ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ Советский патент 1970 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может также использоваться в фазовых системах.

Одной из важ.ных задач техники фазовых измерений является снижение амллитудяо-фазоеых .погрешностей .при динамическом, т. .е. быстром, измен.ен1ии аимплитуды сигнала. Это иеобходимо, например, -для .перехода от фазаметров с ручной установкой амплитуд в каналах к а.втоматизированным измерителям, имеющим достаточно малые .погреш.ности при динамическом изменении амплитуды одного ИЗ сигналов в широких пределах. Кром.е того, это важно, например, при измерении фазовых сдвигов ВНутри импульса или от импульса к импульсу при наличии амплитудных неравномерностей .при измерении фазовых сдвигов сложных импульсных сигналов с изменением частоты внутри импульса.

Известное устройство выполнено .на основе из.вест.ного -способа уменьшения амплитуднофазовой .погрешности при различии амплитуд iB каналах, основанного 1на изменении частоты гетеродина в двухканальной схеме с .преОбразова.нибм ча-стоты. Суш ественными недостатками известного устройства является сложность и трудоемкость измерения, а та.кж-е .принципиальная непригодность .для «спользо1ва1ния в дина1мическом)еж1им.е, т. е. непрерывном изменении амплитуды сигнала.

Процесс измерения при использовании известного устройства оосто-ит из измерения фазового сдвига при одной частоте гетеродина, перестройки гетеродина, измерения фазового сдвига при новой ча.стоте гетеродина и вычисления разности результатов двух измерений. Поскольку измерения проводятся последовательно, т. е. разнесены во времени, необходимо, чтобы пока О.НИ не закончатся, амплитуды сигналов оставались 1неизме.нными. Это выполняется, если амплитуда одного из сигналов изменится вручную .перед проведением каждого измерения, например при проверке ам.плитудно-фазовых погрешностей плавных аттенюаторов. Отсюда видно, что известное устройство .принципиально неприменимо при динамическом, т. е. непрерывном и достаточно быстром изменении амплитуды, т. е. непрерывном и достаточно быстром изменеНИИ ам.плитуды, т. е. при .свилировании частоты в фазовых хара.ктериографах. Тем более оно неприменимо при фаз.овых измерениях импульсных сигналов при .сложной форме импульса, изменении амплитуды от импульса к

импульсу, а также в случае сложных импульс.ных сигналов с изменением частоты внутри им.пульса. а) 1возмож.ность использования в дииалшческом (режиме, т. е. при быстрых изменениях амплитуды (в фазовых характериографах, импульсных фазометрах, в случае сложных импульсных сигналов с ЧМ, IB случае фазовомодулдрО|Ванных сигналов); б) упрощение методики измерения, которая ничем не отличается от используемой в обычных фазометрах; :в) .повышение в два раза чувствительности фазовых измерений, .что экеивалентно применению в фазометре умножителя с коэффициентом . Суть предлагаемого Изобретения состоит в формировании :из входных сигналов измеряемо го L/1, (с изменяющейся в широком диапазОНе амплитудой) и опорного U напряжений 1} и t/a, .амплитуды которых пропордио-нальны t/i, а разность равна удвоенной разиости фаз входных сигналов. Разность фаз сигналов, напряжений и Uz измеряются с помощью двух идентичных ограничителей и фазового детектора. При изменении амплитуды сигнала t/i одновременио одинаково изменяются амплитуды напряжений U и U, а значит и обусловленные ими фазовые сдвиги в ограничителях, которые компенсируются. Поэтому предлагаемое устройство позволяет сущест1венно снизить амплитудно-фазовые погрбшности или расширить динамический диапазон изменений амплитуды при заданной величине погрешности. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого измерителя разности фаз. Измеритель содержит смесители 1, 2 каваЛО|В, вспомогательный смеситель 3, генератор 4 сигнала частоты (вспомогательный), фильтры 5, 6 суммарной и разностной частот, ограничители 7, 8, фазовый детектор 9. Входные сигналы частоты со, сдвиг фаз которых -фо измеряется, имеют вид L/i isin(cu -Ь фо), t/2 2Sin (ut. Амплитуда измеряемого сигнала () изменяется в широком динамическом диапазоне, амплитуда опорного сигнала (() изменяется мало. За счет использования преобразования частоты собственно измерительный тракт - ограничители 7, 8 и фазовый детектор 9 работают на низкой частоте И. Выходной сигнал генератора 4 низкой частоты таковLg fssin (coi + фх). Этот сигнал вместе с напряжением LJ поступает на смеситель 3, на выходе которого с помощью фильтров 5 и 6 выделяются напряжения t/4 и t/3, суммарной и разностной частотОни являются гетеродинными для смесителей 1(и) и 2(U), в качестве сигнального на оба смесителя подается напряжение f/i. Режим преобразования смесителей ;по сигналу t/i линейный. На выходе смесителей получаются сигналы частоты U K.zEi sin (Ш + ф1 - фо), sin (Ш + ф1 + фо), где К, Kz - крутизна преобразования смесителей. Принципиальной особенностью сигналов f/e и U является то, что они имеют равные (при ) и одинаково изменяющиеся при изменении U амплитуды и фазовые сдвиги фо разного знака. Изменения амплитуд сигналов UQ и U устраняются с помощью ограничителей 7, 8, выходные напряжения которыхt/8 8sin Q + Ф1 -фо + Афа), Uc,Ey sin Ш + ф1 + фо + ), где Дф1(1), Афй(1)-фазовые сдвиги в ограничителях. Разность фаз сигналов Дф, измеряемая фа3 ОБ ы м детектор ом: -Ь Дф1(1) Дф2(1), при идентичных каналах Дф(1) Афг(1) и . Таким образом, фазовые сдвиги в ограничителях комленсируются. Поскольку в обоих каналах амплитуды сигналов пропорциональны Ui, компенсация сохраняется при любой амплитуде этого сигаала. Кроме, того, в предлагаемом измерителе в два раза повышается чувствительность, а измеряемый фазовы.м детектором сдвиг в два раза больше, чем у входных сигналов. Особенностями предлагаемого устройства является получение двух гетеродинных «апряжений из опорного путем прибавления и вычитания к его частоте (фазе) частоты (фазы) низкочастотного сигнала и использования двухканального фазометра с преобразованием частоты с указанными гетеродинными «апряжениями разных частот и общим напряжением сигнала с изменяющейся динамически в широких пределах амплитудой. Результаты экспериментальной проверки предлагаемого измерителя свидетельствуют о возможности получения весьма малой амплитудно-фазовой погрешности (0,1°) при изме.нении амплитуды в широких пределах (60 дб), т. е. о получении выигрыша примеро (В пятнадцать раз по сравнению с известными устройствами.

итель .и о-граничитель, фазовый детектор, сточник низкочастотного напряжения, дополительный Смеситель, фильтр разностной чатоты и истОЧник опорного напряжения, отлиающийся тем, что, с целью снижения ампли/дно-фазовой логрешйости в динамическом еж.име при .измерении сложных сигналов с

быстрыми изменениями амплитуды, выходы дололнительного смеснтеля через фильтры сумма.рНой и разностной частот подключены соответственно к смесителям первого И второго каналов, а выходы смесителей каналов подключены к источнику сигнального напряжения.