Устройство для измерения разности фаз Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области|измерительной техники и может найти применение в различных фазоизмерительных системах, преимущественно СВЧ диапазона. Известен фазовый детектор, содержащий разветвители и сумматоры СВЧ сигналов, амплитудные детекторы и фазосдвигатели, которые обеспечивают определенные фазовые соотношения меж ду входными сигналами. На выходе амплитудных детекторов включается вычйуающее устройство. В качестве разветвителей-сумматоров и фазосдвигате лей используются направленные ответвители двойные Г-образные мосты и другие СВЧ восьмиполюсники 1. Основным недостатком таких устf)oScTB является зависимость выходно го сигнала от амплитуд входных сигн лов i от амплитудно-частотных харак теристик СВЧ элементов. Эти недостатки приводят к сущест венному усложнению фазоизмерительны систем, что в свою очередь снижает диапазонные свойства и увеличивает погрешность измерения. Наиболее близким к настоящему изобретению является устройство, со держащее фазовый коммутатор входног сигнала, сумматор, детектор, фильтр, синхронный детектор, индикатор и схем управления С 2}. Основным недостатком этого устройства является зависимость выходного сигнала от амплитуд входных сигналов и амплитудно-частотных характеристик входных элементов, что ведет к уменьшению точности измерений. Включение в один из входных каналов фазоинвертора и коммутатора усиливает эту зависимость . Целью изобретения является повышение точности измерений за счет исключения зависимости выходного сигнала от частоты и амплитуды входных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее сумматор, выход которого соединен со входом детектора, блок управления, первый выход которого подключен к первому входу коммутатора, введены два запоминающих блока, два ключа, функциональный преобразователь, вычитающий блок и измеритель отношений, причем управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока управления, четвертый вход коidoporo подключен к управляющим входам запоминающих блоков, информационные входы которых соединени соответственно с первым и вторым выходами коммутатора, выходы первого и вто рого запоминающих блоков подключены соответственно к первому и второму входам вычитающего блока, выход к6горого подключен к первому входу измерителя отношений, второй вход которого соединен с выходом функциоНального преобразователя, выходы Ключей соединены с соответствуюш,ими входами сумматора, выход детектора подключен ко второму входу коммутатора, третий выход которого соединен с третьим входом функционального преобразователя. На чертеже приведена функциональная схема устройства. Оно содержит: йходные ключи 1 и 2, сумматор 3, блок управления 4, детектор 5, коммутатор 6, запоминающие блоки 7 и 8 вычитающий блок 9, трехполюсный функциональный преобразователь 10 и измеритель отношения 11. Работа устройства основана на принципе периодической поочередной подачи на нелинейный элемент - детектор входных ригналов и их суммы, запоминания детектированных сигналов и их математической обработке. Измерения производятся в три цикла, которые задаются блоком управления 4 . в первом цикле открыт входной , ключ 1, а к выходу детектора через коммутатор подключен запоминающий блок 7. При квадратичной характерис тике детектора с учетом коэффициент Передачи К, ключа 1 и сумматора С (направленного ответвителя) запоминающий блок 7 фиксирует сигнал пропорциональный квадрату амплитуды входного сигнала, т.е. U b(, С Е ) Во втором цикле открыт входной ключ 2 и к детектору 5 присоединен запом нающий блок 8, который фиксирует ам плитуду сигнала U Ь { Е ) . В третьем цикле открываются оба входн ключа 1 и 2 и к выходу детектора 5 подключается вычитаю)дий блок 9, на который одновременно подаются сигна лы с запоминающих блоков 7 и 8. Во время этого цикла на выходе детекто ра 5, формируется сигнал, содержащи три слагаег ах и равный векторной су м входных сигналов (в соответствие с теоремой косинуса). Два слагаемых равны соответственно вышеприведенны значениям U и U, а амплитуда трет его равна , 1Г. cos-f. В вычитающе блоке 9 происходит вычитание первых двух слагаемых, и на его выходе форушруется сигнал 110, и cos4. Одновременно сигналы U и Uj с запоминающих блоков 7 и 8 подаются на трехполюсный функциональный преобразователь 10, который осуществляет перемножение входных сигналов и извлечение квадратного корня. На его выходе формируется сигнал U, а4 Ь/Т)/Uj, Обработка сигналов Uix и U в измерителе отношения 11 дает на выходы сигнал , a-cQs-, где а 2 § постоянный коэффициент, который н зависит как от ампли.туд входных сигналов Е и Е, так и от частотных характеристик входных устройств, сумматора и детектора К, ; Ц ; С2. Таким образом, выходной сигнал не зависит от амплитуды и частоты входных сигналов. Формула изобретения Устройство для измерения разности фаз, содержащее су /платор, выход которого соединен со входом детектора, блок управления, первый выход которого подключен к первому входу коммутатора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены два запоминающих блока, два ключа, функциональный преобразователь, вычитающий блок и измеритель отношения, причем управляющие входы первого и второго ключей сое- , динены соответственно со вторым и третьим выходами блока управления, четвертый вход которого подключен к управляющим входам запоминающих блоков, информационные входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами коммутатора, выходы первого и второго запоминающих блоков подключены соответственно к первому и второму входам функционального преобразователя и к первому и второму входам вычитающего блока, выход которого подключен к первому входу измерителя отношения, второй вход которого соединен с выходом функционального преобразователя, выходы ключей соединены с соответствующими входами сумматора, выход детектора подключен ко .второму входу коммутатора, третий выход которого соединен с третьим входом функционального преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Миклашевская А.В.Автоматические измерители в диапазоне СВЧ. М., „Связь 1972. 2.Авторское свидетельство СССР 114891, кл. G 01 R 25/00, 1957.