ФАЗОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для измерения фаз сигналов в широком диапазоне частот. Существующие фазометры не позволяют измерять фазы сигналов, уровни которых соизмеримы или меньше уровня шумов, т. е. при / f/c ,. отношении сигнал-шум -- ) бл)изком к V / единице. Известны фазометры, работающие в широком непрерывиом диапазоне частот, содержащие два основных блока: блок преобразования частоты, блок измерения и индикации фаз, а также компенсационные фазометры, включающие градуированный фазовращатель и схему индикации на основе фазового детектора. Блок преобразования частоты выполнен по двухканальной схеме (опорный и измерительный каналы) с общим гетеродином, частота которого автоматически перестраивается. На выходе каждого канала образуется напряжение постоянной промежуточной частоты /п. В блоке измерения и индикации фазы опорный и исследуемый сигналы усиливаются, ограничиваются, преобразуются в им-пульсы, несущие информацию о фазе и подаются на индикатор разности фаз. Однако такие фазометры содержат большое количество прецизионных элементов. Кроме того, в таких фазометрах производится несколько операций с сигналом, несущим информацию о фазе, что способствует появлению больших ошибок -В измерении фазы, поскольку точность измерений в большой степени зависит от стабильности нулевой линии ограничителей, а следовательно, от стабильности источников питания. Эти фазометры имеют Ш1ирокополасную измерительную часть, что увеличивает уровень и влияние шумов, повышает необходимый минимальный уровень исс.иедуемых сигналов (снижает чувствительность прибора). Целью изобретения является повышение чувствительности фазо.метра и точности измерения фаз. Это достигается путем нового построения схемы блока измерения и индикации фазы с применением параметрического генератора. В предложенном фазометре схема блока измерения и индикации фазы узкополосна, поэтому уменьшается влияние шумов на точность измерения фазы. В этом блоке обрабатываются и усредняются результаты измерения по большому количеству проб, поэтому отпадает необходимость преобладания амплитуды сигнала над уровнем шумов, что во много раз повышает чувствительность прибора. Единственным прецизионным эле.ментом предложенной схемы является градуированный фазовращатель.

поскольку точность измерения фазы в основном зависит от точности фазовращателя.

На чертеже приведена блок-схема чувствительного фазометра, содержащего блок / преобразования частоты, блок 2 измерения и индикации фазы, который состоит из параметрического генератора 3, плавного градуированного фазовращателя 4, умножителя 5 частоты 1 : 2, модулятора 6, генератора импульсов 7, буферных каскадов 8, 9, и схемы 10 индикации фазы, включающей в фазовый детектор 11, фазовращатель 12, ограничитель 13 и измеритель 14 функции распределения сбоев параметрического генератора.

В блоке преобразования частоты 1, состоящем из двух каналов (измерительного 15 и опорного 16 частота исследуемого и опорного сигналов преобразуется в постоянную промежуточную -частоту /п. С выхода измерительного канала 15 блока преобразования частоты сигнал промежуточной частоты поступает на параметрический генератор 3. С выхода опорного канала 16 блока преобразования частоты сигнал той же промежуточной частоты через градуированный фазовращатель 4 поступает на умножитель 5 частоты. Умножитель 5 частоты является источником колебаний накачки параметрического генератора 3. Поскольку фазовращатель несколько понижает уровень сигнала, он помещен не в измерительный канал, а в канал накачки перед умножителем частоты. С выхода умножителя 5 частоты колебания с частотой 2fn поступают щ модулятор 6, где .модулируются импульсами от генератора импульсов 7 и периодически запускают параметрический генератор 5.

Во избежание появления ударных колебаний, ухудшающих чувствительность, передний фронт импульсов накачки нарастает плавно. Радиоимпульсы параметрических колебаний поступают через буферный каскад 5 на вход фазового детектора 11, котором в качестве опорной используется фаза колебаний с выхода градуированного фазовращателя 4. Для нормальной работы фазового детектора в цепь сигнала опорной фазы после буферного каскада 9 включен фазовращатель 12. В зависимости от состояния параметрического генератора на выходе фазового детектора фор370545

мируются импульсы той или иной полярности. При изменении фазы импульсов накачки плавным фазовращателем 4 изменяется вероятность сбоев параметрического генератора 5 при переходе из состояния «О в состояние «1 или наоборот. Биполярные импульсы с выхода фазового детектора поступают на ограничитель 13, предназначенный для выделения импульсов одной полярности. Регистрация состояний параметрического генератора и измерение вероятностных характеристик сбоев параметрического генератора при переходе из одного состояния в другое производится с помощью измерителя 14 функции распределения

5 вероятности сбоев. Фаза сигнала определяется по градуированному фазовращателю 4 при вероятности сбоев параметрического генератора равной 0,5, когда стрелка прибора измерителя функции распределения сбоев находится в середине щкалы. При приближении уровня сигнала к уровню шумов достоверность измерения фазы увеличивается с увеличением времени анализа исследуемого сигнала.

5Предмет изобретения

Фазометр, содерл ащий блок преобразования частоты, состоящий из измерительного и опорного каналов с общим гетеродином, фазовый детектор, градуированный фазовращатель,

0 включенный в цепь опорного канала и буферные каскады, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в схему введен параметрический генератор, модулятор, генератор импульсов, умножитель частоты, фазовращатель, ограничитель и измеритель функции распределения сбоев, причем вход параметрического генератора соединен с выходом измерительного канала, а выход через буферный каскад с входом фазового детектора, выход градуированного фазовращателя через умножитель частоты и модулятор соединен с входом накачки параметрического генератора, а через второй буферной каскад и фазовращатель - со вторым входом

5 фазового детектора, второй вход модулятора подключен к выходу генератора импульсов, а выход фазового детектора через ограничитель соединен с входом измерителя функции распределения вероятности сбоев.