Устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала Советский патент 1980 года по МПК G01V3/12 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АОДЛИТУда И ФАЗЫ РАДИОСИГНАЛА

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может исполь зоваться при геофизических исследованиях. Известно устройство для измерени амплитуды и фазы радиосигнала, вклю чающее измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных задаю щего генератора, усилителя мощности антенного переключателя, соединенного с приемо-передающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход .которого подключен к второму выходу задающего генератора, а также генератора низкой частоты, и ретранслятор, содержащий последовательно соединенные местный задающий генератор, усилител мощности, антенный переключатель, соединенный с приемо-передающей анте ной, приемник и блок автоматической подстройки фазы, выход которого, под ключен к входу местного задающего генератора 1. Однако известное устройство имеет низкую точность измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Для этого в устройстве для измерения амплитуды и фазы радиосигнала включающем .ерительный блок, еестоящий из последовательно соединенных задающего генераторар усилителя мощности,антенного переключателя, соединенного с приемо-передающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого подключен к второму выходу эадэ.ютаго генератора, а также генератора низкой частоты, и ретранслятор, содержащий последовательно.соединенные местный задающий генератор, усилитель мощности, антенный переключатель, соединенный с приемо-передаюгаей антенной, приемник и блок автоматической подстройки фазы, выход которого подключен к входу местного задающего генератора, в измерительный блок между выходом генератора низкой частоты и вторыми входами антенного переключателя введен коммутатор-формирователь, вторые выходы ксэторого подключены к вторым входам усилителя мощности, а в ретранслятор между вторым выходом блока автоматической подстройки фазы и вторыми входами .антенного переключателя введены последовательно соединенные генератор низкой частоты и коммутатор-формирователь, вторые выходы которого подключены к усилителю мощности, а третьи - к приемнику, между вторым зы.ходом местного задающего генератор и вторым входом блока автоматической подстройки фазы введен амплитуднофазовый измеритель, второй вход ко. торого соединен с втО1Ж1м выходом приемника. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала включает измерительный блок 1, СОСТОЯ1ТДИЙ из последовательно -соединенных задающего генератора 2, усилителя 3 мощности, антенного переключателя 4, соеди ненного с приемо-передающей антенной 5,-приемника б и амплитудно-Фазового измерителя 7, второй вход которого подключен к второму выходу задающего генератора 2, а также генератора 8 низкой частоты и расположенного между выходом генератора 8 низкой частоты и вторыми входами антенного переключателя 4 коммутатораФормирователя 9, вторые выходы которого подключены к вторым входам усилителя 3 цошности, и ретранслятор 10 содержащий последовательно соединенные местный задающий генератор 11, усилитель 12 мощности, антенный пере ключатель 13, соединенный с приемопередшошей антенной 14, приемник 15 и блок 16 автоматической подстройки фазы, выход которого подключен к вхо ду местного задающего генератора ii, а также расположенные между вторым: выходом блока 16 автоматической подстройки фазы и вторыми входами антен ного переключателя 13 последовательно соединенные генератор 17 низкой .частоты и коммутатор-формирователь 18, вторые выходы которого подключены к усилителю 12 мощности, а третьи 1 приемнику 15, и расположенный между вторым выходом местного задающего генератора 11 и вторым входом блока 16 автоматической подстройки фазы амплитудно-фазовый измеритель 19, второй вход которого соединен с вторым, выходом приемника 15, Устройство .работает следующим образом. Задающий генератор 2 вырабатывает непрерывный гармонический сигнал рабочей частоты f, / который -поступае в качестве опорной фазы на амплитудно-фазовый измеритель 7 и одновременно подается на усилитель 3 мощности, в котором насяду с усилени€;М сигнала до необходимой величины, происходит формирование прямоугольных импульсов высокочастотного напряжения ( пачек ) длительностью, равной 1/4 периода коммутирующего сигнала частоты f, вырабатываемой генератором 8 низкой частоты, В течение первого периода частоты f, работа устройства происходит следуюшим образом. Радиоимпульс через антенный переключатель 4 по.дается на приемо-передающую антенну 5, где излучается в пространство, пройдя чеез исследуемую среду, принимается приемо-передаюшей антенной 14 ретранслятора 10, через антенный переключатель 13 попадает в поиемник 15, оттуда, усиленный до необходимой матической подстройки фазы,содержащий синхронные детекторы,после чего высокочастотная составляющая сигнала используется для подстройки с точностью до фазы местного задающего генератора 11 вырабатывающего гармонический сигнал той же рабочей частоты f , Этот сигнал через усилитель 12 мощности, где он также формируется в пачки, отстоящие во времени от принятого импульса на 1/4 периода частоты f и имеющие ту же длительность, одновременно усиливается, и через антенный переключатель 13 вновь.поступает на приемо-передающую антенну 14 ретранслятора 10, где излучается в пространство. Пройдя вторично через исследуемую среду, сигнал принимается приемо-передающей антенной 5 измерительного блока 1, через антенный перелючатель 4 поступает в приемник б, .усиливается им и подается на амплитудно-фазовый измеритель 7, в котором осуществляется измерение амплитуды и фазы сигнала. Тракты приема и передачи сигнала в измерительном блоке 1 и в ретрансляторе 10 в период измерения разделены во времени, поскольку усилители 3 и 12 мощности и приемники б и 15 подключаются с помощью антенных переключателей 4 и 13 к приемо-передающим антеннам 5 и 14 поочередно, причем, когда в измерительном блоке 1 включен усилитель 3 мощности, в ретрансляторе 10 связан с приемо-передающей антенной 14 приемник 15 и наоборот. Формирование импульсов излучения (пачек.) осуществляется на выходе усилителей 3 и 12 мощности сигнала с коммутаторов-формирователей 9 и 18. Режим работы антенных переключателей 4 и 13, задаваемый коммутаторамиформирователями 9 и 18, в целом таков, что длительность подключения к приемо-передающим антеннам 5 и 14 приемников б и 15 в два раза больше, чем усилителей 3 и 12 мощности. Благодаря эт.ому в следующие после измерения полпериода оказываются одновременно подключенными к приемопередающей антенне 5 усилитель 3 мощности и приемник 6 в измерительном блоке 1,а затем - к приемо-передающей антенне 14 приемник 15 и усилитель 12 мощности в ретрансляторе 10. Усилители 3 и 12 мощности в этот же момент автоматически, импульсами, подаваемыми с соответствующих коммутаторов-формирователей 9 и 18, переаодягся на режим пониженной мощности чтобы избежать искажений, вызванных большим уровнем сигнала. Регистрируемый в момент такого включения отсчет фазы в амплитудно-фазовом измерителе 7 равен внутреннему фазовому набегу в измерительном блоке 1, включая фазовый сдвиг в приемо-передаюией антенне 5. Эта величина запоминается в амплитудно-фазовом измерителе 7 и затем, в следующие по тпериода автоматически вычитается из суммарного регистрируемого набега фазы во всем измерительно-ретрансляционном тракте.

