Устройство для измерения разности фаз Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

Устройство относится к области ра диоизмерительной техники и может быт использовано в различных фазометриче ких устройствах, предназначенных для радиотехнических систем и систем автоматического регулирования. Известно устройство для измерения фазовых сдвигов, содержащее высокочастотный генератор и осциллограф, вход вертикального отклонения злектронного луча которого связан непосредственно с выходом генератора, а вход горизонтального отклонения через исследуемьй четырехполюсник с выходом генератора 1. Недостатками устройства являются представление результата измерения в косвенной форме, неопределенность знака определяемого фазового сдвига и малая точность измерения. Наиболее близко к предлагаемому по технической сущности устройство для измерения разности фаз, содержащее высокочастотный генератор и фазовый детектор, опорный вход которого связан непосредственно с выходом генератора, а информационный вход через исследуемый че гырехполюсник с выходом генератора 2. Недостатком его является низкая точность измерения вследствие малой разрешающей способности фазового детектора. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений. Цель изобретения достигается тем, что устройство для измерения разности фаз, содержащее исследуемый четырехполюсник, высокостабильный генератор и фазовый детектор, опорный вход которого соединен непосредственно, а информационный - через исследуемый четырехполюсник с выходом высокочастотного стабилизированного генератора , снабжено двухполюсником с управ- ляе1«з1м импедансом, резистором, дополнительным фазовым детектором и кварцевым резонатором, выполненным н 3 виде кварцевой линзы, на которую нанесены два основных и дополнительный электроды, причем первый и второй основные электроды кварцевого резонатора соединены с входами высокостабильного генератора, дополнительный электрод кварцевого резонато ра соединен с общим корпусом через резистор, входом дополнительного фазового детектора и первым основным электродом через двухполюсник с упра ляемым импедансом, управляющий вход которого соединен с выходом фазового детектсэра, опорный вход которого сое динен с опорным входом дополнительного фазового детектора. На чертеже показана функциональная схема устройства. Устройство содержит высокостабиль ный генератор 1, кварцевьш резонатор 2 с первым и вторым основными электр дами 3 и 4 и дополнительным электродом 5, нанесенными на кварцевую линзу 6, двухполюсник 7 с управляемы импедансом, резистор 8, исследуемый четырехполюсник 9, фазовые детекторы 10, дополнительный фазовый детектор 1 1 . Устройство работает следующим образом. Генератор 1, в который подключен В качестве стабилизирующего элемента кварцевый резонатор .2, с помощью его основных электродов 3 и 4 нанесенных совместно с дополнительным 5 на кварцевую линзу 6, генерирует высокостабильные колебания, поступающи на вход исследуемого четырехполюсника 9 и одновременно с этим на опорный вход фазового детектора 10. Колебания, проходящие через исследуемый четырехполюсник 9, претерпевйют сдвиг по фазе и затем поступают на информационный вход фазового дете тора 10. На выходе фазового детекто ра 10 выделяется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна фазовому сдвигу высокочастотного колебания в исследуемом четырехполюснике 9. Постоянное напряженде с выхода фазового детектора поступает на вход управления двухполюсника 7 с управляемым импедансо и изменяет его .величину. Изменение величины импеданса двухполюсника 7 приводит к измененик1 фазы колебаний снимаемых с дополнительного элект- рода 5 кварцевого резонатора 2 и вьщеляемых на резисторе 8. Фаза кол баний на дополнительном электроде 5 изменяется относительно фазы колебаний, поступающих на опорный вход дополнительного фазового детектора 11, на величину, пропорциональную напряжению, поданному на вход управления двухполюсника 7. Следовательно, фаза колебания, поступающет го на информационный вход второго фазового детектора 11 в установившемся режиме, оказывается сдвинутой на величину, пропорциональную определяемому фазовому сдвигу сигнала в исследуемом четырехполюснике, относительно фазы колебания, поступающего на опорный вход этого детектора. Кварцевый резонатор 2 с дополнительным электродом 5 и с подключенным к нему управляемым двухполюсНИКОМ 6 образзтот высокочувствительный управляемый фазовращатель fкварцевый фазовый модулятор) . Поэтому фазовый сдвиг колебания, выделяемого на дополнительном электроде, усиливается по сравнению с определяемым фазовым сдвигом сигнала на выходе исследуемого четырехполюсника 9. И на выходе дополнительного фазового детектора 11 выделяется постоянное напряжение, по величине и знаку которого можно судить о величине и знаке измеряемого фазового сдвига. В динамическом режиме при изменении величины измеряемого фазового сдвига сигнала на выходе четьфехполюсника 9 происходит изменение величины напряжения на выходе фазового детектора 10, что приводит к изменению величины импеданса управляемого двухполюсника 7. Это,в свою очередь, вызывает пропорциональное изменение фазы сигнала на дополнительном электроде 5 кварцевого резонатора 2, поэтому величина напряжения на выходе дополнительного фазового детектора И также изменяется. По величине изменения напряжения на выходе фазового детектора 11 можно судить о величине изменения фазового сдвига сигнала в исследуемом четырехполюснике 9. Усиление фазового сдвига с помощью трехэлектродного кварцевого резонатора позволяет повысить чувствительность устройства. В то время как величина среднеквадратического., значения флуктуационного колебания на выходе второго фазового детектора, определяющая предел разрешения устройства. имеет практически такой же порядок как и в устройстве - прототипе. Поэтому точность измерений фазовых сд1зигрв с помощью предлагаемого устройства танже повьшается. Формула изобретения Устройство для намерения разности фаз содержащее исследуемый четырехполюсник , высокостабильный генератор и фазош||й детектор, опорный вход кот рого соединен непосредственно, а информгщионный - через исслеяу-емыА четырехполюсник с выходом высокочастотного стабилизированного генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительно ти и точности измерений, оно снабжено двухполюсником с управляемь|м импедансом, резистором, дополнительным фазовым детектором и кварцевым резонаторсж, выполненным в виде квар цевбй линзы, на которую нанесены два основных и. дополнительный электроды, причем первый и второй основные электроды кварцевого резонатора соединеш 1 с входами высокостабильного генератора, дополнительный электрод кварцевого резонатора соединен с общим корпусом через резистор, входом дополнительного фазового детектора и первым основным электродом через двухполюсник с упргшляемым импедансом, управлякяций вход которого соединен с выходом фазового детектора, опорный вход последнего соединен с опорным входом дополнительного фазового детектора. Источники информации, .. принятые во внимание при экспертизе 1.Соловов В.Я,, Фазовые измерения. М., Энергия , 1973, с. 5-9. 2.Сиробаба Я.Я.,Теплицкий М.Э., Шахов B.Q. Основы теории радиотехнических измерер{й параметров движения. Изд. МО СССР, 1971, с. 131-135.