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

I §Лтв

l msmml Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано при созданин поворотной фазоизмерительной аппаратуры Известно устройство - калибратор фазы, содержащее высокочастотное управляемое фазосдвнгакщее устройство, двухханальный преобразователь частоты, низкочастотный калибровак«ьй фазовращатель, фазовый дискриминатор и реализует идею, заключающуюся в автоматическом переносе фйзового сдвига, устанавливаемого с помощью низкочастотного калиброванного фазовр.ащателя иа фиксированной часто те, используя двухканальный преобраяователь частоты til. Недостатком данного калибратора является наличие сдаественной погрешности воспроизведения угла сдвига фаз в диапазоне частот 10 МГц « 100 МКц. Известно также устройство - фазометрическая поверочная установка, содержащая в двух каналах последова тельно включенные перестраиваемый синхронизированный блок фазовой автоматической подстройки частоты: пе рестраиваемый генератор высокой частоты, усилитель мощности, аттенюатор, смеситель, вход которо го соединен с выходом общего дпя двух каналов перестраиваемого гетеродина, частотозадающие узлы которо го механически соединены с аналогич ными узлами перестраиваеьапс генераторов высокой частоты, усилитель-ог раничитель, выход которого подключен к второму входу блоку фазовой автоматической подстройки частоты, а его первый вход через формирователь импульсов и фазовращатель сое дтоген с общим генератором опорной частоты, индикаторное устройство, однрканальш 1й фазоизмеритель, выпол нёииь из Низкочастотного фазоизмерительного устройства дополнительного кругового фазовращателя и выно ной головки, содержакцей последовательно включенные согласующее устройство, смеситель и фильтр низкой частоты, выход которой соединен с одним из входов низкочастотного фаз измерительного устройств;а, друт-ой вход последнего через круговой фазо ,вращатель подключен к выходу генера тора опорной частоты, а выход соединен с входом индикаторного устрой ства, ПРИ этом второй вход смесите11ля выносной голо.вки подключен к выходу общего гетеродина .. Недостатком его является наличие суйественной погрешности воспроизведекия угла сдвига фаз в диапазоне частот 0 МНц « 100 МГц - около , Целью настоящего изобретения является повьппение точности воспроизведения угла сдвига. Эта цель достигается за счет того, что высокочастотная мера угла сдвига фаз, содержащая фазовращатель, перестраиваемый генератор высокой частоты, соединенные между собой. два усилителя и два смесителя, круговой фазовращатель, вход которого подключен к генератору опорной частоты, снабжена отсчетным блоком связанным через введенный микропроцессор с цифровым отсчетным табло двумя балансными модуляторами, двумя кварцевы т фильтрами, выходы которых подключены к входам введенньнс широкополосных усилителей, нульиндикатором фазы, двумя дискретными фазовращателями и двумя буферными каскадами, причем выход перестраиваемого генератора высокой частоты соединен с гетеродинными входами смесителей и первыми входами балансных модуляторов, отсчетньй блок связан с круговым фазовращателем, вход которого соединен с вторьм входом первого балансного модулятора, а выход с вторым входом второго балансного модулятора, nepBbrfi вход нуль-индикатора фазы подключен к выходу первого усилителя непосредственно, а второй его вход подключен к выходу другого усилителя через фазовращатель , выходы щирокополосных усилителей подключены через дискретные фазовращатели к входам буферных каскадов, вторые входы смесителей соединены с выходами буферных каскадов, а Bbfe{d5 балансных модуляторов с входами кварцевых фильтров. Сущность устройства поясняется чертежом где изображена блок-схема высокочастотной меры угла сдвига фаз. Высокочастотная мера угла сдвига фаз содержит фазовращатель 1, перестраиваемый генератор высокой частоты 2, усилители 3 и 4, смесители 5 и 6, круговой фазовращатель 7, генератор опорной частоты 8, отсчетный блок 9, микропроцессор 10, два балансных мoяvлятopa К) и 12, цифровое отсчетное табло 13, кварцевые фильт ры 14 и 15, широкополосные усилители 16 и 17, нуль-индикатор фазы 18, дискретные фазовращатели 19 и 20, буферные каскады 21 и 22. Высокочастотная мера работает ел дуюцим образом. Генератор 2 вырабатывает высокочастотный сигнал и, : u,,.)t, где о) - частота высокочастотного ко лебания ; и - амплитуда, поступающий на входы балансных модуляторов 10 и П. На вторые входы модуляторов 10 и М поступают сигналы с входа и выхо да кругового фазовращателя 7, сдвиг фаз между которыми ч устанавливается отсчетным блоком 9 в качестве та кого может быть использован угломер яь инструмеит с высокой разрешаищей способности l-Um C089t, UjtoU C08(t+4), где 9 - частота колебаний генератои - амплитуда колебаний, посту пахмфпс на вторью входа модуляторов 10 и П. На выходах модуляторов tO и П имеем и - t f cos ()t - cos {(« Uj« . I cos ) CfJ 9)t-«-v3, где К - коэффициент передачи модуля торов 9 и 10. После модуляторов 10 и 11 сигнал подаются на кварцевые фклъгры 14 и 15, кали;1ый из которых настроен иа частоты и) +у . После 4а{льтрации и усиления широк по«лос1в 1ми усилителями 16 и 17 е « .... - U,-U,)tl t)+9) t-Hf-у(4.) где и , амплитуды сигналов на выходах усилителей 16 и 17; 514 -у (if)- систематическая погрешность воспроизведения угла сдвига фаз. Сигналы UgDj поступают на входы поверяемой фазоизмерительной аппаратуры, а также через буферные каскады 2} и 22 и дискретные фазовращатели 19 и 20 на входы смесителей 5 и 6, на гетеродинные входы которых поступает сигнал с выхода генератора 2 с частотой колебанийи). На выходах смесителей 5 и 6 имеем: lIg U cos9t, U,)4, где и - амплитуда сигналов на выходах смесителей 5 и 6. Сигналы с выходов смесителей 5 и 6, усиленные усилителями 3 и 4, поступают через фазовращатель 1 на входя нуль-индикатора фазы 18. Высокочастотная мера угла сдвига фаз воспроизводит сдвиг фаз с высокой точностью, если известная функциональная зависимость t(t) от угла сдвига фаз ч, который 4«ксируется с высокой точностью отсчетным блоком 9. Для определения и хранения параметров зависимости К(ч) используютС.Я дискретные фазовращатели 19 и 20,. отсчетный блок 9 и микропроцессор 10. Блок 9 устанавливается в положе1те j, а фазовращателем 1 устанавливается нулевое показание нуль-индикатора фазы 10. Дискретным фазовращателем 19 вводится фазовый сдвигф, , а блоком 9 устанавливается нулевое положение нуль-индикатора 10. Показание блока 9 в этом положении равно р, . Разность показаний блока , -f, соответствует сдвигу фаз, вносимому дискретным фазовращателем . Проводя последовательно вьппеуказанные операции К раз, например, 40, выбирая различные значения Ь) необязательно равноотстоящие, получим К значений разностей ) - р, которые вводятся и хранятся в памяти микропр9цессора 10. Отклонения разностей 1 - р от значения угла сдвига фаз Ф вызваны наличием погрешности f (ч), то есть нелинейностью зависимостей угла сдвига фаз &Ч между выходнь ш напряжениями широкополосных усилителей 16 и 17 от угла сдвига фаз Ч на выходах кругового фазовращателя 7, фиксируемого блоком 9, Параметры К/2

