Двухканальный фазометр Советский патент 1992 года по МПК G01R25/04 

Фиг./

Изобретение относится к фазовой измерительной технике, может быть использова- но в устройст&аж радионавигации, радиолокации и радиоуправления и является Дополнительным . св. № 970262.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг. 1 приведена структурная схема двухканального фазометра; на фиг. 2 - структурная схема блока управления,- на фиг. 3 - эпюры на выходах блока управления.

Двухканальный фазометр содержит блок 1 суммы-разности, фазовращатель 2, выходом подключенный к одному из входов блока 1 суммы-разности, квадратичные детекторы 3, А, входами подключенные к выходам блока 1 суммы-разности, управляемый усилитель 5, входом подключенный к выходу детектора 3, блок 6 вычитания, первым входом соединенный с выходом управляемого усилителя 5, а вторым входом подключенный к выходу детектора 4, коммутатор 7, входом соединенный с выходом блока б вычитания, арктангененый преобразователь 8, входам и подключенный к выходам коммутатора 7, блок 9 управления, соединенный с входами управления фазовращателя 2, коммутатора 7, преобразователя 8, источник 10 управляющего сигнала, соединенный с управляющим входом усилителя 5,

Блок 9 управления содержит соединенные последовательно генератор 11 тактовых импульсов и двухканальный коммутатор 12, выходом подключенный к первому выходу блока 9 управления, формирователь 13 коротких импульсов, входом соединенный с выходом генератора 11 тактовых импульсов, а выходом подключенный к второму выходу блока 9 управления, источник 14 питания, двумя выходами подключенный к входам двухканальн ого коммутатора 12, третий выход блока 9 управления подключен к выходу генератора 1-1 тактовых импульсов,

Двухканальный фазометр работает следующим образом.

Режиму измерения предшествует режим калибровки.

8 режиме калиброакиСВЧ-сигнал подается только на первый вход фазометра. Пройдя через фазовращатель 2 и блок 1 суммы-разности, СВЧ-сигнал попадает на входы детекторов 3, 4. Детекторы 3,4 преобразуют его в низкочастотные сигналы вида

из КзЕо2; Ш-К-гёо2, где Кз, К4 - коэффициенты преобразования детекторов 3,4;

Ео - амплитуда сигнала на входах детекторов 3, 4.

Сигнал Us подается на управляемый усилитель 5, который его усиливает. При этом сигнал на выходе усилителя 5 будет иметь вид

Us - КзКэЕо2.

где Ks - коэффициент передачи усилителя 5. Сигналы U4, Us поступают на входы бло- ка 6 вычитания, который вырабатывает сигнал

U6 (U5-U4)K6, где Кб - масштабный коэффициент.

Оператор регулирует напряжение на выходе источника 10 и таким путем изменяет коэффициент передачи усилителя 5 до тех пор, пока сигнал на выходе блока 6 вычитания не станет равным нулю. При этом достигается условие U5 U4.(1)

Значение коэффициента передачи К& К4/Кз усилителя 5 остается неизменным для режима измерения.

В режиме измерения опорный и изме- рительный СВЧ-сигналы поступают соответственно на .й и второй входы фазометра. Цикл измерения состоит из двух тактов. В первом такте блок 9 управления сигналом со своего первого выхода устанав- ливает фазовращатель 2 в состояние нулевого фазового сдвига, а сигналом с третьего выхода устанавливает коммутатор 7 в состояние, когда сигнал с выхода блока 6

U7 K6K7(U5-U4 .(2)

где К - коэффициент передачи коммутатора

7подается на первый вход арктангенсного

преобразователя 8. При этом

U4 - К4Ео2 + Ей2 - 2Е0Ји sin px); U5 K3K5(Eo2 + Ev,2+2EoE4-sin рх), где Ей - сигнал, поступающий на входы детекторов 3, 4 с второго входа фазометра; рх измеряемый фазовый сдвиг. По сигналу с второго выхода блока 9 преобразователь 8 запоминает сигнал U до конца цикла измерения.

