SU307352A1

SU307352A1 - HIGH FREQUENCY PHASOMETER

Info

Publication number: SU307352A1
Application number: SU1394009A
Authority: SU
Original assignee: В. Ф. Борисов, О. И. Гуторов, Е. Д. Колтик , С. А. Кравченко

Description

Изобретение относитс к высокочастотным фазометрам, предназначенным дл измерени фазовых сдвигов между двум синусоидальными напр жени ми в широком диапазоне частот.This invention relates to high frequency phase meters for measuring phase shifts between two sinusoidal voltages over a wide frequency range.

Известны фазометры типа Ф2-9, в которых в качестве индикатора применен стрелочный прибор, а дл настройки используетс электроннолучева трубка (ЭЛТ). Фазометры имеют два идентичных канала, каждый из которых содержит согласующий каскад, емкостный регулируемый делитель напр жени , широкополосный усилитель, смеситель, фильтр низких частот, усилитель промежуточной частоты , второй смеситель, формирователь импульсов , измерительный прибор, а также отдельный гетеродин с автоподстройкой частоты, кварцованный гетеродин и кварцевый генератор , соединенный одновременно с системой автоподстройки частоты первого гетеродина и усилителем горизонтального отклонени ЭЛТ; усилитель вертикального отклонени ЭЛТ питаетс от усилител промежуточной частоты.Phase meters of type F2-9 are known, in which a switch instrument is used as an indicator, and a cathode ray tube (CRT) is used for tuning. Phase meters have two identical channels, each of which contains a matching cascade, a capacitive adjustable voltage divider, a wideband amplifier, a mixer, a low-pass filter, an intermediate frequency amplifier, a second mixer, a pulse shaper, a measuring instrument, and a separate oscillator a local oscillator and a crystal oscillator connected simultaneously with the first oscillator frequency control system and the CRT horizontal deflection amplifier; The CRT's vertical deflection amplifier is powered by the intermediate frequency amplifier.

В фазометрах такого типа абсолютна погрешность зависит от величины фазового сдвига входных сигналов, т. е. от диапазона измерений .In phase meters of this type, the absolute error depends on the magnitude of the phase shift of the input signals, i.e., on the measurement range.

блоком фазовых задержек, выполненным из последовательно соединенных генератора опорной частоты, формировател пр моугольных импульсов, одного или нескольких, например двух, делителей частоты, формировател остроконечных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазоимпульсного детектора, причем делители частоты снабжены дешифраторами, имеюшими число выходов , равное коэффициенту делени соответствующего делител , которые с помощью переключателей через схему совпадени и затем расширитель длительности импульсов нагружены с одной стороны на вход генератора линейно измен ющегос напр жени , управл ющего усилителем горизонтального отклонени , подключенного к горизонтальным пластинам электроннолучевой трубки и с другой стороны - на вход генератора ударного возбуждени , нагруженного на один вход модул тора, выход которого соединен с модулирующим электродом электроннолучевой трубки, а другой вход модул тора соединен с выходом импульсного формировател , подключенного кa phase delay unit made of series-connected reference frequency generator, a square pulse shaper, one or several, for example, two frequency dividers, a sharpened pulse shaper, the output of which is connected to the second input of the phase-pulse detector, and the frequency dividers are equipped with decoders having a number of outputs, equal to the division ratio of the corresponding divider, which with the help of switches through the coincidence circuit and then the extender of the loading pulse duration On one side, a linearly varying voltage generator controlling a horizontal deflection amplifier connected to horizontal plates of a CRT and on the other hand on an input of a shock excitation generator loaded on one input of a modulator whose output is connected to a modulating CR electrode tube, and the other input of the modulator is connected to the output of a pulse former connected to

выходу усилител -ограничител второго канала и нагруженного, кроме того, на усилитель вертикального отклонени электроннолучевой трубки. Это позвол ет повысить точность измерени фазовых сдвигов на фиксированнойoutput of the amplifier-limiter of the second channel and loaded, furthermore, on the amplifier of the vertical deflection of the cathode-ray tube. This makes it possible to increase the accuracy of measuring phase shifts at a fixed

Ma чертеже показана функциональна схема фазометра.Ma drawing shows the functional diagram of the phase meter.

