Измеритель разности фаз

1 2

1 » р /Аут : и

ИЗОБРЕТЕНИЯ

283399

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 04.Х1.1968 (№ 1279906/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 06.Х.1970. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 10.ХП.1970

Кл. 21е, 36/03

МПК G Olr 25/00

УДК 621.317.77(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

А. В. Зенькович

3 аявитель

ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может также использоваться в фазовых системах.

Одной из важных задач техники фазовых измерений я вляется снижение амплитудно-фазовых погрешностей,при динамическом, т. е. быстром, изменении амплитуды сигнала. Это необходимо, например, для перехода от фазометров с ручной установкой амплитуд в каналах к автоматизированным измерителям, имеющим достаточно малые, погрешности при динамическом изменении амплитуды одного из сигналов в широких пределах. Кро ме того, это важно, например, при измерении фазовых сдвигов внутри импульса или от импульса к импульсу при наличии амплитудных неравномерностей .при измерении фазовых сдвигов сложных импульсных сигналов с изменением частоты внутри импульса, Известное устройство выполнено на основе известного способа уменьшения амплитуднофазовой,погрешности при различии амплитуд в каналах, основанного на изменении частоты гетеродина в двухканальной схеме с,преобразованием частоты. Существенными недостатками известного устройства является сложность и трудоемкость измерения, а также зтринципиальная непригодность для использо;ваяния в дина мическомреж име, т. е. непрерывном изменении амплитуды сигнала.

Процесс измерения,при использовании известного устройства;состоит из измерения фазового сдвига при одной частоте гетеродина, перестройки гетеродина, измерения фазового сдвига при но вой частоте .гетеродина и вычисления |разности,результатов двух измерений. Поскольку измерения проводятся последовательно, т. е. разнесены во времени, необходимо, чтобы пока они не закончатся, ам10 плитуды сигналов оста вались неизменными.

Это,выполняется, если амплитуда одного из сигналов изменится вручную .перед проведением каждого измерения, например при про,верке амплитудно-фазовых погрешностей,плав15 ных аттенюаторов. Отсюда видно, что известное устройство принципиально неприменимо при динамическом, т. е. непрерывном и достаточно быстром изменении амплитуды, т. е. непрерывном и достаточно быстром измене20 нии амплитуды, т. е.,при свипировании частоты,в фазовых характериографах. Тем более

0IHo неприменимо при фазовых измерениях .импульсных сигналов при сложной форме им,пульса, изменении амплитуды от импульса к

25 импульсу, а также в случае сложных импульс,ных сигналов с изменением частоты внутри импульса.

Принципиальными преимущества ми предлагаемого измерителя, по сравнению с,извест30 ным, являются следующие: а) возможность использования в динамическом режиме, т. е.,при быстрых изменениях амплитуды (в фазовых характериографах, импульсных фазометрах, в случае сложных импульсных сигнало в с ЧМ, IB случае фазовомодулцрованных сигналов); б) упрощение методики измерения, которая ничем не отличается от используемой в обычных фазометрах; .в) повышение в два раза чувствительности фазовых измерений, что эквивалентно применению в фазометре умножителя с коэффициентом n=2.

Суть предлагаемого изобретения состоит в формировании из входных сигналов,измеряемого U,(с изменяющейся в широком диапазоне амплитудой) .и опорного U> напряжений

U и U p, амплитуды которых пропорциональны U>, а разность фаз,равна удвоенной разности фаз входных сигналов. Разность фаз сигналов напряжений U > иУ з измеряются с ,помощью двух идентичных ограничителей и фазового детектора. При изменении амплитуды сигнала Uy одновременно одинаково изменяются амплитуды напряжений U < и U а значит и обусловленные ими фазовые сдвиги в ограничителях, которые:компенсируются. Поэтому предлагаемое устройство позволяет существенно снизить амплитудно-фазовые погрешности или расширить динамический диапазон изменений амплитуды при заданной,величине погрешности. ,На чертеже, приведена блок-схема предлагаемого измерителя разности фаз.

