ДВУХКАНАЛЬНЫЙ ФАЗОМЕТР ДЛЯ ВЫСОКИХ ЧАСТОТ Советский патент 1971 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области электрических измерений, а именно, к измерению сдвига фаз между двумя напряжениями высокой частоты, например, в диапазоне 200 кгц - 10 мгц.

Известен двухкан.альный фазометр с преобразованием частоты, содержащий в обоих каналах последовательно включенные смесители, преобразователи напряжений разностной частоты в остроконечные импульсы, ключевые детекторы и фильтры нижних частот, между выходами которых включен нуль-индикатор, гетеродин неременной частоты, связаНный со вторыми входами смесителей, соединенный через блок подстройки частоты с имиульсно-фазовым детектором, один вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения и входом ключевого детектора первого канала, и с грубым индикатором фазы, соединенным с выходом преобразователя напряжения и входом ключевого детектора второго канала.

Недостатком известного фазометра является небольшая точность измерения из-за малой разрешающей способности индикатора (порядка долей градуса). Этот фазометр имеет хорошую разрешающую способность на сравнительно низких (порядка сотен кгц) частота.х, однако с повышением частоты резко возрастают погрешности, обусловленные как

недостаточной широкополосностью преобразователей синусоидальных напряжений в остроконечпые импульсы, так и (еще в большей степени) соизмеримостью абсолютных уходов частоты сигнала и вспомогательного гетеродина с разностью между частотой гетеродина и частотой гармоники измеряего сигнала.

Целью изобретения является повышение точности измерения фазовых сдвигов, повышение разрешающей способности индикатора и расширение частотного диапазона измерений.

Эта цель достигается тем, что фазометр снабжен синтезатором частот, один выход которого соединен с одним из входов импульсно-фазового детектора, нагруженного на блок подстройки частоты, а другой выход - со входами ключевых детекторов, причем с одним входом - непосредственно, а с другим - через калиброванный фазовращатель.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого фазо.метра.

Фазометр содержит в обоих каналах последовательно включенные смесители 1, 2, преобразователи 3, 4 напряжения разностной частоты /пр в остроконечные импульсы, ключевые детекторы 5, 6, фильтры 7, 8 нижних частот, гетеродин 9 переменной частоты, связанный со вторыми входами смесителей каналов, соединенный через блок 10 подстройки частоты с импульсно-фазовым детектором 11, первый вход которого связан с одним, входом ключевого детектора 5 первого каиала, грубый индикатор 12 фазы на входах ключевых детекторов каналов, нуль-индикатор 13, включенный между выходами фильтров нижних частот, а также высокостабильный синтезатор 14 частот, один выход которого с частотой /up Связан со вторым входом импульсно-фазового детектора 11, нагруженного на блок подстройки частоты 10, а другой выход синтезатора с частотой /С/пр ± /но соединен со вторыми входами ключевых детекторов 5, 6, причем детектор 6 связан с синтезатором непосредственно, а детектор 5 через калиброванный фазовращатель со шкалой 15.

Опорная частота /пр 4,29 кгц, получаемая с первого выхода синтезатора частот, сравнивается в имп льсно-фазовом детекторе 11 с частотой и фазой импульсов на входе

ключевого детектор а 5. В результате на вы;-ХОдеимпульсно-фазового детектора образуется управляющее напряжение, действующее на

блок 10 подстройки частоты гетеродина 9 таким образом, что промежуточная частота на выходе смесителя 1 первого канала фазометра по частоте и фазе совпадает с опорной, частотой синтезатора. Фазовый сдвиг между сигналами промежуточной частоты на выходах смесителей / и 2 в каналах фазометра в этом случае, как известно, равен фазовому сдвигу между исходными сигналами. Этот фазовый сдвиг преобразуется в сдвиг во времени между остроконечными импульсами, формируемыми преобразователями напряжения разностной частоты в остроконечные импульсы 3, 4 и индицируется на грубом индикаторе 12 фазы, который представляет собой триггер с включенным параллельно катоду одного из плеч стрелочным вольтметром среднего значения. Одновременно остроконечные импульсы промежуточной частоты 4,29 кгц поступают на ключевые детекторы 5, 6, на вторые входы которых поступают высокостабильная частота 154 кгц со второго выхода синтезатора 14 частот. В результате на выходах ключевых детекторов образуются сигналы второй промежуточной частоты, которые после фильтрации в фильтрах 7, 8 нижних частот поступают на нуль-индикатор 13. Поскольку между выходом синтезатора и одним из ключевых детекторов включен круговой

фазовращатель, при полном повороте фазовращателя на 360 найдется одно положение, для которого относительное расположение импульсов промежуточной частоты 4,29 кгц и синусоидального сигнала 154 кгц будет одинаковым. В этом случае сигналы низкой промежуточной частоты /но 36-4,29 кгц - - 154 кгц 40 гц при условии выравнивания их по амплитуде скомненсируются, и на выходе осциллографического нуль-индикатора 15 будет зафиксирован минимум.

Таким образом, результат измерения может быть считан со щкалы кругового фазовращателя (полный оборот которого соответ360 ,„„,

ствует 10 ) и индикатора грубого от36

счета.

Предлагаемый фазометр обладает разрешающей способностью порядка 0,03° и высокой ста.бильностью пуля. Его основная погрещность в дианазоне частот 0, мгц не превышает 0,1°.

Предмет изобретения

Двухканальный фазометр для высоких частот, содержащий в обоих каналах последовательно включенные смесители, преобразователи папряжепия разностной частоты в остроконечные импульсы, ключевые детекторы и фильтры нижних частот, между выходами которых включен нуль-индикатор, гетеродин переменной частоты, связанный со вторыми входами смесителей, соединенный через блок

подстройки частоты с импульсно-фазовым детектором, однн вход которого соединен с выходом преобразователя напряжения и входом ключевого детектора первого канала, и с грубым индикатором фазы, соединенным с выходом преобразователя напряжения и входом ключевого детектора второго канала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазовых сдвигов, повышения разрешающей способпости индикатора и

расширения частотного диапазона, он снабжен синтезатором частот, один выход которого соединен со вторым входом упомянутого импульсно-фазового детектора, нагруженного на блок подстройки частоты, а. другой выход - со вторыми входами ключевых детекторов, причем с одним входом - непосредственно, а с другим - через калиброванный фазовращатель.