Он содержит в каждом из двух идентичных каналов I и II последовательно соединенные согласующие каскады (соответственно) / и 2; смесители 3 и 4; избирательные усилители 5 и 6; усилители-ограничители 7 и 8, переменный гетеродин Я общий дл обоих каналов, подключенный к вторым входам смесителей 3 4 и соединенный с выходом каскада 10 фазовой автоподстройки частоты, последовательно подключенного к выходу фазоимпульспого детектора 11, один вход которого соединен с выходом усилител -ограничител 7 первого капала; электропнолучевую трубку 12, а также снабжен блоком 13 фазовых задержек , состо щим из последовательно соединенных генератора 14 опорной частоты, формировател /5 пр моугольных импульсов, одного или нескольких, например двух, делителей частоты 16 и 17, формировател 18 остроконечных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазоимпульсного детектора 11, причем делители частоты 16 и 17 снабжены дещифраторами соответственно 19 и 20, имеющими число выходов, равное коэффициенту делени соответствующего делител , которые при помощи переключателей соответственно 21 и 22 через схему совпадени 23 и затем расщиритель 24 длительности импульсов нагружены с одной стороны на вход генератора 25 линейно измен ющегос напр жени , управл ющего усилителем 26 горизонтального отклонени , подключенного к горизонтальным пластинам трубки 72, и с другой стороны - на вход генератора 27 ударного возбуждени , нагруженного на один вход модул тора 28, выход которого соединен с модулирующим элетродом трубки 12, а другой вход модул тора 28 св зан с выходом импульсного формировател 29, подключенного к выходу усилител -ограничител 8 второго канала и нагруженного, кроме того, на усилитель 30 вертикального отклонени электроннолучевой трубки 12.It contains in each of two identical channels I and II series-connected matching cascades (respectively) / and 2; mixers 3 and 4; selective amplifiers 5 and 6; limiting amplifiers 7 and 8, a variable local oscillator I common to both channels, connected to the second inputs of mixers 3 4 and connected to the output of the cascade 10 phase-locked loop, connected in series to the output of the phase-pulse detector 11, one input of which is connected to the output of the amplifier-limiter 7 first dripped; an electroframe tube 12, and also provided with a phase delay unit 13 consisting of a reference frequency generator 14 connected in series, a shaper / 5 rectangular pulses, one or several, for example, two, frequency dividers 16 and 17, a shaper 18 shaper pulses, the output of which is connected with the second input of the phase-pulse detector 11, and frequency dividers 16 and 17 are equipped with decipherors, respectively 19 and 20, having a number of outputs equal to the division ratio of the corresponding divider, which by means of switching The oil springs 21 and 22, respectively, through the coincidence circuit 23 and then the pulse width extender 24 are loaded from one side to the input of the generator 25 of a linearly varying voltage controlling the horizontal deflection amplifier 26 connected to the horizontal plates of the tube 72, and from the other side to the input generator 27 of shock excitation loaded on one input of the modulator 28, the output of which is connected to the modulating electrode of the tube 12, and the other input of the modulator 28 is connected to the output of a pulse former 29 connected to the output The amplifier of the limiting amplifier 8 of the second channel and loaded, furthermore, on the amplifier 30 of the vertical deflection of the cathode ray tube 12.

Схема работает следующим образом.The scheme works as follows.

Сигналы, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, подаютс на входы согласующих каскадов 7 и 2 первого и второго каналов , с выходов которых сигналы поступают на одни входы смесителей 3 и 4, на вторые входы которых идет сигнал с переменного гетеродина 9. С выходов смесителей сигналы подаютс на избирательные усилители 5 и 6, с помощью которых производитс выделение разностной промежуточной частоты; при этом фазовый сдвиг входных сигналов переноситс на сигналы промежуточной частоты . Сигнал с выхода детектора // так управл ет каскадом 10, а через него - переменным гетеродином 9, что в моменты поступлени опросных импульсов на вход детектора мгновенное напр жение на выходе усилител -ограничител 7, поступающее на второй вход детектора 11, равно нулю.The signals, the phase shift between which must be measured, are fed to the inputs of matching cascades 7 and 2 of the first and second channels, from the outputs of which the signals go to one input of mixers 3 and 4, to the second inputs of which the signal comes from the variable local oscillator 9. From the outputs of the mixer, the signals served on selective amplifiers 5 and 6, which are used to isolate the differential intermediate frequency; the phase shift of the input signals is then transferred to the intermediate frequency signals. The signal from the detector // output controls the cascade 10 in such a way, and through it the variable local oscillator 9, that at the moments when the polling pulses arrive at the detector input, the instantaneous voltage at the output of limiting amplifier 7 arriving at the second input of detector 11 is zero.

