Многозначная мера переменного высокочастотного напряжения Советский патент 1980 года по МПК G01R19/02 

1

Изобретение относится к области электрических измерений, в частности к образцовой аппаратуре для воспроизведения переменного высокочастотного напряжения, предназначенной для по- 5 верки средств измерений высокочастотного напряжения, которые широко используются в радиолокации, радионавигации, космической и наземной связи, среднем машиностроении. .

Известны многозначные меры (калибраторы) переменного высокочастотного напряжения, содержащие генератор переменного высокочастотного напряжения, систему стабилизации воспроизводимого 15 этим генератором опорного уровня напряжения и аттенюатор для расширения воспроизводимых мерой напряжений в область малых уровней относительно, опорного уровня напряжения 11. 20

Недостатком указанных устройств является то, 4to погрешность воспроизведения напряжения определяется как погрешностью воспроизведения опорного уровня напряжения.и поддерзкания посто25 янства его во времени, так и погрешностью аттенюатора. Погрешность воспроизведения опорного уровня напряже-: имя (обычно 1 или 10 В) в широком диапазоне частот (30-100 МГц) составля-зО

ет О,О3-0,1%, а его кратковременйая нестабильность - 0,001-0,003%, Погрешность вносимого аттенюатором ослабл ния при значении до 70-80 дБ в широком диапазоне частот t30-100 МГц) Ьоставляет 0,Д-0,3%. Пределы допускаемой погрешности воспроизведения уровней переменного высокочастотногонапряжения 6т О до 80 дБ относительно опорного уровня/х:оставляют 0,130,14%, что не обеспечивает в настоящее время требуемого запаса точности, при пЪвёрке с1рёдств ТйэШрён11Й7

Известна Также многозначная Мера переменного высокочастотного напряжения, содержащая последовательно соединенные генератор переменного высокс1Частотн о | напряжения, усилитель: ; переменного выс окочастотного напряжения, блок сравнения, вспомогательный усилитель переменного высокочастотно.го напряжения, блок управления и управляеУлый делитель, подклгрченный к выходу генератора переменного высокочастотного напряжения, а также аттенюатор 2.

-Недостаток известного устройства -заключается в том, что погрешность составляет 0,13-0,4% при воспроиэве еиии уровней переменного высокочас737847

iTOTHOfQ напряжёнин ОТ О до 80 дБ отиосительноопорного уровня {обычно I или 10 в), что не р еспечивает в настряиее время требуемого запаса по точйооти при поверке средств измерений.

Цель изобретения - повышение точности многозначных мер переменного вы сокоЧастотного напряжения.

Указанная цель достигается тем, что йногбзначная Miepa пе ременного ,высоко-xjtaic ciTHOro «апряжения, содержащая поСледовательно соединенные генератор переменного высокочастотного напряжения, усилитель переменного высокб tjacrTOTHOro напряжения, блок сравнения/ вспомогательный усилитель переменного высокочастотного напряжения, 15 блокуправления и управляе№лй делитель, подключенный к выходу генераIbpa переменного высокочс стотного напряжения, а также аттенюатор, снаезжена генератором низкой частоты, элек-20 , .т5 Ьмеханическим переключателем, регулйруё МЕлМ источником постоянного напряжения, вторым блоком управления, иsMiepHтельным высокочастотным преобразЪваталем ,и селективным нуль-йндика- «, тором, при этом выход генератора низкой частоты подсоединен к первому входу злектромеханического переключателя, ко второму входу злектромеханического переключателя подсоединен выход усилителя переменного высо- 0 кочастотного напряжения, к третьему входу электромеханического переключателя подсоединен один из выходов второго блока управления, а другой выход.второго блока управления под- 35 -соединён к ОДНОМУ входу селективного нуль-индикатора, выход злектромеханического переключателя подсоединен ко входу аттенюатора, выход которого подсоединен ко входу измерительно- дО го высокочастотного преобразователя, выход .измерительного высокочастотного преобразователя подсоединен к другому входу селективного Hyjfb-индика- тора, а выход регулируемого источни- 45 ка по,стояннрго напряжения подсоединен к другому входу блока сравнения.

