Устройство для измерения фазовых характеристик Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Изобретение относится к радиоизме рительной технике и может быть испол зовано при измерении фазовых сдвигов четырехполюсников как в функции собственного вносимого затухания, так и в функции изменения амплитуды на их входе. В измерительной технике нашли применение устройства измерения фазовых характеристик четырехполюсников, построенные на основе обработки AM колебания с подавленной несущей. Устройства, построенные на основе указанного способа, позволяют проводить, измерения фазовых сдвигов в широком диапазоне затуханий, внсЗсимых четырехполюсником, с высокой достоверностью полученных результатов, в отличие от большинства известных широкополюсных ВЧ фазометров. 1осколь ку .фазоамплитудная погрешность такого измерителя может появиться лишь в области больших значений амплитуды испытательного сигнала за счет перегрузки входного смесителя индикаторной части измерителя. Известно устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее смесители, модулятор, источники напряжений, индикатор аттенюаторы D. Недостатком его является наличие значительной фазоамплитудной погрешности измерения. Известно устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее генератор синусоидального сигнала, две системы фазовой автоподстройки частоты, генератора сдвига, удвоитель частоты, установочный и отсчетный фазовращатели, смеситель, селективный усилитель и индикатор нуля 2 . Однако устройство обладает низкой точностью измерений и ограниченностью динамического диапазона затуханий исследуемых четырехполюсников. Цель изобретения - повышение точности и расширение динамического диапазона. Цель изобретения достигается тем что устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее генератор сдвига, выход которого через последо вательно соединенные установочный и отсчетный фазовращатели соединен с одним из входов первой системы фазовой автоподстройки частоты, другой вход которой подсоединен к одному из входов смесителя и выходу генератора синусоидального напряжения, а в ход - к одному из входив второй сист мы фазовой автоподстройки частоты, д гой вход которой через удвоитель ча тоты соединен с выходом генератора сдвига, исследуемый четырехполюсник, выход которого соединен с другим вхо дом смесителя, выход которого присое динен к входу селективного-усилителя и индикатор нуля, снабжено первым и рторым управляемыми усилителями, первым и вторым блоками автоматической регулировки амплитуды,источником эталонного напряжения, синхронным де текторЬм, дополнительным установочным фазовращателем и сумматором,причем вход первого управляемого усилителя соединен с выходом второй системы фазовой автоподстро11ки частоты, а выход через первый блок автоматической регулировки амплитуды соедине с вторым его входом, выход первой системы фазовой автоподстройки часто ты соединен с одним из входов второго управляемого усилителя, выход которого через второй блок автоматичес.кой регулировки амплитуды соединен с другим его входом, установочные входы первого и второго блоков .автоматической регулировки амплитуды подсоединены к выходу источника эталонного напряжения, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго управ ляемых усилителей, а выход его подсоединен к входу исследуемого четырех полюсника, выход селективного усилителя и выход генератора сдвига через дополнительный установочный фазовращатель соединены соответственно с пер вым и вторым входами синхронного детектора, выход которого подсоединен к входу индикатора нуля. На чертеже представлена структурная схема устройства. Устройство для измерения фазовых характеристик содержит генератор 1 сдвига, установочный и отсчетный фазо Вращатели 2 и 3f первую и вторую систему t и 5 фазовой автоподстройки частоты, первый управляемый усилитель 6, первый блок 7 автоматической регулировки амплитуды, сумматор 8, исследуемый четырехполюсник 9 смеситель 10, селективный усилитель 11, синхронный детектор 12, индикатор 13 нуля, второй управляемый усилитель I, второй блок 15автоматической регулировки усиления, генератор 16 синусоидальных сигналов, источник 17 эталонного напряжения, дополнительный установочный фазовращатель Ю и удвоитель 19 частоты. Устройство работает следующим обра г. Первая система 4 фазовой автоподстройки частоты настроена на частоту. л, где СОо- частота генератора 16 синусоидальных сигналов; - частота генератора 1 сдвига. Умножая частоту генератора 1 сдвига на два с помощью удвоителя 19 частоты настраиваем вторую систему 5 фазовой автоподстройки частоты на частоту иЗо J2 2J2-UOo-J После суммирования сигналов обеих систем фазовой автоподстройки частоты t и 5 сумматора 8, на его выходе получим испытательный сигнал ввиде u«j U, Cos( Ч) Sl) t + U2. Cos l((J3 -Jl)t -ifrt-% где - амплитуды боковых составляющих испытательного сигнала; т ГС - фазовый сдвиг генератора 1 сдвига; Фф - фазовые сдвиги, вносимые установочным или отсчетным.