(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов и фазовой модуляции исследуемых сигналов.
Известно устройство для измерения девиации частоты (индекса модуляции), содержащее преобразователь частоты, синхронный преобразователь частоты с селектором частоты о селектором частоты модуляции, кварцевый фильтр, настроенный на среднюю промежуточную частоту, фазовращателБ, усилитель низкой частоты и вольтметр перемен- ; ного напряжения Cl.
Недостатком устройства является сложность и невозможность использования фазового, сдвига.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является фазоизмерительное устройство, содержащее модулятор, модулирующий генератор, сумматор, преобразователь частоты, усилитель, амплитудный детек.тор, частотный детектор и индикатор 2.
Недостатком известного техничес,кого решения является его непригодность для измереййя индекса модуляции фазомодулированного сигнала.
Целью -изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения -акже и индекса модуляции.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазы, содержащее модулятор, сигнальный вход которого является входом , исследуемого сигнала, управляквдий
10 вход модулятора подключен к выходу модулирующего генератора, сумматор, первый вход которого является входом опорного сигнала, а выход соединен с входом амплитудного дедектора через
15 последовательно включенные преобразователь частоты и усилитель, введены фазовращатель, подключенный своим входом к выходу модулятора, а выходом к второму входу сумматора, и синх20ронный преобразователь частоты, входы которого подсоединены к выходу модулирующего генератора и амплитудного детектора соответственно, а выход - к измерителю постоянного на25пряжения.
На чертеже представлена блок-схема устройства для измерения фазы.
Устройство содержит последовательно соединенные модулирующий ге30нератор 1, модулятор 2 {например фазовый или балансный), фазовращатель 3, сумматор 4, преобразователь 5 частоты, усилитель б, амплитудный детектор 7, синхронный преобразователь 8 частоты и измеритель 9 постоянного напряжения, модулирующий ге нератор 1 дополнительно соединен с гетеродинным,входом синхронного пре образователя частоты 8. При измерениях индексов модуляци устройство работает следующим образом. На второй вход сумматора 4 через вход I от источника опорного сигнала поступает немодулированный сигнал и и2.61 а на вход модулятора 2 через вход II от источника исследуемого сигнала - сигнал, модулированный по фазе U-1 U sivlCalo t-fWi sinQ t} где т - исследуемый индекс фазовой модуляции. Этот сигнал в модуляторе 2 если используется фазовый модулятор дополнительно модулируется по фазе сигналом генератора 1 с частотой .1 и далей после сдвига по фазе в фаэовра1иателе 3 на величину /г подается на первый вход сумматора 4 в виде напряжения U -U sintouo-t- 6(-Ь)3 , где { -Фг- -v ii iviS it-t-V)i2.5ivin.2.-k В сумматоре 4 сигналы U и U суглмируются и далее после переноса на промежуточную частоту 51 4 преобразователе 5 частот и усиления в усилителе б детектируются амплитудным детектором 7. Суммарный сигнал на входе ампли-. тудвого детектора равен (,,Slv,.e(t)(t)5iM «n4-t ®WJ, где U4(t)-K,U,V +2 COS©tt) . -амплитуда суммарного сигнала, пред ставляет собой колебание промажуточной частоты, модулированное по фазе и амплитуде. На выходе амплитудного детектора 7 суммарный сигнал 4 при условии , преобразуется к видуи К КзО xcosQ W, где коэффициент передачи амплитудного детектораi Низкочастотное сложное колебание Up, состоящее из суммы гармоник двух частотnCi ±умЯ. , где пит- целые числа, включая О, может быть записан в .форме ,,,COs(M 2+WiSAM6lit -WtiSiMSl,it) .U3 3otW- 1 o aco«Vi o )K e, Slat + 2 (ttia)tos 251. + a3o()3i(Wi))(Mii)D-,(ni2)C0 c05Cft,ft.,J)t-coe()tЗ+2.1(v«)Dг( (eii- usiiH-+siv(fii,-2«.i)t3-«-- i где 3,(гУ1-,),.Зу,1.«1г) - функции Бесселя первого рода. Синхронный преобразователь 8 частоты с помощью сигнала генератора 1 частоты 552 из этого сложного сигнала фильтрует только одну составлякхдую с частотой ft. в виде постоянного напряжения . U6 iK K24U3si«4,j.2o(w-,)Di(r.2) зависящее от величины исследуемого индекса модуляции т, где К - коэффициент передачи синх-ронного детектора )- функция Весселя первого рода нулевого порядка D(w)- функция Бесселя первого рода первого порядка. В процессе настройки измерительного устройства на максимальную чувствительность измерения индекса модуляции т индекс модуляции т в фазовом модуляторе 2 и сдвиг фазы Р в фазовращателе 4 устанавливаются фиксированными и такими, чтобы каждая из функций 3(т,)и 5infiприняли максимальное значение, т.