На чертеже представлена блок-с хема устройства. .

Устройство содержит генератор 1 сп низкой частоты (например, 1000 Гц), генератор 2 переменного высокочастотного напряжения, усилитель 3 переменного высокочастотного напряжения, электромеханический переключатель 4, аттенюатор 5, упргшляемый делитель б, регулиру;е№1й источник 7 постоянного напряжения, блок 8 сравнения, второй блок 9 управления, измерительный высо-кочастотный преобразователь 10, блок 11 управления, вспомогательный 60 усилитель 12 переменного высокочастот ного напряжения, селективный нуль-индикатор 13. Выход генератора 1 низкой Частоты подсоединен к первому электромеханического пё1ре1 лю- 45

чателя 4, ко второму входу электромеханического переключателя 4 подсоединен выход усилителя 3 переменного высокочастотногр напрязяения, к третьему входу электромеханического переключателя 4 подсоединен один из выходов второго блока 9 управления, а другой выход второго блок а.9 управления -подсоединен к одному входу селективного нуль-индикатора 13, выход злектромеханического переключателя 4,прдсо единен ко входу аттенюатора 5, выход которого подсоединен ко входу измерительного высокочастотного преобразователя 10, выход измерительного высокочастотного преобразователя 10 подсоединен к другому входу селективного нуль-индикатора 13, а выход регулируемого источника. 7 постоянного напряжения подсоединен к другому входу блока 8 сравнения.

Устройство работает следующим образом. . . .

При воспроизведении предлагаемым устройством опорного уровня напряжения сигнал от генератора 2 переменного высокочастотного напряжения поступает на вход усилителя 3 перемен-кого высокочастотного .напряжения. С выхода усилителя 3 переменного высокочасто.тного .напряжения сигнал поступает на вход аттенюатора 5 и вход блока 8 сравнения. Указатель отсчетного устройства аттенюатора 5 установлен на нулевую отметку, а управляющий сигнал на электромеханический переключатель 4 не подан, и его второй вход при этом подсоединен прямо к выходу усилителя 3. В блоке 8 сравнения происходит сравнение уровней выходного напряжения убилителя 3 переменного высокочастотного напряжения и опорного напряжения определяемого, например, параметра ми полупроводникового диода, применяемого в блоке 8 сравнения, с выхода блока 8 сравнения разностный сигнал поступает на вспомогательный усилитель 12 переменного высокочастотного напряжения и далее на блок 11 управления. С выхода блока 11 управления сигнал поступает на управляемый делитель 6 и, изменяя его коэффициент Деления, изменяет уровень сигнала генератора 2 переменного высокочастотного напряжения. Таким образом, выходное напряжение усилителя 3 переменного высокочастотного напряжения автоматически устанавлив.аетоя равным опорному напряжению и поддерживается постоянным в процессе из- мерения.

