Устройство для измерения группового времени запаздывания четырехполюсников Советский патент 1980 года по МПК H04B3/46 

Изобретение относится к радиоизмере ниям и может быть использовано для исследования четырехполюсников в лабораторных и цеховых условиях. Известно устройство для измерения группового времени запаздывания четыре полюсников, содержащее двухчастотный генератор, первый, выход которого подключен к первому входу первого сумматора и к входу эталонного четырехполюсника, выход последнего подключен к первому входу второго сумматора, второй вход которого соединен с вторым входом первого сумматора и вторым выходом двухчастотнся о генератора, а также соединенный с вь1ходом измеряемого четырехполюсника первый детектор, выход которого подключен к первому входу фазометра, второй вход которого соединен с выходом второго детектора . 1Т . Однако это устройство имеет невысокую точность измерения за счет изменения разностной частоты двухчастотного сигнала, а также требует значительного времени на измерение. Целью изобретения является повышение точности и сокращение времени измерения. Для этого в устройство для измерения грутшового времени запаздывания четырехполюсников, содержащее двухчастотный генератор, первый выход которого подключен к первому входу первого сумматора и ко входу эталонного четырехполюсника, выход которого подключен к первому входу второго сумматора, вход которого соединен с вторым входом первого сумматора и вторым выходом двухчастотного генератора, а также соединенный с выходом измеряемого четырехполюсника первый детектор, выход которого подключен к первому входу фазометра, второй вход которого соединен с выходом второго детектора, введены генератор пилообразного напряжения, генератор гармонического сигнала, функпио нальный преобразователь напряжения, мо37рулятор,Третий детектор и дополнительный четырехполюсник, при этом выход генератора пилообразного напряжения подключен к входу генератота гармонического сигнала и к входу функционального преобразователя напряжения, выход которого поцключен к входу двух частотного генератора, выход первого сумматора через последовательно соединенные третий детектор и модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора гармонического сигнала подключен ко входу измеряемого четырехполюсника j а выход второго сумматора через дополнительный четьфе;хпошосник подключен ко входу второго детектора. -На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства. Устройство для измерения группового, емени запаздывания четырехполюсников соцерншт двухчастотный генератор 1, пер вый выход которого подключен к первому входу первого сумматора 2 и к входу эта лонного четырехпогаосника 3, выход которого подключен к первому входу второго сумматЪра 4, второй вход которого соединен с вторым входом первого сумматора 2 и вторым выходом двухчастотного генератора 1, а также соединенный с выходом измеряемого четырехполюсника 5 первый детектор 6, выход которого под ключен к первому, входу фазометра 7, вто рой вход которого соединен с выходом вт рого детектора 8, введены генератор пил образного напряжения 9, генератор гармонического сигнала 10, функциональный, преобразователь напряжения 11, модулятор 12, третий Детектор 13 и дополнительный четьфехпол1осник 14. При этом выход генератора пилообразного напряжения 9 подключен к входу генератора гармонического сигнала Ю и к входу функционального преобразователя напряжения 11, выход которого подключен к входу двухчастотного генератора 1, Выход первого сумматора 2 через последовательно соединенные третий детектор 13 и модулятф 12, второй вход которого соединен с выходом генератора гармонического сигнала 10, подключен к входу измеряемого четырехполюсника 5, а выход второ го сумматора 4 через дополнительный . четьфехпошосник 14 подключен к входу второго детектора 8. Предложенное устройство работает еле дующим образом, В исходном положении производится калибровка устройства при закороченном 3 изм яемом четырехполюснике 5 и отключенном генераторе пилообразного напряжения (ГПН) 9, С помощью ручной перестройки частота генератора гармонического сигнала 10 устанавливается на среднее значение рабочего диапазона измерительного устройства. Затем с помощью ручной перестройки частоту двухчастотного генератора 1 меняют до тех пор, пока фазометр 7 не покажет ноль на самом чувствительном пределе измерения. Сдвиг фазы огибающей двухчастотного сигнала на выходе второго детектора 8 за счет изменений фаз сигналов на выходах двухчастотного генератора 1 при перестройке его частоты (без учета сдвига фазы на эталонном четьфехполюснике 3) не вносит фазовых искажений, так как такой же фазовый сдвиг имеет Ъигт. нал огибающей, поступающей с третьего детектора 13 на модулятор 12. Изменение фазы огибающей амплитудно-модулированного сигнала на выходе первого детектора 6 (при закороченном измеряемом четьфехполюснике 5) будет равно ее изменению на выходе второго детектора 8 и следовательно на фазометре 7. Такие изменения фазы будут взаимно вычитаться. После калибровки измеряемый четырехполюсник 5-снова включают в цепь, выход функционального преобразователя напряже1шя (ФПН) 11 подключается к входу управления частотой двухчастотного генератора 1, Далее включают ГПН 9 и при перестройке .