Высокочастотная мера фазового сдвига Советский патент 1980 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании поверочной фазоизмери гельной аппаратуры. Известен двухфазный генератор с градуированными фазовращателями, содержащий генератор и фазосдвигающее устройство, составленное из нескольких фазовращателей, выходные зажимы, подключенные к выходу генератора и выходу фазосдвигающего устройства i . Недостатком данного типа генераторов является то, что воспроизводимый фазовый сдвиг изменяется при подключении внешних комплексных нагрузок. Наиболее близким к изобретению явля ется устройство, содержащее генератор рабочей частоты, нагруженный на вычита щий смеситель и на один из двух усилителей мощности, выходы которых соединены с входами образцового фазометра и с выходными высокочастотными разъемами . Для повышения точности воспро- изведения фазового сдвига р широкой полосе частот устройство снабжено фильтром нижних частот, вход которого связан с вычитающим смесителем, а выход через последовательно включенные суммирующий усилитель и избирательный усилитель, подключен к входу усилителя мощности, вторые входы смесителей через синхрогенератор и смеситель подключены к генератору рабочей частоты и к фазозадающему генератору, причем часто- тозадающие элементы избирательного усилителя, синхрогенератора и генератора рабочей частоты имеют между собой механическую связь, а к выходу фильтра нииших частот подключен электронный частотомер. Целью Изобретения является повышение точности за счет устранения погрешности, обусловленной подключением внешней комплексной нагрузки. Достигается это за счет того, что заявляемая высокочастотная мера фазового сдвига, содержащая два усилителя мощ- 375 ности, вход односо из которых подключен к выходу генератора рабочей частоты не-, посредственно, а вход второго - через последовательно соединенные вычитакший смеситель, фильтр нижних частот, сумми- рующий смеситель и избирательный усилитель, высокочастотные разъемы, фазо- задающий генератор и генератор рабочей частоты, снабжена двумя идентичными каналами, включающими усилитель-)Гра- ничитель, сумматор, два преобразователя частоты, выходы которых подключены . к входам сумматоров, двумя модуляторами, входы одного из которых подключены к введенному генератору модулирующей частоты и к генератору рабочей частоты непосредственно, а входы второго - через дополнительные квадратурные фазовращатели, последовательно соединенные с источником опорного напряжения, задатчиком фазы, усилителем ошибки выход которого связан с управляющим входом фааозадающего генератора, преобразователем фаза-напряжение, входы которого соединены с выходами усилителей-ограничителей. Выходы усилителей мощности подключены к высокочастотным разъемам и входам преобразователей частоты первого и второго каналов соответ- ственно, гетеродинные входы первых преобразователей частоты каналов соединены с выходом первого модулятора, гетеродинные входы вторых преобразователей частоты - с выходом второго модулятора выходы сумматоров подключены к входам усилителей-ограничителей, дополнительный выход преобразователя фаза-напряжение связан с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к второму входу усилителя ошибки. Для устранения погрешности, обусловленной подключением внешней комплексно нагрузки, сигналы с высокочастотных разъемов преобразуются каналами, состоя щими из двух преобразователей частоты, сумматора и усилителя-ограничителя, в сигналы низкой частоты, разность фаз . между которыми равна разности фаз выходных высокочастотных сигналов. Выходное напряжение усилители ошибк пропорциональное разности фаз между выходными напряжениями задатчика фазы и преобразователя фаза-напряжение, на ёходы которого поступают низкочастотные напряжения с выходов усилителей - ограничителей, управляют фазозадающим генератором так, чтобы фазовый сдвиг между выходными высокочастотными колебания- 3 ми соответствовал напряжению на выходе задатчика фазы. Для формирования-Гетеродинного напряжения используются два амплитудных модулятора. На чертеже дана схема предлагаемого изобретения. Высокочастотная мера фазового сдвига содержит усилители мощности 1 и 2, генератор рабочей частоты 3, вычитающий смеситель 4, фильтр нижних частот 5, суммирующий смеситель 6 и избирательный усилитель 7, высокочастотные разъемы 8 и 9, фазозадающий генератор 1О, смеситель 11, синхрогенератор 12, усилители-ограничители 13 и 14, сумматоры 15 и 16, преобразователи частоты 17 и 18, 19 и 20, модуляторы 21 и 22, генератор модулирующей частоты 23, квадратурные фазовращатели 24 и 25, ИСТОЧНИК опорного напряжения 26, задатчик фазы 27, усилитель ошибки 28, преобразователь фаза-на пряжение 