При воспроизведении данным устройством уровня напряжения, отличающегося от опорного, подают управляю11р й сигнал с одного выхода блока 9 управления на третий вход электромеханикческого переключателя 4. В этоь случае опорный уровень напряжения с выхода усилителя 3 переменного высокбчастотного напряжения и сигнал с ры хода генератора 1 низкой частоты поочерёдно с частотой, например, 7 Гц, поступают на вход аттенюатора 5 посредством электромеханического переключателя 4, при этом указатель отсчетного устройства аттенюатора 5 установлен на нулевую отметку. С выхода аттенюатора 5 сигналы высокой и низкой частот поступают на вход измерительного высокочастотного преобразователя 10, при этом в случае неравенства амплитуд этих сигналов на входе измерительного высокочастотного преобразователя 10 выделяется разностный сигнал, который поступает на один вход селективного нуль-индикатора 13. Частота разностного сигнала (Соответствует частоте управляющего сигнала, например, 7 Гц, и на неф настроен селективный.нуль-индикатор 13. Для повышения разрешающей способности селективный нуль-индикатор 13 содержит фазовый детектор, и опорный по фазе сигнал с другого выхода блока управления 9 поступает на один вход селективного нуль-индикатора 13. Регулировкой уровня генератора 1 низкой частоты добиваются равенства амплитуд указанных сигналов по нулевому показанию, селективногр нуль-индикатора 13. Далее вводят указатель отсчетного устройства аттенюатора 5 на требуемую отметку. Так как значение ослабления аттенюатора 5 зависит от частоты, то вследствие влияния частотной по1;решностй уровень переменного высокочастотного напряжения и уровень напряжения низкой ча стоты на его выводе будут отличаться на величину данной частотной погрешности, при этом регист.рируют разбаланс по селективному нуль-индикатору 13. Подают сигнал от регулируемого источника 7 постоянного напряжения на другой вход блока 8 сравнения и изменяют порог срабатыва.ния элемента сравнени например, полупроводникового диода, при этом изменяется уровень опорного переменного высокочастотного напряжения на входе аттенюатора 5. Изменяют этот уровень до получения нулевого показания на селективном нуль-индикаторе 13, при этом уровень опорного переменного высокочастотного ндпряжения, поступающего на вход аттенюатора 5, изменяется на величину частотной погрешности этого аттенюатора 5. Затем снимают управляющий сигнал с другого выхода блока 9 управления, при этом второй вход электромеханического переключателя 4 прямо подсоединен к выходу усилителя 3. Уровень воспроизводимого переменного высокочастотного напряжения на выходе аттенюатора 5 . будет,равен уровню напряжения на его входе, уменьшенному на значение ослабления, установленно на аттенюаторе 5.

.737847

Погрешность воспроизведения пе ременноговысокочастотного напряжения предлагаемым УСТРОЙ-СТВОМ складывается из погрешности воспроизведения и поддержания постоянным в процес се измерений опорного уровня пере еинргр щсркочастбтного напряжения и пЪТре аШё й аттенюатора:, в свою очередь, погрешность аттенюатора складалвается из погрешности определения значения ослабления на постоянном

0 токе или низкой частоте (например, 1000 Гц) и частотной погрешности в даапаз6йеча стот (30-100 МГц). Пргрешность воспроизведения опорного уровня переменного высокочастотнбго напряжения (обычно 1 или 10 В) в ши5роком диапазоне частот до 30-100 МГц составляет 0,03-0,1%, а его кратковременная нестабильность 0,001-0,003%, Погрешность определения значения ослабления до 70-80 дБ на постоянном

0 токе или низкой частоте (например, 1000 Гц) составляет 0,001-0,003%. В предлагаемом устройстве погрешность определения значения ослабления до 70-80 дБ аттенюатора 5 в широком диа25пазоне частот (30-100 МГц) состоит из погрешности, вносимой измерительным высокочастотным преобразователем 10; погрешности г вызванной конечным значением разрешающей способности селек30тивного нуль-индикатора 13; погрешности, вызванной вариацией контактнрйсистекй электромеханического переключателя 4; погрешности, вызванной кратковременной нестабильностью гене35ратора 1 низкой частоты; погрешности. Вызванной кратковременной нестабильностью опорного уровня переменного высокочастотного напряжения.

Погрешность, вносимая измерительным высокочастотным преобразователем

40 10, носит в основном случайный характер, так как на его вход, при введенном и выведенном ослаблении аттенюатора 5, поступают СИГНЕШЫ одних и. тех же частот, а амплитуды их уравни4( вают по од нему и тому же селективному нуль-индикатору 13 в том и другом случаях. При использовании в измерительном ВЫсбйрадстбТШМ преобразователе 10 высокостабильных сверхвысокочас50тотных диодов и резисторов погрешность не будет, превышать 0,005-0,01%.

Погрешность, вызванная конечным «значением разрешающей способности селективного нуль-индикатора 13, не Превышает 0,005% при использовании, например, селективногр нановольтметра с нижним пр делом измерений 130 нВ.

w: Погрешность, вызванная вариацией контактной системы электромеханического переклю 1ателя 4, не превышает 0,005% при использовании, например, высокочастотных реле с золочено-палл iS дированными контактами .