на частоту генератора гармонического сигнала 10 снимают характеристику группового времени запаздыва-ния (ГВЗ) измеряемого четьфехполюсника 5 где f,, - текущая частота генератора гармонического сигнала 10. ГПН 9 управляет частотой генера;гора гармонического сигнала 10 по закону где Сх - - коэффициент пропорциональности при преобразовании напряжения на входе генератора гармонического сигнала 1О в частоту - текущее значение напряжения на выходе ГПН 9. Превый детектор 6 выделяет огибающую амплитудно-модулированного (AM) сигнала, прошедшего через измеряемый четь1рехполюсникт 5. Фаза этого сигнала будет меняться по закону где F - частота модуляции. Тогда фаза огибающей AM сигнала на входе фазометра 7 будет заН1сеть от напряжения на выходе ГПН 9 по закону иип--2 Р% Затем выход ФН 11 подключается к входу управления частотой двухчастотного генератора 1. На ФПН 11 устанавливают функш ю преобразования напряжения - Бto Ч- 2 - 1 гnнl где С. - безразмерная величина, близкая к функции ГВЗ измеряемого четырехполюсника 10 . (,,) Напряжение поступающее с выхода ФПН Избудет управлять частотами двухчастотного генератора 1 по законам ,(.гт а V rw где С2 - коэффициент пропорциональноети при преобразовании напряже ния на входе двухчастотного генератора 1 в частоту. Зависимость фазы огибающей двухчастотного сигнала на выходе второго суммматора 4 последовательно, второго детектора 8, выражается формулой: акг. где 1Г - ГВЗ эталонного четырехполюсника 3. Тогда фаза огибающей двухчастотног сигнала на выходе второго детектора 8 будет иметь Ы1Д . Так как F и являются произвольными постоянными, то их числовые значения можно сделать равными. Тогд коэффициент С берется из указанного допущения и устанавливается в двухчас тотном генераторе 1. Таким образом, на входах фазомеГра 7 фаза будет меняться по законам %кГ2 Р гпн Чем меньше разность . во всем диапазоне измеряемых задерж тем на более чувствительном пределе мерения возможно отсчитывать фазу си нала, и тем точнее возможно измерять ГВЗ измеряемого четырехполюсника. Предлагаемое устройство позволяет измерить ГВЗ любых четырехполюснико в фиксированных частотных точках с высокой точностыо. Это цостагается с помощью ручной перестройки частоты генераторов 1 и Ю измерительного и опорного каналов. Последовательность измерения следук щая. После установки необхоцимой частоты на генераторе гармонического сигнала 10 перестраивают вручную по частоте двухчастотный генератор 1 до тех пор, пока фазометр 7 не покажет О фазы на самом чувствительном пределе измерения. Снимается значение частоты сигнала на выходе двухчастотного генератора 1 с помощью любого частотомера и из соотношения 2 t FCpp-2tCCp+., где Cj-p -значение ГВЗ измеряемого четырехпошосника, определяется значение ГВЗ измеряемого четьфехполюсника в фиксированной частотной точке. При включении в опорный канал мелсду вторым сумматором 4 и вторым детектором 8 дополнительного четырехполюсника 14, можно производить сравнение гВЗ разночастотных четырехполюсников, Предлох енное устройство имеет высокую точность измерения за счет использования фазометра в качестве нупь-нндикатора фазы и не требует значительного времени для измерения. Формула и з обретения Устройство для измерения группового времени запаздыЕ1ания четырехполюснкКОВ, содержащее двухчасачзтный генератор, первый выход которого подключен к первому входу первого сумматора и ко входу эталонного четырехполюсшгка, выход которого подключен к первому входу вто- рого сумматора, второй вход которого соединен со вторым входом первого сумматора и вторым выходом двухчастотного генератора, а также соедигненный с выходом, измеряемого четырехполюсника первый детектор, выход которого подключен к первому входу фазометра, второй вход которого соединен с выходом второго детектора, отли чающееся тем, что, с целью повышения точности и сокращения времени измерения, введены генератор пилообразного напряжения генератор гармонического сигнала, функциональный преобразователь напряжения, модулятор, третг- й детектор и дополнительный четьгрехполюсш1к, при этом выход генератора, пилообразного напряжения подключен ко входу генератора гармонического сигнала и ко входу фуикзшовального щ)еобразователя напряжения, выхоп которого подключен ко входу двухчастотното генератора, выход первого сумматора через последовательно соепи венные третий детектор и модулятор, второй виоп которого соединен с выходом генератора гармонического сигнала, подключен ко входу измеряемого четырехяолюсника, а выход второго сумматора lepea дополнительный четьфехполюсник подключен ко входу второго детектора.

Источники информации, принятые во В1шмание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 375621, кл. G 04 F 10/04, опублик. 1971 (прототип).