ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ФАЗОМЕТР Советский патент 1971 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к высокочастотным фазометрам, предназначенным для измерения фазовых сдвигов между двумя синусоидальными напряжениями в широком диапазоне частот.

Известны фазометры типа Ф2-9, в которых в качестве индикатора применен стрелочный прибор, а для настройки используется электроннолучевая трубка (ЭЛТ). Фазометры имеют два идентичных канала, каждый из которых содержит согласующий каскад, емкостный регулируемый делитель напряжения, широкополосный усилитель, смеситель, фильтр низких частот, усилитель промежуточной частоты, второй смеситель, формирователь импульсов, измерительный прибор, а также отдельный гетеродин с автоподстройкой частоты, кварцованный гетеродин и кварцевый генератор, соединенный одновременно с системой автоподстройки частоты первого гетеродина и усилителем горизонтального отклонения ЭЛТ; усилитель вертикального отклонения ЭЛТ питается от усилителя промежуточной частоты.

В фазометрах такого типа абсолютная погрешность зависит от величины фазового сдвига входных сигналов, т. е. от диапазона измерений.

блоком фазовых задержек, выполненным из последовательно соединенных генератора опорной частоты, формирователя прямоугольных импульсов, одного или нескольких, например двух, делителей частоты, формирователя остроконечных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазоимпульсного детектора, причем делители частоты снабжены дешифраторами, имеюшими число выходов, равное коэффициенту деления соответствующего делителя, которые с помощью переключателей через схему совпадения и затем расширитель длительности импульсов нагружены с одной стороны на вход генератора линейно изменяющегося напряжения, управляющего усилителем горизонтального отклонения, подключенного к горизонтальным пластинам электроннолучевой трубки и с другой стороны - на вход генератора ударного возбуждения, нагруженного на один вход модулятора, выход которого соединен с модулирующим электродом электроннолучевой трубки, а другой вход модулятора соединен с выходом импульсного формирователя, подключенного к

выходу усилителя-ограничителя второго канала и нагруженного, кроме того, на усилитель вертикального отклонения электроннолучевой трубки. Это позволяет повысить точность измерения фазовых сдвигов на фиксированной

Ma чертеже показана функциональная схема фазометра.

Он содержит в каждом из двух идентичных каналов I и II последовательно соединенные согласующие каскады (соответственно) / и 2; смесители 3 и 4; избирательные усилители 5 и 6; усилители-ограничители 7 и 8, переменный гетеродин Я общий для обоих каналов, подключенный к вторым входам смесителей 3 4 и соединенный с выходом каскада 10 фазовой автоподстройки частоты, последовательно подключенного к выходу фазоимпульспого детектора 11, один вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя 7 первого капала; электропнолучевую трубку 12, а также снабжен блоком 13 фазовых задержек, состоящим из последовательно соединенных генератора 14 опорной частоты, формирователя /5 прямоугольных импульсов, одного или нескольких, например двух, делителей частоты 16 и 17, формирователя 18 остроконечных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазоимпульсного детектора 11, причем делители частоты 16 и 17 снабжены дещифраторами соответственно 19 и 20, имеющими число выходов, равное коэффициенту деления соответствующего делителя, которые при помощи переключателей соответственно 21 и 22 через схему совпадения 23 и затем расщиритель 24 длительности импульсов нагружены с одной стороны на вход генератора 25 линейно изменяющегося напряжения, управляющего усилителем 26 горизонтального отклонения, подключенного к горизонтальным пластинам трубки 72, и с другой стороны - на вход генератора 27 ударного возбуждения, нагруженного на один вход модулятора 28, выход которого соединен с модулирующим элетродом трубки 12, а другой вход модулятора 28 связан с выходом импульсного формирователя 29, подключенного к выходу усилителя-ограничителя 8 второго канала и нагруженного, кроме того, на усилитель 30 вертикального отклонения электроннолучевой трубки 12.

Схема работает следующим образом.

Сигналы, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, подаются на входы согласующих каскадов 7 и 2 первого и второго каналов, с выходов которых сигналы поступают на одни входы смесителей 3 и 4, на вторые входы которых идет сигнал с переменного гетеродина 9. С выходов смесителей сигналы подаются на избирательные усилители 5 и 6, с помощью которых производится выделение разностной промежуточной частоты; при этом фазовый сдвиг входных сигналов переносится на сигналы промежуточной частоты. Сигнал с выхода детектора // так управляет каскадом 10, а через него - переменным гетеродином 9, что в моменты поступления опросных импульсов на вход детектора мгновенное напряжение на выходе усилителя-ограничителя 7, поступающее на второй вход детектора 11, равно нулю.

