Фазометр

Р(gt" г р., О П И С А Н-И" Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

» 425l24

Сава Советскик

Социапистических,Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 28.02.72 (21) 1752319/18-10 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.04.74. Бюллетень ¹ 15

Дата опубликования описания 27.09.74 (51) М. Кл. G Olr 25/00

Гасударствеииый комитет

Савета Мииистрав СССР пе делам изебретеиий и аткрытий (53) УДК 621.317.772 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. В. Нечаев и С. И. Пятин (71) Заявитель (54) ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано в фазометрах с преобразованием частоты при измерении сдвига фаз радиоимпульсных сигналов как при многократном, так и однократном воздействии коротких радиоимпульсов.

Известные фазометры с преобразованием частоты содержат смесители, гетеродин, устройство для автоподстройки частоты, опорный генератор, фильтры, усилители-ограничители, фазовый детектор и индикатор.

Такие фазометры могут работать только в том случае, если сигналы на входах фазометра являются непрерывными колебаниями, так как устройство для автоподстройки частоты является достаточно инерционным и для его срабатывания и установки требуемой частоты гетеродина необходимо длительное время. Для работы в импульсном режиме и тем более при однократном воздействии коротких радиоимпульсов длительностью 0,1—

10 мсек такие фазометры не пригодны.

К недостаткам фазометров следует отнести также необходимость ручной настройки гетеродина, так как устройство для автоподстройки частоты срабатывает только в том случае, если частота сигнала на выходе фильтра близка к частоте опорного генератора. Ручная настройка гетеродина позволяет установить его частоту такой, чтобы сработало устройство автоподстройки частоты.

Цель изобретения — измерение разности фаз радиоимпульсных сигналов как при многократном, так и при однократном воздействии, а также автоматизация измерений.

5 Это достигается введением в устройство двух однополосных модуляторов и делителя частоты, причем один из входов однополосных модуляторов подключены к выходам гетеродина, а другие — к выходам опорного гене10 ратора, а выходы однополосных модуляторов подключены к смесителям, выходы которых через фильтры и усилители подключены к третьему смесителю, выход которого через фильтр подключен к входу усилителя-ограни15 чителя, к выходу которого подключен вход делителя частоты, выход подсоединенного к фазовому детектору, а второй вход фазового детектора подключен к выходу другого усиля теля-ограничителя, входом подключенного к

20 опорному генератору, а выход фазового детектора подсоединен к индикатору.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит смесители 1, 2 и 3, 25 гетеродин 4, однополосные модуляторы 5 и G, опорный генератор 7, фильтры 8, 9 и 10, усилители 11 и 12, усилители-ограничители 13 и

14, делитель частоты 15, фазовый детектор 16. индикатор 17.

30 На входы смесителей 1 и 2 подаются радиоимпульсные напряжения U> = Ь, (f) созЫ вЂ”,, 425124

Это напряжение подается на вход усилителя-ограничителя 13, на выходе которого получается прямоугольное напряжение типа

«меандр» с постоянной амплитудой. Коэффициент усиления усилителя-ограничителя 13 должен быть выбран так, чтобы ограничение имело место при минимальных амплитудах входных напряжений U (t) и U (t) . Выходное напряжение усилителя-ограничителя 13 подается на вход делителя частоты 15. Информация об измеряемом фазовом сдвиге содеикится в радиоимпульсном напряжении U7, 55

65 и U2 — — U (t) cosset. Синусоидальные напряжения с выходом гетеродина 4 с частотой а подаются на два однополюсных модулятора, на которые поступают также синусоидальные напряжения с частотой 52 с выходов опорного генератора. На выходе модулятора 6 выделяется напряжение верхней боковой полосы

Уз=соз(в +й) t, на выходе модулятора 5 выделяется напряжение нижней боковой полосы

U4 — cos(а, — о) t.

Амплитуды напряжений U3 и U< приняты равными единице для упрощения последующих тригонометрических преобразований. Таким образом, на смеситель 1 поступают напряжения U и U3, на смеситель 2 — напря- жения Ug и U,. Как следует из теории преобразования частоты, на выходах смесителей имеются колебания частот, равных разности и сумме частоты входных напряжений (причем только эти составляющие, если смесители балансные). Фиьтры 8 и 9 выделяют компоненты напряжений имеющих суммарные частоты. Данные фильтры должны быть полосоВЫМИ С ПОЛОСОЙ ОТ Омцн+0)1+ Й ДО Имакст

+а Й, где о„„и а„,„.с — значения минимальной и максимальной несущих частот входных радиоимпульсов.