Измеритель содержит смесители 1, 2 каналов, вспомогательный смеситель 8, генвратор

4 сигнала частоты (вспомогательный), фильтры 5, б суммарной и:разностной частот, ограничители 7, 8, фазовый детектор 9.

Входные сигналы частоты о, сдвиг фаз которых сро измеряется, имеют вид

U< — — E>sin(et + (р)), U> Е2з1п 0)1.

Амплитуда .измеряемого сигнала (U> Е>) изменяется в широком динамическом диапазоне, амплитуда опорного сигнала (Up — E») изменяется мало. За счет использования преобразования частоты собственно измерительный тракт — ограничители 7, B,è фазовый детектор 9 работают на низкой частоте Q, Выходной сигнал генератора 4 низкой частоты таков 1з=Ез з1п (® + 9x)

Этот сигнал вместе с,напряжением U> .поступает на смеситель 8, на выходе, которого с помощью фильтра в 5 и б выделяются напряжения U4 и U„- суммарной и разностной частот

Up =Eg з1п (((вз + Я) t -+ q)g), U5 — — Ез sin (l(0) — и) t — (р1).

283399

Они являются гетеродинными для смесителей

1(0з) и 2(U4), в качестве сигнального на оба смесителя подается напряжение U . Режим преобразования смесителей,по сигналу U< линейный. На,выходе смесителей получаются сигналы частоты

Up — — КзЕ ып (Qt + ср — q)p), Ug — — К Е sin (Qt + (р + (pp), 10 где Кь К» — крутизна, преобразования смесителей.

Принципиальной особенностью сигналов Up и U-, является то, что они:имеют ра вные (при К,=Кз — — К) и одинаково изменяющиеся .при изменении Uy амплитуды и фазовые сдвиги о разного знака. Изменения амплитуд сигналов Up и U7 устраняются с помощью or20 раничителей 7, 8, выходные напряжения которых

Us=Es яп (Qt + (pi — qp+ Лср (Е )), Up= — Ep sio (+ g< +

) — фазо вые сдвиги в orр аничителях.

Разность фаз сигналов Аср, измеряемая фаз овым детектор о м:

Лф=2<фю + Aqq(Е ) — М - (Е ) Предмет изобретения

Измеритель разности фаз, содержащий два

65 канала, в каждом из которых включены сме,при идентичных каналах AV(Ei) =Л рз(Е ) и

Лср= 2 рз. Таким образом, фазовые сдвиги в

35 ограничителях комленсируются. Поскольку в обоих каналах амплитуды сигналов пропорциональны U>, компенсация сохраняется,при любой амплитуде этого:сигнала. Кроме того, в предлагаемом измерителе в два,раза,повы40 шается чувствительность, а измеряемый фазовым детектором сдвиг iB два раза больше, чем у входных сигналов.

Особенностями предлагаемого устройства является, получение двух гетеродинных напря45 жений из опорного путем.прибавления,и вычитания к его частоте (фазе) частоты (фазы) низкочастотного сигнала и использования двухканального фазометра с,преобразованием частоты с указанными гетеродинными напря50 жениями разных частот,и общим напряжением сигнала с изменяющейся динамически в широких пределах амплитудой.

Результаты экспериментальной проверки предлагаемого измерителя свидетельствуют о возможности получения весьма малой амплитудно-фазовой погрешности (0,1 ):при изменении амплитуды в широких:пределах (60 дб), т. е. о получении выигрыша, пример,но в пятнадцать раз по сравнению с извест60 ными устройствами.

283399

Составитель С Базарова

Техред Т. П. Курилко Корректор О. С. Зайцева

Редактор Тимофеева

Заказ 3587/3 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 итель,и овраничитель, фазовый детектор, сточник низкочастотного напряжения, дополительный смеситель, фильтр разностной чатоты и источник опорного напряжения, отлиаюи ийся тем, что, с целью снижения амплиудно-фазовой погрешности iB динамическом ежимв при .измерении сложных сигналов с быстрыми изменениями амплитуды, выходы дополнительного смесителя через фильтры суммарной и разностной частот подключены соответственно к смесителям первого и второго каналов, а:выходы смесителей каналов подключены к источнику сигнального напряжения.