Опросные импульсы формируются при помощи формирователя 18 остроконечных импульсов, входящего Б блок 13 фазовых задержек, включающий генератор 14, формирователь 15, делители частоты 16 и 17, дещифраторы 19 и 20 и формирователь 18. Сигнал с генератора 14 подается на формирователь /5 прямоугольных импульсов, импульсы с выхода которого делятся делителями частоты

16 и 17.

Выходы делителей частоты соединены с соответствующими входами дещифраторов 19 и 20. Количество выходов дещифратора 19 равно «-числу деления делителя частоты 16.

Б данном случае л 4. Соответственно число (или коэффициент) деления делителя частоты 17 равно т. В данном случае т 3. Число выходов дещифратора 20 также равно 3. С дещифратора 19 снимаются импульсы с дискретностью фазового сдвига в 30°, а с дещифратора 20 - импульсы с дискретностью фазового сдвига в 120°; могут быть выбраны и другие значения, поскольку

о I 360 ГдН

т-п

Например, при т п 6 дискретность фазового сдвига 10°.

Общая фазовая задержка импульса, снимаемого с схемы совпадения, вычисляется по формуле

° (n-lm + T.in)

о

т-п

где i может принимать значения от О до п-1; / - может принимать значения от О до т-1; Ягп - положение переключателя Яи на /-том выходе дещифратора 19; Щт - положение переключателя Ят на /-том выходе дещифратора 20.

Например, при m n 6 с дешифратора 19 снимаются импульсы, задержанные дискретно через 10°, а при помощи дещифратора 20- импульсы с делителя частоты 17 с дискретной

задержкой в 60°. Импульсы с фазовой задержкой, снимаемые со схемы совпадения 23 и зависящие по фазе от положения переключателей 21 и 22, подаются на расщиритель 24 импульсов, генераторы 25 и .27 и модулятор

28. Пилообразное напряжение, начало которого совпадает со времени с передним фронтом импульса, снимаемого со схемы совпадения 23, усиливается усилителем 26 и подается на горизонтальную развертку трубки 12. В моменты перехода через нуль напряжения, снимаемого с усилителя-ограничителя 8 второго канала импульсным формирователем 29, формируются короткие импульсы, поступающие на модулятор 28 и усилитель 30, которым они

усиливаются и подаются на вертикальное отклонение трубки 12. Импульсы, снимаемые с модулятора 28, подаются на модуляторный электрод трубки 12 для подсветки. Таким образом, в первом канале осуществфазе, а фазовый сдвиг измеряется как сум:,1а дискретной задержки и остатка, выявляемого при помощи ускоренной развертки, так как он попадает в фазовый интервал пилообразного напряжения развертки в соответствии с импульсом с выхода схемы совпадения 23, обеспечивающим необходимый сектор измерения. При этом искомый фазовый сдвиг равен

нзм + + Способ измерения, реализованный в описываемом приборе, снижает погрешность измерения в тп раз. Теоретические расчеты показывают, что высокочастотные фазометры, построенные по такой схеме, обеспечивают измерение фазовых сдвигов в широком диапазоне частот с погрешностью не более 0,1 - 0,2°.

Предмет изобретения

Высокочастотный фазометр, содержащий в каждом из двух идентичных каналов последовательно соединенные согласующий каскад, смеситель, избирательный усилитель, усилитель-ограничитель, переменный гетеродин, общий для обоих каналов, подключенный к вторым входам указанных смесителей и соединенный с выходом каскада фазовой автоподстройки частоты, последовательно подключенного к выходу фазоимпульсного детектора, один вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя первого канала, электроннолучевую трубку, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов на фиксированной промежуточной частоте, он

снабжен блоком фазовых задержек, выполненным из последовательно соединенных генератора опорной частоты, формирователя прямоугольных импульсов, одного или нескольких, например двух, делителей частоты, формирователя остроконечных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазоимпульсного детекотора, причем делители частоты снабжены дешифраторами, имеющими число выходов, равное коэффициенту деления соответствующего делителя, которые с помощью переключателей через схему совпадения и затем расширитель длительности импульсов нагружены с одной стороны на вход генератора линейно изменяющегося напряжения, управляющего усилителем горизонтального отклонения, подключенного к горизонтальным пластинам электроннолучевой трубки, а с другой стороны - на вход генератора ударного возбун дения, нагруженного на один вход модулятора, выход которого соединен с модулирующим электродом электроннолучевой трубки, а другой вход модулятора соединен с выходом импульсного формирователя, подключенного к выходу усилителя-ограничителя второго канала и нагруженного, кроме того, на усилитель вертикального отклонения электроннолучевой трубки.