S769451«

гармонических составляющих зависи- ся, решая систему из К линейных мости (Sf) и значение Ч, определяютт уравнеиий с К неизвестшши

,Il{««(,-coSH j} 5Z{(siHr.n,-s;«nf,),

..- К/4-f

,IIJHJcosnn-cosh,|E rs;««2n-SihfiK) п 1h-1 где К„ - амплитуды косинусной и синусиой составляющей гар моники зависимости t (р) Количество раэиостей - выбирается исходя из характера зависимос ти t (л) . Рассчитанные параметры Н зависимости («)гфанятся в памяти микро процессора 10,что позволяет учесть нелинейность зависимости угла сдвига фаз на эыходах усилителей 16 и 17 от угла сдвига фаз , .ксируеыого блоком $t путем введения поправок. Эта операция проводится микропроцессором 10 что позволяет шздуцировать на {91фровом отсчетном табло t3 истинное значение угла сдвига фаз между высокочастотшлми сигналами на выходах усилителей 16 и 17. Хедпенные уходы сдвига фаз в усилителях 16 и 17 63 И 4 не оказывают ВЛИЯЮ1Я на точность воспроизведения угла сдвига фаз т.к. для определения параметров зависимости V(ч) используются разности показаний блока 9, Точность воспроизведения угла сдвига фаз определяется погревшостью определения отсчетов ,BH чувствительностью кульиядйкатора фазы 18. Для проверки правильности pacc4fH танных параметров зависимости f() используются дискретный фазоврацатель 20 Проводя описанные мани пуляции вновь К раз, получим К значений разностей - Н, Используя вновь полученные разности рассчитывают значения Н Е . Если значения , и Н из первой серии опытов определены верно, то Е . В изготовленном варианте макета высокочастотной меры угла сдвига фаз использовались четыре пары квар цевых фильтров 14 и 15 с разностными частотами 10,7 МГц, 30,0 МГц, 64.0 МГц, 99.5 МГц. Погрешность воспроизведения угла сдвига фаз составляет не более 0.1°. Настоящая мера угла сдвига фаз позволяет воспроизводить углы сдвига фаз с большой точностью в диапазонах частот 10 КГц +100 МГц.

ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ МЕРА УГЛА СДШИГАФАЗ,содержащая фазовращатель, перестраиваемый генератор высокой частоты, соединенные между собой, два усилителя и два смесителя, круговой фазовращатель, вход которого подключен к генератору опорной частоты, отл и ч ающа я с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения угла сдвига фаз, она снабжена отсчетным блоком, связанным через введенный микропроцессор с цифровым отсчетным табло, двумя балансными модуляторами, двумя кварцевьб ш фильтрами, вьпсоды которых подключены к входам введенных широкополосных усилителей, нуль-индикатором фазы, двумя дискретньо н фазовращателями и двумя буферными каскадами, причем выход перестраиваемого генератора высокой частоты соединен с гетеродинными входами смесителей и первыми входами балансш модуляторов, отсчетный блок связан с круговым фазовращателем, вход которого соединен с вторым входом первого балансного модулятора, а выход - с вторым входом второго балансного модулятора, первый вход нуль-индикатора фазы подключен к выходу первого усилителя непосредственно, а второй его вход подключен к выходу другого усилителя через фазовращатель, выходы вшрокополосных уснлнтелей подключены через дискретные фазовращатели к входам буферных каскадов, вторые входы смесителей соединены с выходами буферных каскадов, а выхо,фл балансных модуляторов - с входами кварцевых фильтров.