29. Предлагаемая высокочастотная мера фазового сдвига работает следующим образом. Выходные напряжения генератора 3 Uc-и, генератора 23 13, вступают на входы модулятора 21, а на входы модулятора 22 через квадратурные фазовращатели 24 и 25. На выходах модуляторов 21 и 22 имеем MOQa mll- C lco t , где m и rnZ- коэффициенты модуляции модуляторов 21 и 22 соответственно. Выходные напряжения модуляторов 21 и 22 поступают на гетеродинные входы преобразователей 20 и 17, 18 и 19 соответственно. На входы преобразователей 17 и 18, 19 и 20 поступают напряжения с высокочастотных разъемов 8 и 9. (cot -V U у U Umaein(ajt-vif,) , где Чд- разность фаз выходных высокочастотных колебаний. На выходах преобразователей 17 и 18 имеем ,H44 4Snp J,J cos4 s nSlt , HM a np UfTi UmCoe ibainif , гдеь р ивяр - коэффициенты передачи преобразователей 17 и 18, Выходные напряжения преобразователей 17 и 18 поступают на входы сумматора 15, на выходе которого, в случае . , имеем (.) т 1 На выходах преобразователей 19 н 20 имеем ,cx)sSlte n4 пРл то1ПП (Jr smatoOSf Г( ибпрд - коэффициенты передачн преобразователей 19 и 20. Выходны напряжения преобразователей 19 и 20 поступают на вход сумматора 16, на вы ходе которого, в случае ,- i гп1- го 2. получим (,) Напряжения с выходов сумматоров 15 и 16, сформулированные усилителямиограничителями 13 и 14 в две последовательности импульсов, поступают на входы преобразователя фаза-напряжение 29, на выходе которого имеем М .-Мy J±. и . 3600 о где UQ - выходное напряжение источник опорного напряжения 26. Выходное напряжение задатчика фазы 27, равное Uj забо о выходное напряжение преобразователя 29 поступа ют на входы усилителя ошибки 28, выходное напряжение которого Uj -(U-Uj) управляет частотой генератора 10. При перестройке частоты генератора 10 изменяется фазовый сдвиг, вносимый филь ром 5 и соответственно на высокочасто ных разъемах 8 и 9 лК-атсй. т;, где - изменение частоты генерато ра 1О; J, - время задержки сигнала фильтром 5. Если фазовый сдвиг между выходными высокочастотными напряжениями изменяется по какой-либо причине на величину лЧ , например, при подключении внешней комплексной нагрузки, то на выходе усилителя ошибки 29 появится сигнал рассогласования А1 ЗбО°11, который изменяет частоту генератора 10. Таким образом, чтобы изменение фазового сдвига, вносимого фильтром 5, скомпенсировал паразитный фазовый сдвиг Настоящая высокочастотная мера фазового сдвига позволяет исключить погрешность, обусловленную подключением внешней комплексной нагрузки в широком диапазоне рабочих частот .(1 100 МГц) без введения специальных перестраиваемых гетеродинов, что значительно упрощает схему устройства. Формула изобретения Высокочастотная мера фазового сдвига, содержащая два усилителя мощности, связанных с высокочастотными разъемами, генератор рабочей частоты, выход которого подключен ко входу первого усилителя мощности непосредственно, а ко входу второго - через последовательно соединенные вычитающий смеситель, i фильтр нижних частот, суммирующий сме- ситель и избирательный усилитель, фазоза- дающий генератор, подключенный через смеситель, соединенный с генератором рабочей частоты, и синхрогенератор к гетеродинным входам вычитающего и суммирующего смесителей, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности за счет устранения погрешности, обусловленной подключением внешней комплексной нагрузки, она снабжена двумя иден- тичнь1ми каналами, каждый из которых включает в себя усилитель-ограничитель, сумматор и два преобразователя частоты, выходы которых подключены к входам сумматора, двумя модуляторами, входы одного из которых подсоединены к введенному генератору модулирующей частоты и генератору рабочей частоты непосредственно, а входы второго - через дополнительные квадратурные фазовращатели, последовательно соединенными источником опорного напряжения за- датчиком фазы, усилителем ошибки, вход которого связан с управляющим входом фазозадающего генератора, преобразователем фаза-напряжение, входы которого соединены с выходами усилителей-ограничителей, причем входы преобразователей частоты соединены попарно и подключены к выходам усилителей мощности, а гетеродинные их входы попарно подсоеци|нены к выходам модуляторов, выходы сумматоров соединены с входами усилителей-ограничителей, дополнительный вход преобразователя фаза-напряжение связан с выходом источника опорного напряжения, а его выход подключен к второму входу усилителя ошибки.

л

/3 75

g Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Колтик Е. Д. Измерительные двухфазные генераторы переменного тока. М., Иза-во стандартов, 1968, с. 8996. . 2.Авторское свидетельство СССР № 398890, кл. G 01 R 25/04, 1967.