целую и дробную части фазовых циклов вычисляют по формулам:
,
2(Q,-Q2)
АЧ, w
а результат индицируется на табло частотомера 14. Полный фазовый угол Ц и фазовый сдвиг от дробной части последнего цикла &Ц, также выводятся
0
5
0
5
0
5
0
5
0
5
из памяти частотомера на табло в градусах по команде с пульта частотомера 14.
Формула изобретения
Способ определения полного фазового угла, заключающийся в разделении СВЧ-сигнала на измерительный и опорный сигналы, облучении измерительным сигналом исследуемого четырехполюсника, смешивания провзаимо- действовавшего с исследуемым четырехполюсником сигнала и опорного сигнала с сигналом гетеродина соответственно, выделении измерительного и опорного сигналов промежуточной частоты, сдвиге опорного сигнала промежуточной частоты по фазе па к /2, сравнении по фазе опорного и измерительного сигналов промежуточной частоты посредством фазового детектора и изменении частоты СВЧ-сигнала до компенсации дробной части фазового цикла, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и обеспечения возможности измерения полного фазового угла узкополосных четырехполюсников, перед изменением частоты СВЧ-сигнала вводят фазовый сдвиг измерительного сигнала промежуточной частоты, компенсирующий дробную часть фазового цикла, и калиброванный фазовый сдвиг опорного сигнала промежуточной частоты, превышающий в 5 - 10 раз порог чувствительности фазового детектора, а полный фазовый угол определяют по формуле
q 2/iT(n +Д n) ,
где n (fACp2- &f.)/() - целое число фазовых циклов$
&п &Ц, /2 И- дробная часть фазового цикла,1
f - начальная частота СВЧ-сигнала;
&f - изменение частоты СВЧ-сигнала;
Д(-. - фазовый сдвиг измерительного сигнала промежуточной частоты,
. калиброванный фазовый сдвиг опорного сигнала промежуточной частоты.
