Устройство для измерения сдвига фаз гармонических сигналов Советский патент 1979 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности, к способам измерения сдвига фаз гармонических сигналов.

Известно устройство для измерения сдвига фаз двух выходных гармонических сигналов, содержащее балансный усилитель, нагруженный на вертикально отклоняюш;ие пластины электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) и фазометр .

Однако полоса пропускания каждого плеча балансного усилителя сужается и разность фаз на высоких частотах не соответствует истинному значению.

Известно также устройство для измерения сдвига фаз, содержащее двухканальный усилитель, подключенный через фазовый детектор к вольтметру постоянного тока 2.

Недостатком такого -устройства является низкая точность, особенно на высоких частотах, обусловленная погрешностью преобразования разности фаз гармонических сигналов в постоянное напряжение из-за нестабильности нуля преобразователей «фаза-напряжение.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Это достигается тем, что в устройство для измерения сдвига фаз гармонических

сигналов, содержащее генератор гармонических колебаний, балансный усилитель, соединенный по входу с генератором постоянного тока, а по выходу с электронно-лучевой трубкой, и блок управления, введены фазосдвигающий элемент и ключ, включенный между генератором гармонических колебаний и балансным усилителем, причем второй и третий выходы ключа соединены

с входами генератора постоянного тока и фазосдвигающего элемента соответственно, а его управляющий вход - с выходом блока управления, выход фазосдвигающего элемента подключен к второму входу генератора постоянного тока.

На чертеже дана структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содерл ит генератор 1 гармонических колебаний, выход которого подключей к входу ключевого устройства 2. Выходы этого устройства соединены с входами балансного усилителя 3, подключенного к входу ЭЛТ 4, генератора 5 постоянного тока и фазосдвигающего устройства 6.

Управляющий вход ключевого устройства

2 соединен с выходом блока 7 управления.

Измерение сдвига фаз выходных сигналов

балансного усилителя, нагруженного на

пластины ЭЛТ, осуществляется следующим

образом. По команде с блока 7 управления ключевое устройство 2 пропускает на вход балансного усилителя 3 гармоническое колебание VBxSin( сро). В результате на пластинах ЭЛТ возникают напряжения t/. l/, 8Ш(,) И Uz -Vt sin (w 4- csj), где ф1 и ф2 соответственно фазы выходных напряжений относительно фазы входного сигнала фо, которую для упрош;ения считаем равной нулю. На экране ЭЛТ наблюдается синусоидальное напряжение с амплитудой,-,: Kl +l/i+2V,V,COS(c,-(p,), которое фиксируется оператором. По второй команде с блока 7 управления ключевое устройство 2 снова пропускает на вход генератора постоянного тока гармоническое колебание, в результате чего на пластинах ЭЛТ возникают синфазные напряженияt/j VjSin((u -j-cpJ и t/a il/jSin o +Ta)-.:L На экране ЭЛТ будет наблюдаться синусоидальное напряжение с амплитудой A,U,-U Vv i+Vl-2V,V,Q&(,-,), которое также фиксируется оператором. По третьей команде с блока 7 управления ключевое устройство 2 пропускает гармоническое колебание на входы балансного усилителя 3 и генератора 5 постоянного тока, причем к последнему сигнал предварительно проходит через фазосдвигаюшее устройство 6, которое поворачивает фазу гармонического колебания па 90°. В результате на экране ЭЛТ будет наблюдаться гармоническое колебание с амплитудой A, + (y, - р,) , которое также фиксируется оператором. Разность фаз гармонических колебаний на пластинах ЭЛТ вычисляется оператором на фиксированной частоте по формуле 4-Al- 2 Дер г arctg Вычисление приведенной формулы может быть произведено автоматически с помоЩью устройства съема информации с экрана ЭЛТ, выполненное, например, в виде приемной телевизионной трубки с разверткой, а также вычислительного устройства, вход которого соединен с выходом устройства съема информации. При этом каждое измеренное значение амплитуды Ль А и Лз предварительно запоминается вычислительным устройством, а результаты вычислений демонстрируются индикатором разности фаз. Результаты измерений зависимости Дф /(со) отличаются высокой точностью, поскольку измерения производятся непосредственно по изображению сигнала на экране ЭЛТ и не зависят от параметров входа фазометра. В то же время погрешность измерения амплитуды сигналов в значительной степени компепсируется за счет того, что в приведеппой формуле используется отношение квадратов амплитуд. Построенная в диапазоне усиливаемых частот графическая зависи.мость дает полное представление об идептичности плечей балансного усилителя, которое является необходимым условием равномерности АЧХ, линейности ФЧХ и минимальной величины дрейфа. Улучшение этих характеристик способствует повышению качества осциллографической аппаратуры и сокраш,ению времени ее настройки. Формула изобретения Устройство для измерения сдвига фаз гармонических сигналов, содержаш,ее генератор гармонических колебаний, балансный усилитель, соединенный по входу с генератором постоянного тока, а по выходу с электронно-лучевой трубкой, и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены фазосдвигаюший элемент и ключ, включенпый между генератором гармонических колебаний и балансным усилителем, причем второй и третий выходы ключа соединены с входами генератора постоянного тока и фазосдвигаюш,его элемента соответственно, а его управляющий вход - с выходом блока управления, выход фазосдвигающего элемента подключен к второму входу генератора постоянного тока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Мирский Г. Я. Радиоэлектронные измерения. - М., 1975, с. 172-175. 2.Патент США № 3771063, кл. 328-134, Н ОЗВ 3/04, 1973.