Опросные импульсы формируютс при помощи формировател 18 остроконечных импульсов , вход щего Б блок 13 фазовых задержек , включающий генератор 14, формирователь 15, делители частоты 16 и 17, дещифраторы 19 и 20 и формирователь 18. Сигнал с генератора 14 подаетс на формирователь /5 пр моугольных импульсов, импульсы с выхода которого дел тс делител ми частотыInterrogation pulses are generated using a shaper 18 pulse generator, which is used in block B, phase delays block 13, including generator 14, driver 15, frequency dividers 16 and 17, decoding switches 19 and 20, and driver 18. The signal from generator 14 is fed to the driver / 5 rectangular pulses whose output pulses are divided by frequency dividers

16 и 17.16 and 17.

Выходы делителей частоты соединены с соответствующими входами дещифраторов 19 и 20. Количество выходов дещифратора 19 равно «-числу делени делител частоты 16.The outputs of the frequency dividers are connected to the corresponding inputs of the decipherors 19 and 20. The number of the outputs of the decipher 19 is equal to " the division number of the frequency divider 16.

Б данном случае л 4. Соответственно число (или коэффициент) делени делител частоты 17 равно т. В данном случае т 3. Число выходов дещифратора 20 также равно 3. С дещифратора 19 снимаютс импульсы с дискретностью фазового сдвига в 30°, а с дещифратора 20 - импульсы с дискретностью фазового сдвига в 120°; могут быть выбраны и другие значени , посколькуIn this case, l 4. Accordingly, the number (or ratio) of the division of the frequency divider 17 is m. In this case, m 3. The number of outputs of the decimator 20 is also 3. From the decimator 19, the pulses are removed with a phase shift resolution of 30 °, and from the decipher 20 - pulses with a phase shift of 120 °; other values may be chosen because

о I 360 ГдНabout I 360 GdN

т-пmp

Например, при т п 6 дискретность фазового сдвига 10°.For example, when m is n 6, the phase resolution is 10 °.

Обща фазова задержка импульса, снимаемого с схемы совпадени , вычисл етс по формулеThe total phase delay of the pulse removed from the coincidence circuit is calculated by the formula

° (n-lm + T.in)° (n-lm + T.in)

о about

т-пmp

где i может принимать значени от О до п-1; / - может принимать значени от О до т-1; Ягп - положение переключател Яи на /-том выходе дещифратора 19; Щт - положение переключател Ят на /-том выходе дещифратора 20.where i can be from O to n-1; / - may be from O to t-1; Yagp - the position of the switch Yai on the / -th output of the decipheror 19; Cmt - the position of the switch Yat on the / -th output of the decipher 20.

Например, при m n 6 с дешифратора 19 снимаютс импульсы, задержанные дискретно через 10°, а при помощи дещифратора 20- импульсы с делител частоты 17 с дискретнойFor example, with m n 6, pulses 19, discretely delayed after 10 °, are removed from the decoder 19, and pulses from frequency divider 17 with discrete

задержкой в 60°. Импульсы с фазовой задержкой , снимаемые со схемы совпадени 23 и завис щие по фазе от положени переключателей 21 и 22, подаютс на расщиритель 24 импульсов, генераторы 25 и .27 и модул торa delay of 60 °. Phase delay pulses, removed from the coincidence circuit 23 and phase dependent on the position of the switches 21 and 22, are applied to a pulse multiplier 24, oscillators 25 and .27, and a modulator

28. Пилообразное напр жение, начало которого совпадает со времени с передним фронтом импульса, снимаемого со схемы совпадени 23, усиливаетс усилителем 26 и подаетс на горизонтальную развертку трубки 12. В моменты перехода через нуль напр жени , снимаемого с усилител -ограничител 8 второго канала импульсным формирователем 29, формируютс короткие импульсы, поступающие на модул тор 28 и усилитель 30, которым они28. A sawtooth voltage, the beginning of which coincides with the time of the leading edge of the pulse removed from the coincidence circuit 23, is amplified by the amplifier 26 and fed to the horizontal scan of the tube 12. At the time of zero crossing, the voltage removed from the limiting amplifier 8 of the second channel is pulsed shaper 29, short pulses are generated to the modulator 28 and amplifier 30, with which they