е. i L 2, а. Ц)г I- (2п + 1 ), где п - целые числа, включая 0. В этом случае выходное напрязКение на выходе синхронного преобр зователя 8 частоты при п 1, Ча , ,,K;Uj:3,(2)3o(Hi,), пропорциональное .функции Бесселя )°T одной, переменной т служит мерой измерения исследуемого индекса модуляции га. . При измерениях угла сдвига фаз в исследуемом сигнале устройство работает следующим образом. На второй вход cyMviaTopa 4 через вход 1 от источника опорного сигнала поступает гармоническое колебание без сдвига фазыид О иое ,а на высокочастотный вход глодулятора 2 через вход У от источника исследуемого сигнала гармоническое колебание со сдвигом фазыЦ|Ти 51й (a;o-t4- f.,;, где,исследуемый сдвиг фаз. Этот сигнал в модуляторе 2, если используется фазовый модулятор, дополнительно модулируется по фазе сигналом генератора 1 с частотой 511 W далее после сдвига по фазе в фазовращателе 3 на величину Pjj подается на первый вход сумматора 4 в виде напряжения U,,U sivitu)ot4€(t) , гдe«(t).J В сумматоре 4 сигналы U и и суммирур тся и далее после переноса на промежуточную частоту в преобразователе 5 частоты и усиления в усилителе 6 детектируется амплитудным детектором 7. Суммарный сигигш на входе амплитудного детектора 7 преобразуется к видуи4-К,и 51иС1п41 5т й.,где К,- коэффициент перед чи преобразователя частоты 5 и усилителя б, а на выходе при условии ) виду U5-KnKjO,,CpS&(i;), где к, коэффициент передачи амплитудного детектора. Сигнал Оу образованный на выходе амплитудного детектора 7, представляет собой кЬлёбание, состоящ е из суммл гармоник с частотами nfil, где .п - целые числа, включая О. Синхронный преобразователь 8 частоты, как и в случае измерения индексов модуляций т с помогдью /сигнала генератора 1 частоты 1 , из этого сложного сигнала фильтруют только одну составляющую с частотой 1, которая и выделяется в виде постоянного напряжения . : U(,,(4 -«-f2n W2., зависящего от величины исследуемого сдвига фазы 4 , где К - коэффициент передачи синхронного детектора, а Эч ) функция Бесселя первого рода первого порядка. I В процессе настройки устройства на максимальную, чувствительность из мерения сдвига фазы % индекс модуляции m 2 в фазовом модуляторе 2 устанавливается фиксированным, как и в режиме измерения индексов модуляции т, равным 2, т.е. 2, а величина сдвига фазы «f за счет фаз вращателя 3 равной одног у из фиксиррванный значений К-п, где п - целые числа, включая 0. В этом случае выходное напряжени 0, на выходе синхронного преобразователя 8 частоты U6 2K K2K5S(2),пpи п L, , пропорциональное синусоидальной функции от одной переменной т, служит мерой измерения исследуемого сдвига фаз «f . . Точность измерения индексов моду ляции и сдвигов фазы в исследуекых сигналах в предлагаемом измерителе определяется в основном классом точности измерителя 9 постоянного напряжения и не превышает 1 дб. При использовании предлагаемого устройства для измерения модуляции фазовых шумов усилителей в качестве модулятора может быть использован балансный Модулятор с фильтром на выходе, настроенным на одну из боковых составляющих. При-этом частота генератора располагается выше диапазона модулирующих ча;стот. Измерение уровня модуляциоаиых фазовых шумов в разных точках диапазона производится с помощью низкочастотного анализатора спектра, подключенного к выходу устройства. Формула изобретения Устройство -для измерения фазы, содержащее, модулятору сигнальный вход которого является входом исследуемого сигнала, управляющий вход модулятора подключен к выходу модулирующего генератора, сумматор, первый вход которого является входом опорного сигнала, а выход соединен с входом амплитудного детектора через последовательно, включенные преобразователь частоты иусилитель, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения также-и индекса модуляции, в устройство введены фазовращатель, подключенный своим входом к выходу модулятора, а выходом - к второму входу сумматора, и синхрЬнный преобразователь частоты, входы которого подсоединены к выходу модулирующего генератора и амплитудного детектора соответственно, а выход к измерителю постоянного напряжения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 418814, кл. 601 R 29/06, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР .№243731, кл G01 R 25/00, 1967 (прототип) .