Выходные напряжения фильтров 8 и 9 усиливаются усилителями 11 и 12 для повышения чувствительности фазометра и обеспечения линейного преобразования в смесителе 3.

Выходные напряжения U и U< усилителей 11 и 12 равны

Ug = KU (/) соз (((О + + + Й) 1 — (>

U, = К0, (t) cos (o) + u), — 2) t.

Коэффициент К учитывает потери преобразования в смесителях 1 и 2 коэффициенты передачи фильтров 8 и 9 и коэффициенты усиления усилителей 11 и 12, Предполагается, что К в обоих каналах фазометра одинаков.

Некоторое неравенство коэффициентов К в каналах фазометра, обусловленное возможной неидентичностью узлов, не отражается на его работе.

Напряжения Uq и U< поступают на входы смесителя 3, к выходу которого подключен фильтр 10, настроенный на разностную частоту напряжений Uq и U6. Напряжение на выходе фильтра равно

U, = К,U, ЯИ,(t) cos(2Qt — у). частота которого вдвое превышает частоту опорного генератора. Деление напряжения

Uy по частоте на 2 позволяет измерять исследуемый фазовый сдвиг на частоте опорного генератора О. Напряжение первой гармоники несущей частоты на выходе делителя частоты может быть записано в виде

U =U(i)соя Ж вЂ”

2!

Напряжение на выходе опорного генератора

U, = Ucos at, Для измерения исследуемой разности фаз напряжения U8 и Ug необходимо подать на фазовый детектор, причем для получения наибольшей широкополосности и быстродействия (что в данном случае очень важно, поскольку предлагаемый фазометр предназначен для измерения разности фаз между короткими радиоимпульсами) целесообразно использовать кольцевую схему фазового детектора.

Одно из входных напряжений фазового детектора 16, снимаемое с выхода делителя частоты 15 уже имеет прямоугольную форму. Другое напряжение, с выхода опорного генератора 7, для преобразования в прямоугольную форму подается на усилитель-ограничитель

14, с выхода которого прямоугольное напряжение поступает на другой вход фазового детектора 16. Среднее значение тока в нагрузке фазового детектора будет равно

1 = — (с — 2 ), КУ где К вЂ” коэффициент, учитывающий потери в фазовом детектора и определяемый значениями выходных сопротивлений источников сигналов, сопротивлений диодов и нагрузки фазового детектора;

U — амплитуды прямоугольных напряжений на входах фазового детектора; ф — фазовый сдвиг между входными напряжениями фазового детектора в нашем случае ф — —.

2

Выходное напряжение на нагрузке фазового детектора R будет равно (+И.

Таким образом, при нулевом фазовом сдвиге U»= FUR, при изменении фазового сдвига от — 180 до +180 выходное напряжение фазового детектора линейно изменяется от 0 до 2 КУР.

Выход фазового детектора подключен к индикатору, в качестве которого может быть использован осциллограф, шкала на экране которого отградуирована в значениях сдвига фаз между входными напряжениями. При однократном воздействии радиоимпульсов целесообразно применить осциллограф с посл есвечением, При автоматических измерениях в качестве индикатора используется

425124

//7 ) /з 1-

Составитель Л. Прохорова

Техред Е. Борисова

Корректор Л. Орлова

Редактор Т. Иванова

Заказ 2678/4 Изд. № 745 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

/1зосква, /К-35, Раушская наб., д. 4;5

Типография, пр. Сапунова, 2 быстродействующий цифровой вольтметр, с выхода которого информация в виде двоично-десятичного кода поступает в ЭВМ.

Предмет изобретения

Фазометр, содержащий смесители, гетеродин, опорный генератор, фильтры, усилители, усилители-ограничители, фазовый детектор, индикатор, отличающийся тем, что, с целью измерения разности фаз радиоимпульсных сигналов как при многократном, так и при однократном воздействии, а также автоматизации измерений, фазометр снабжен двумя однополосными модуляторами и делителем частоты, причем одни из входов однополосных модуляторов подключены к выходам гетеродпна, а другие — к выходам опорного генератора, а выходы однополосных модуляторов подсоединены к смесителям, выходы которых через фильтры н усилители подключены к третьему смесителю, выход которо-о через .фильтр связан с входом одного усилителя-ограничителя, к выходу которого подключен вход делителя частоты, выходом подсоединенного к одному входу ф азового детектора, а второй вход фазового детектора связан с выходом другого усилителя-ограничителя, входом подключснного к опорному генератору, а выход фазового детектора под15 соединен к индикатору.