усиливаютс и подаютс на вертикальное отклонение трубки 12. Импульсы, снимаемые с модул тора 28, подаютс на модул торный электрод трубки 12 дл подсветки. Таким образом, в первом канале осуществфазе , а фазовый сдвиг измер етс как сум:,1а дискретной задержки и остатка, вы вл емого при помощи ускоренной развертки, так как он попадает в фазовый интервал пилообразного напр жени развертки в соответствии с импульсом с выхода схемы совпадени 23, обеспечивающим необходимый сектор измерени . При этом искомый фазовый сдвиг равенamplified and supplied to the vertical deflection of the tube 12. Pulses removed from the modulator 28 are fed to the modulator electrode of the tube 12 for illumination. Thus, in the first channel, the phase is shifted, and the phase shift is measured as a sum: 1a discrete delay and the remainder detected by the accelerated sweep, as it falls into the phase interval of the swept voltage of the sweep circuit. 23 providing the necessary measurement sector. In this case, the desired phase shift is equal to

нзм + + Способ измерени , реализованный в описываемом приборе, снижает погрешность измерени в тп раз. Теоретические расчеты показывают , что высокочастотные фазометры, построенные по такой схеме, обеспечивают измерение фазовых сдвигов в широком диапазоне частот с погрешностью не более 0,1 - 0,2°.Nzm + + The measurement method implemented in the described instrument reduces the measurement error by a factor of three. Theoretical calculations show that high-frequency phase meters constructed according to this scheme provide measurement of phase shifts in a wide frequency range with an error of no more than 0.1 - 0.2 °.

Предмет изобретени Subject invention

Высокочастотный фазометр, содержащий в каждом из двух идентичных каналов последовательно соединенные согласующий каскад, смеситель, избирательный усилитель, усилитель-ограничитель , переменный гетеродин, общий дл обоих каналов, подключенный к вторым входам указанных смесителей и соединенный с выходом каскада фазовой автоподстройки частоты, последовательно подключенного к выходу фазоимпульсного детектора, один вход которого соединен с выходом усилител -ограничител первого канала, электроннолучевую трубку, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени фазовых сдвигов на фиксированной промежуточной частоте, онHigh-frequency phase meter, containing in each of two identical channels series-connected matching stage, mixer, selective amplifier, amplifier-limiter, variable local oscillator common to both channels, connected to the second inputs of these mixers and connected to the output of the phase-locked loop stage connected in series to the output of the phase-pulse detector, one input of which is connected to the output of the amplifier of the first channel limiter, an electron-beam tube, characterized in that , in order to improve the accuracy of measuring phase shifts at a fixed intermediate frequency, it

снабжен блоком фазовых задержек, выполненным из последовательно соединенных генератора опорной частоты, формировател пр моугольных импульсов, одного или нескольких, например двух, делителей частоты, формировател остроконечных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазоимпульсного детекотора, причем делители частоты снабжены дешифраторами, имеющими число выходов, равное коэффициенту делени соответствующего делител , которые с помощью переключателей через схему совпадени и затем расширитель длительности импульсов нагружены с одной стороны на вход генератора линейно измен ющегос напр жени , управл ющего усилителем горизонтального отклонени , подключенного к горизонтальным пластинам электроннолучевой трубки, а с другой стороны - на вход генератора ударного возбун дени , нагруженного на один вход модул тора , выход которого соединен с модулирующим электродом электроннолучевой трубки, а другой вход модул тора соединен с выходом импульсного формировател , подключенного к выходу усилител -ограничител второго канала и нагруженного, кроме того, на усилитель вертикального отклонени электроннолучевой трубки.equipped with a phase delay unit made of a series-connected reference frequency generator, a square pulse shaper, one or more, for example, two frequency dividers, a sharpened pulse shaper, the output of which is connected to the second input of the phase-pulse detector, and the frequency dividers are equipped with decoders having a number of outputs equal to the division ratio of the corresponding divider, which with the help of switches through the coincidence circuit and then the duration extender pulse They are loaded from one side to the input of the generator of linearly varying voltage, controlling the horizontal deflection amplifier connected to the horizontal plates of the cathode ray tube, and from the other side to the input of the generator of shock exciter loaded on one input of the modulator whose output is connected to the modulating electrode of the electron-beam tube, and the other input of the modulator is connected to the output of a pulse shaper connected to the output of the second channel amplifier limiting device and loaded, except for Wow, the amplifier vertical deflection cathode ray tube.