РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗОМЕТР Советский патент 1974 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к технике радиоэлектронных фазовых измерений и может быть использовано при измерениях сдвигов фаз между короткими, в том числе и одиночными радиоимпульсами на высоких частотах, а также при исследовании сигналов с быстрым изменением сдвига фаз.

Известны фазометры с преобразованием частоты, содержащие опорный и измерительный каналы, которые выполнены из соединенных последовательно входных устройств, смесителей и усилителей промежуточной частоты и подключены к нагруженному на низкочастотный фильтр фазовому детектору, а также гетеродин, подключенный к обоим смесителям.

При исследовании коротких радиоимпульсов промежуточная частота фазометра должна быть выбрана достаточно высокой. Однако как ограничители, так и автоматическая регулировка усиления (АРУ), которые применяются в известных фазометрах для выравнивания амплитуд сигналов на частотах выше 0,5-1 Мгц, имеют очень большие амплитуднофазовые погрешности. Эти погрешности увеличиваются с расширением динамического диапазона сигналов и значительно уменьшают точность измерения сдвига фаз.

Целью изобретения является уменьшение погрешностей измерения сдвига фаз между короткими радиоимпульсами в широком динамическом диапазоне амплитуд, когда невозможно использовать низкую промежуточную частоту.

Для этого между выходом гетеродина и входами обоих смесителей включен управляемый аттенюатор, а пепь управления аттенюатором составлена из соединенных последовательно резонансного фильтра на удвоенную промежуточную частоту, амплитудного детектора и усилителя обратной связи, причем вход резонансного фильтра подключен к выходу фазового детектора, а выход усилителя обратной связи - к управляющему входу аттенюатора.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого радиоимпульсного фазометра.

Фазометр содержит измерительный и опорный каналы, которые выполнены из последовательно соединенных входных устройств 1 и 2, смесителей 3 и 4, усилителей 5 и 6 промежуточной частоты. Выходы усилителей 5 и 6 подключены к фазовому детектору 7, который нагружен на низкочастотный фильтр 8 и резонансный фильтр 9 на удвоенную промежуточную частоту. Гетеродин 10 подключен через управляемый аттенюатор 11 ко вторым входам смесителей 3 и 4. Выход резонансного фильтра 9 подключен к амплитудному детектору 12, соединенному через усилитель обратной связи 13 с управляющим входом аттенюатора 11.

Радиоимпульсный фазометр работает следующим образом.

Высокочастотные колебания, сдвиг фаз между которыми нужно измерить, нодаются на входные устройства 1 и 2, а затем на смесители 3 и 4. Одновременно к смесителям через аттенюатор 11 подводится напряжение гетеродина 10. Смесители 3 и 4 должны выполнять функцию перемножения сигналов, поступающих на их входы, с минимальными погрешностями в большом динамическом диапазоне амплитуд.

При этом напряжение промежуточной частоты на выходе смесителя 3 пропорционально

и т - cos Ki + г + Тг) Напряжение на выходе смесителя 4

и„ А cos (u)n/ + уг),

где Ei и EZ--амплитуды исследуемых сигналов, поступающих на входные устройства 1 и 2;

ЕГ - амплитуда колебаний гетеродина, поступающих на смесители 3 и 4;

Фг-- начальная фаза этих колебаний;

(йп - промежуточная круговая частота;

Ф - измеряемый фазовый сдвиг.

Сигналы промежуточной частоты с выходов смесителей 3 и 4 усиливаются усилителями 5 и 6 и поступают на входы фазового детектора 7, который, как и смесители, работает в режиме перемножения сигналов. При этом в составе его выходного сигнала - напряжения постоянного тока и удвоенной нромежуточной частоты

t/Фд cos (f +Е, cos (2со„г + + )Первая составляющая этой суммы представляет собой результат измерения сдвига фаз между исследуемыми сигналами и после отделения низкочастотным фильтром 8 поступает на выход фазометра

B«x- A cos.

Вторая составляющая отфильтровывается резонансным фильтром 9 и поступает на амплитудный детектор 12. Напряжение на его выходе пропорционально величине , т. е.

коэффициенту при косинусе сдвига фаз в выходном напряжении фазометра.

Напряжение с амплитудного детектора 12 усиливается усилителем обратной связи 13 и поступает на управляющий вход аттенюатора 11. Таким образом замыкается цепь авторегулирования, поддерживающая величину EiEzEf постоянной при всех изменениях амплитуд входных сигналов Ei и EZ за счет регулирования напряжения гетеродина Ef.

Поскольку регулирование амплитуды колебаний гетеродина ведется в общем канале фазометра, амплитудно-фазовые погрешности аттенюатора 11 не вносят погрешностей в результаты измерения сдвига фаз.

Смесители и фазовый детектор в предлагаемом радиоимпульсном фазометре могут быть выполнены на полевых транзисторах в режиме переменного сопротивления. Погрещности

перемножения таких смесителей и фазовых детекторов гораздо меньше, чем погрешности, вносимые на высоких частотах ограничителями или АРУ. Это и определяет повышение точности измерения сдвига фаз между короткими радиоимпульсами в большом динамическом диапазоне амплитуд.

Предмет изобретения

Радиоимпульсный фазометр с преобразованием частоты, содержащий опорный и измерительный каналы, которые выполнены из соединенных последовательно входных устройств, смесителей и усилителей промежуточной частоты и подключены к нагруженному на низкочастотный фильтр фазовому детектору, а также гетеродин, подключенный к обоим смесителям, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрещностей измерения сдвига фаз между короткими радиоимпульсами в щироком динамическом диапазоне амплитуд, между выходом гетеродина и входами обоих смесителей включен управляемый аттенюатор, а цепь управления аттенюатором составлена из соединенных последовательно резонансного фильтра на удвоенную промежуточную частоту, амплитудного детектора и усилителя обратной связи, причем вход резонансного фильтра подключен к выходу фазового детектора, а выход усилителя обратной связи - к управляющему входу аттенюатора.