В начале второго такта на управляющий вход фазовращателя 2 с первого выхода блока 9 подается сигнал (фиг. За), устанав- ливающий фазовращатель 2 в состояние 90- градусного фазового сдвига. Одновременно с этим «а управляющий вход коммутатора 7 с третьего выхода блока 9 подается сигнал {фиг. Зв), устанавливающий его в состояние, когда сигнал с выхода блока 6

U7I-K6K7(U5I-U41}(3)

подается на второй вход арктангенсного преобразователя 8. При этом

IV - К4 (Ео2 + Е„2 - 2€оЈи . cos рь);

Us КзКз (Ео2 + Ей2 + 2Е0Еи cos pic).

По сигналу (фиг. 36) с второго выхода блока 9 преобразователь 8 обрабатывает сигналы U, U по алгоритму

Us Ke arctg (),(4)

где Кв - масштабный коэффициент.

С учетом выражений (2), (3) сигнал на выходе преобразователя 8 будет иметь вид

Ue Ke arctg х i

А + ( Кз К5 4- «4) 2 Ео Ки sin px

А + ( Кз Кб + К4 ) 2 Ео Ей cos гдеА (КзК5-К4)(Ео2 + Еи2}.

Блок 9 управления (фиг. 2) работает следующим образом.

Генератор 11 тактовых импульсов выра- батываёт периодическую последовательность прямоугольных импульсов, которые поступают на третий выход блока 9 для управления коммутатором 7. Формирователь 13 коротких импульсов преобразует эту по- следовательность в короткие импульсы, которые поступают на второй выход блока 9 для обеспечения записи информации в память преобразователя 8 и его запуска с целью осуществления преобразования. Ис- точник 14 питания имеет два независимо регулируемых выхода. Напряжения, снимаемые с этих выходов, подаются на информационные входы коммутатора 12, который под действием сигнала с генератора 11 по- очередно подает эти сигналы на первый выход блока 9 для управления фазовращателем 2.

Анализ выражения (4) показывает, что из-за неидентичности коэффициентов пре-

образования детекторов 3, 4 измерение 0х сопровождается погрешностью, которая исключается лишь в том случае, если соблюдается условие калибровки (1). Действительно, подставляя в (4) выражение для Kg, полученное при калибровке, найдем

.TVТаким образом, предлагаемый фазометр обеспечивает повышение точности измерения за счет исключения погрешности неидентичности коэффициентов преобразования детекторов fGj. Ks, которая, особенно в миллиметровом диапазоне волн, может иметь довольно большие значения.

Использование предлагаемого фазометра позволяет повысить качество измерителя за счет повышения точности измерения. Кроме того, упрощается технология его изготовления благодаря исключению операции подбора детекторных головок с идентичными характеристиками. 8 связи с этим снижаются производственные затраты на его изготовление.

Формула изобретения

Двухканальный фазометр по авт. св. № 970262, о т л и ч а ю щи и с я тем. что. с целью повышения точности, введены управляемый усилитель и источник управляющего сигнала, выход которого соединен с управляемым входом управляемого усилителя, причем вход управляемого усилителя соединен с выходом второго детектора, а выход с вторым входом блока вычитания.

Изобретение относится к фазовой измерительной технике, может быть использовано в устройствах навигации, радиолокации и радиоуправления и является дополнительным к авт. св. Ns 970262. Целью изобретения является повышение точности измерения. Устройство включает блок 1 суммы-разности, фазовращатель 2. детекторы 3,4, управляемый усилитель 5, блок 6 вычитания, коммутатор 7, арктангеноный преобразова- тельв, блок 9 управления, источник 10 питания. Особенностью изобретения является введение управляемого усилителя, управляющий вход которого соединен с источником 10, которые включены между выходом детектора 3 и вторым входом блока 6 вычитания. 3 ил.

72

Фиг. 2

Фиг.Ъ