Устройство измерения малых фазовых сдвигов Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ раз кат.ушку 7 с задающим контуром 8, образованным индуктивностью 9 и емкостью моста 1, контур 10, образованный образцовой индуктивностью 11 и емностью моста 1, связанный через катушку 12 со зходом буферного каскада 13, нагруженного фазовым детектором 14. Второй вход детектора 14 соединен с выходом генератора накачки 6 и входом частотного детекторы 15, выход которого подключен ко входу блока 16 деления двух напряжений. Второй вход блока 16 соединен с выходом фазового детектора 14. Источник 17 является запирающим для варикапов 4 и 5. Выход блока деления двух напряжений является вы ходом.предлагаемого измерителя. Сигналы Е, {t ) и ЕЗ, (t) , являющиеся когерентными колебаниями и отличающиеся друг от друга лишь относительным фазовым сдвигом, т.е.. EI (t) EU) Ei (t) ) прикладываются к варикапам 4 и 5. Изменение запирающих напряжений приводит к изменению емкостей р-Т1 переходов этих диодов,в результате чего изменяются результирующие емкости моста 1. Изменение емкости между точками подключения индуктивности 9 приводит к частотной модуляции напряжения накачки а между точками подключения индуктивности к модуляции собственной резонан сной частоты контура 10 буферного каскада 13. При зтом собственная резо нансная частота входного контура 10 буферного каскада 13 и частота генера тора накачки 6 синфазно изменяются по закону, определяемому алгебраической суммой переменных составляющих емкостей варикапов 4 и 5. Как известно, условие равновесия моста переменного тока имеет вид: 2,2, гДе ,-2л- комплексные сопротивления плеч моста, причем Н и Н а также 2 и Zif диагонально расположенные сопротивления моста. Для соблюдения этого -равенства нео чтобы ходиМО, ь Z.O, - t Н.1 , (.4 f,- Vj : Ф + tf уравнения (1) представляют собой математическое выражение условия равновесия моста переменного тока по модулю и по фазе. Если характеристики варикапов 4 и идентичны и емкости двух других плеч моста одинаковы условие (1) равновеси моста выполняется лишь при отсутствии фазового сдвига между входными сигна лами, т.е. при 0. При этом мост сб лансирован, напряжение между точками подключения индуктивности 11 отсутствует, и на выходе фазового детектора 4, а также на выходе блока 16 делеия двух напряжений напряжение практиески равно нулю и определяется собственными шумами устройства и погрешостью балансировки моста, При фазовом сдвиге, т.е. , арушается условие равновесия моста по фазе, и в колебательном контуре 10 появляется балансно-модулированный сигнал . Несущей частотой этого сигнала является частотно-модулированное напряжение генератора накачки. Огибающая указанного амплитудно-частотно-модулированного напряжения изменяется по закону балансно-модулированного сигнала, переходя через нуль в моменты равенства по величине и знаку мгновенных значений емкостей варикапов, так как при на основании (1) только в моменты времени выполняется условие равновесия моста по модулюи по Амплитуда балансно-модулированного напряжения достигает максимума в моменты наибольшей разбалансировки моста. Как нетрудно убедиться на основании (1), это происходит в моменты, когда мгновенные значения емкостей варикапов 4 и 5 одинаковы по величине и противоположны по знаку. В то же время частота генератора накачки при достигает своих экстремальных значений в моменты равенства по величине и знаку мгновенных значений емкостей варикапов 4 и 5,и проходит через свое среднее значение (т.е. через значение частоты при отсутствии входных сигналов при одйнаковых по величине и противоположных по знаку переменных составляющих емкостей варикапов. Таким образом, при фазовом сдвиге между входными сигналами закон изменения частоты генератора накачки и огибающая балансно-модулированного напряже контуре проходят свои экстремальные значения с фазовым сдвигом Х/2. При изменении знака измеряемого сдвига фаз между входными сигналами фаза несущей балансно-модулированного сигнала и:-Меняется на JC, в результате чего изменяется фаза огибающей на выходе фазового детектора 14. При этом мощность частоты накачки, выделяемая в входном контуре 10 буферного каскада 13, превышает мощность источников входных сигналов, т.е. происходит параметрическое усиление мощности сигнала фазового рассогласования. Для небольшого сдвига, фаз (f 10 + +15°) выходное напряжение частотного детектора 15 не зависит от сдвига фаз, а амплитуда огибающей на выходе фазового детектора 14 связана с фазовым сдвигом зависимостью, близкой к линейной.