фазовращателями 2 и 3. После прохождения через исследуемый четырехполюсник 9, испытательный сигнал принимает вид koi Cos (U)o+)t fc|)+ 1 + + ku2.Cos (iDo- )t -4rc-V4 где k - коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника; /IX - измеряемый фазовый сдвиг. В результате перемножения сигнала в смесителе 10 с сигналом генератора 16синусоидальных сигналов, на частоте которого проводится измерение фазовой характеристики, на выходе селективного усилителя 11 выделяется сигнал U , амплитуда которого пропор циональна разности фаз исследуемого четырехполюсника 9 и фазовращателя 3ид Up Cos (t otr4x) Cos (Jit + + Y) + n(t), . где k коэффиииент преобразования сигнала в смесителе; k - коэффициент передачи селективного усилителя; 1 - Дополнительный фазовый сдвиг измерительного тракта устройства; n(t) - внутренние или внешние шумы устройства, представляющие собой нормальный стационарный процесс с нулевым средн и дисперсией о,, . Выражение для Ugj получено при условии равенства амплитуд боковых составляющих испытательного сигнала Наконец, после перемножения в син хронном детекторе 12 преобразованного сигнала Слсигналом генератора сдвига, на выходе синхронного детектора выделяется постоянная составляющая, равная U ., k UoCos Нх) Cos Н, где kj - коэффициент пропорц,иональ ности синхронного детектора Из выражения для и следует, что постоянная составляющая на выходе детектора равна нулю, когда разность фаз иссл.едуемого четырехполюсника 9 и отсчетного фазовращателя 3 равна + /2 и меняет знак при переходе через 7Г/2. Включение первого и второго управ ляемых усилителей 6 и 1 на выходе систем фазовой автоподстройки частоты и 5 позволяет поддерживать равенство амплитуд составляющих испыта тельного сигнала с высокой степенью точности. Регулировка амплитуд боковых составляющих достигается в резул тате подключения к управляющим входа усилителей первого и второго блоков 7 и 15 автоматической регулировки амплитуды. Величина амплитуды Uo бок вых составляющих на выходе усилителе устанавливается по значению амплитуд источника 17 эталонного напряжения, подключенного к блокам 7 и 15 автома тическои регулировки амплитуды, которые при отклонении амплитуды на выходе усилителей от и вырабатывает сигнал ошибки, компенсирующий это отклочение. Меняя значение амплитуды источника 17 эталонного напряжения легко достигается регулировка амплитуды испытательного сигнала на входе исследуемого четырехполюсника 9 и тем самым возможность измерения зависимости фазового сдвига на выходе четырехполюсника от изменения амплитуды си|- нала на его входе, т.е. фаэоамплитудной характеристики. Порядок измерения фазовых характеристик следующий, Предварительно, путем выравнивания фазовых набегов сигналов на входе синхронного дете| тора 12 с помощью дополнительного установочного фазовращателя 18 добиваются максимального показания индикатора 13, при этом cos 1, а затем с помощью установочного фазовращателя 2 выставляют .его нулевое значение.После этого включают исследуемый четырехполюсник. Приравнивая значение разяости фаз исследуемого четырехполюсника 9 и отсчетного фазовращателя 3 к /2 после каждого изменения затухания, вносимого четырехполюсником или после каждого игиенения амплитуды испытательного сигнапа на входе четырехполюсника, проводят измерение его.фазовых характеристик. Как показывают испытания предлагаемого устройства точность измерения фазовых характеристик выше в раз по сравнению с известными устройствами. Формула изобретения Устройство для измерения фазовых характеристик, содержащее генератор сдвига, выход которого через последовательно соединенные установочный и отсчетный фазовращатели соединен с одним из входов первой системы фазовой автоподстройки частоты, другой вход которой подсоединен к одному из входов смесителя и выходу, генератора синусоидального напряжения , а выход - к одному из входов второй системы фазовой автоподстройки частоты, другой вход которой через удвоитель частоты соединен с выходом генератора сдвига, исследуемый четырехполюсник, выход которого соединен

с другим входом смесителя, выход которого присоединен к входу селективного усилителя, и индикатор нуля, отличающееся тем, что, с целью поаышени.я точности и расширения динамического диапазона, оно снабжено первым и вторым управляемыми усилителями, первым и вторым блоками автоматической регулировки амплитуды, источником эталонного напряженил, синхронным детектором, дополнительным установочным фазовращателем и сумматором, причем вход первого управляемого усилителя соединен с выходом второй системы фазовой автоподстройки частоты, а выход через первый блок автоматической регулировки амплитуды соединен с вторым его входом, выход первой системы фазовой автоподстройки частоты соединен с одним из входов второго управляемого усилителя, выход которого через второй блок автоматической регулировки амплитуды соединен с другим его входом, установочные входы первого и второго блоков автоматической регулировки амплитуды подсоединены к выходу источника эталонного напряжения, первый и второй входы сумматора соединены соответственно с выходами первого и второго управляемых усилителей, а выход его подсоединен к входу исследуемого четырехполюсника, выход селективного усилителя и выход генератора сдвига через дополнительный установочный .фазовращатель соединены соответственно с первым и вторым входами синхронного детектора, выход которого подсоединен к входу индикатора нуля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидет.ельство СССР, № 516972, кл. G 01 R 25/00, 1978.