ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПРЯМОПОКАЗЫВАЮЩИЙ ФАЗОМЕТР Советский патент 1971 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и позволяет со сравнительно высокой точностью (0,5-1,0°) производить измерение фазовых рассогласований между двумя синусоидальными напряжениями в широком диапазоне частот исходных сигналов и может быть использовано при создании широкополосных высокочастотных фазометров с непосредственным отсчетом.

Известны высокочастотные фазометры, основанные на преобразовании частоты сигнала в промежуточную частоту, на которой производится измерение сдвига фаз, и содерж-ащие в каждом из двух идентичных каналов последовательно включенные согласующий каскад, смеситель, избирательный усилитель, усилитель-ограничитель, переменный гетеродин с системой автоматической подстройки частоты от фазо-импульсного детектора, один вход которого подключен к усилителю-ограничителю одного из каналов фазометра, причем выходы усилителей-ограничителей через дифференцирующие распределительные цепи и триггеры подключены к стрелочному измерительному прибору.

Недостатком таких устройств является трудность измерения фазовых сдвигов, близких к 180°, и недостаточно высокая точность.

ственного отсчета и повышения точности измерения фазовых сдвигов снабжен модулятором яркости луча электроннолучевой трубки, вход которого через сумматор и формирователи импульсов соединен с генератором опорной частоты и входом делителя частоты на десять узла опорных частот, выполненного в виде последовательно включенных генератора опорной частоты, формирователя импульсов, делителя частоты на десять, делителя частоты на тридцать шесть и формирователя импульсов, при этом выход последнего связан со вторым входом фазоимпульсного детектора системы автоматической подстройки частоты, а выход делителя частоты на тридцать шесть соединен через фильтр низкой частоты непосредственно со входом усилителя горизонтального отклонения, который соединен со входом усилителя вертикального отклонения

через квадратную сдвигающую цепь, причем усилитель-органичитель второго канала через формирователь имиульсов и другой модулятор связан с катодом и вторым анодом электроннолучевой трубки.

Блок-схема предложенного фазометра представлена на чертеже. Фазометр состоит из согласующих каскадов 1 и 2, смесителей 3 и 4, избирательных усилителей 5 и 6, усилителейограничителей 7 и 8, гетеродина 9, системы

импульсного детектора 11, формирователей 12-14 импульсов, суммирующего каскада 15, генератора 16 опорной частоты, делителей 17 и 18 частоты на десять и на тридцать шесть соответственно, модуляторов 19 и 20, формирователя 21 импульсов нуля, фильтра 22 низких частот, усилителя 23 вертикального отклонения, усилителя 24 горизонтального отклонения, электроннолучевой трубки 25, дополнительной квадратурной фазосдвигающей цепи 26.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Напряжение с генератора 16 поступает на формирователь 12, в качестве которого может быть использован, например, триггер Шмитта. Выходные импульсы формирователя 12 последовательно делятся делителями частоты 17 и 18 соответственно на десять и на тридцать щесть. Таким образом, период следования выходных импульсов делителя 18 оказывается в 360 раз больще периода следования на формирователь 12 импульсов. В момент появления выходного импульса делителя 18 формирователь 13 вырабатывает короткий импульс, производящий опрос фазоимпульсного детектора 11. При помощи детектора 11 и системы 10 автоматической подстройки частоты производится управление частотой гетеродина 9, которая при нормальной работе отличается от частоты входного сигнала на /пр - ±fi±fc, т. е. при помощи де360

тектора // и системы 10 на выходе усилителя-ограничителя 7 осуществляется слежение по частоте и фазе так, чтобы в момент поступления импульса опроса, выходное мгновенное напряжение усилителя-ограничителя 7 было бы приблизительно равным нулю. Выходное напряжение делителя 18 через фильтр

22низкой частоты непосредственно поступает на вход усилителя 24 горизонтального отклонения и через дополнительную квадратурную фазосдвигающую цепь 26 на вход усилителя

23вертикального отклонения электроннолучевой трубки 25.

Если выполняется условие

U,,.S, U,,-S,,(1)

где f/TB и t/тг - амплитудные значения выходных напряжений соответственно на усилителях 23 и 24, 5г и 5в - чувствительность трубки 25 по вертикальным и горизонтальным отклоняющим пластинам, то на экране электроннолучевой трубки 25 луч опищет окружность.

Выходные импульсы формирователей 12 и 14 подаются на суммирующий каскад 15, а с его выхода - на модулятор 19, с помощью которого происходит модуляция по яркости изображения на экране трубки 25. Окружность, вырисовываемая электронным лучом, как бы разбивается на ряд отдельных яркостных точек, причем каждая десятая точка будет иметь повыщенную яркость. Таким образом, по всей окружности создается равномерный масщтаб с ценой деления в 1°, а точки, кратные 10°, имеют при этом повыщенную яркость. Два синусоидальных напряжения одной и той же частоты, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, подаются на согласующие каскады / и 2 и далее на смесители 3 н 4. При помощи избирательных усилителей 5 и 5 выделяется разностная частота биений, равная частоте следования импуль0 сов 13.

Известно, что при преобразовании частоты в двухканальных фазометрах с общим гетеродином, фазовый сдвиг полностью сохраняется между сигналами на промежуточной

5 частоте /пр. С помощью системы 10 и гетеродина 9 на выходе второго канала поддерживается нулевое значение фазы промежуточной частоты. В момент перехода выходного напряжения усилителя-ограничителя 8 через нулевое значение, один раз за период промежуточной частоты, с помощью формирователя 21 импульсов нуля происходит генерация короткого импульса, который управляет работой модулятора 20. При помощи модулятора 20

5 осуществляется подсвет и одновременный вынос точки, соответствующий сдвигу фаз исходных сигналов. Для удобства снятия показаний с индикатора около экрана нанесена щкала через 10° или 30°.

Предмет изобретения

Высокочастотный прямопоказывающий фазометр, содержащий переменный гетеродин с системой автоматической подстройки частоты от фазо-импульсного детектора, один вход которого подключен к усилителю-ограничителю одного из каналов фазометра, генератор

0 опорной частоты, формирователи импульсов, электроннолучевую трубку с усилителями горизонтального и вертикального отклонения и последовательно включенные в каждом из двух идентичных каналов согласующий каскад, смеситель, избирательный усилитель и усилитель-ограничитель, отличающийся тем, что, с целью получения непосредственного отсчета и повыщения точности измерения фазовых сдвигов, он снабжен модулятором яркости луча электроннолучевой трубки, вход которого через сумматор и формирователи импульсов соединен с генератором опорной частоты и входом делителя частоты на десять узла опорных частот, выполненного в виде

5 последовательно включенных генератора опорной частоты, формирователя импульсов, делителя частоты на десять, делителя частоты на тридцать щесть и формирователя импульсов, при этом выход последнего связан со

вторым входом фазо-импульсного детектора системы автоматической подстройки частоты, а выход делителя частоты на тридцать щесть соединен через фильтр низкой частоты непосредственно со входом усилителя горизонсдвигающую цепь со входом усилители вертикального отклонения, причем усилительограничитель второго канала через формирователь импульсов и другой модулятор связан с катодом и вторым анодом электроннолучевой трубки.

Вх;