Аналогичная операция осуществляется в ретрансляторе 10, где,наряду с указанными переключениями, выход приемника 15 переключается с блока 16 автоматической подстройки фазы на амплитудно-фазовый измеритель 19, другой вход которого получает опорный сигнал от местного задающего генератора 11. Показания амплитуднофазового измерителя 19 характеризуют при этом собственный фазовый сдвиг в ретрансляторе 10, включая приемопередающую антенну 14, величина которого засылается в запоминающую ячейку блока 16 автоматической подстройки фазы и в последующем вычитается из общей фазы, навязываемой при ретрансляции местному задающему генератору 11,

Все указанные переключения режимо и связей между блоками осуществляютс с помощью коммутаторов-формирователей 9 и 18, содержащих делители частоты и элементы логики и вырабатывающих серию импульсов различной длительности и скважности, которые подаются на блоки усилителей 3 и 12 мощности, антенные переключатели 4 и 13, а также на приемник 15 в ретрансляторе 10.

Управление коммутатора-формирователями 9 и 18 осуществляется от генераторов 8 и 17 низкой частоты, представляющих собой мультивибраторы генерирующие сигналы прямоугольной формы с частотой f , которая выбрана с таким расчетом, что за время действия радио-импульса в ретрансляторе 10 успевает произойти фазовая автоподстройка, а в измерительном блоке 1 можно произвести измерение. Для генератора 17 низкой частоты в ретрансляторе 10 предусмотрена синхронизация низкочастотной составляющей от импульса , поступающего с блока 16 автоматической подстройки фазы.

Таким образом, в устройстве собственные фазовые сдвиги в измерительно блоке 1 и ретрансляторе 10 исключаются из суммарной измеренной величины фазы ретранслированного сигнала, В результате регистрируется в чистом

виде фаза сигнала, прошедшего через исследуемую среду, которая используется в качестве интерпретационного параметра при геоэлектрических исследованиях методом радиоволнового просвечивания. Погрешности измерения фазы, связанные с фазовой нестабильностью схем во времени, а также с изменением в процессе работы внешних влияний на приемо-передающие антенны 5 и 14 измерительного блока 1 и ретранслятора 10, при этом устраняются.

Погрешность фазовых измерений предлагаемого устройства в два-три раза меньше , чем погрешность известного.

Формула изобретения

0

Устройство для измерения амплитуды и фазы, ра.циосигнала, включающее измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности, ан5тенного переключателя, соединенного с приемо-передающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого подключен к второму выходу задаюсаего генератора,

0 а также генератора низкой частоты, и ретранслятор, содержащий последовательно соединенные местный задающий генератор, усилитель мощности, антенный переключатель, соединенный с приемо-передающей антенной, .приемник

5 и блок автоматической подстройки фазы, выход которого подключен к В.ХОДУ местного задающего генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений,

0 в измерительный блок между выходом генератора низкой частоты и вторыми входами, антенного переключателя введен коммутатор-формирователь, вторые выходы которого подключены к вторь

5 входс1М усилителя мощности, а в ретранслятор между вторым выходом блока автоматической подстройки фазы и вторыми входами переключателя введены последовательно соединенные гене0ратор низкой частоты и ко мутатор формирователь, вторые выходы которого подключены к усилителю мощности, а третьи - к приемнику, между вторым выходом местного задающего генератора и вторым входом блока автомагтичес5кой подстройки фазы введен амплитудно-фазовый измеритель, второй вход которого соединен с вторым выходом приемника.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

5