CN2048977U

CN2048977U - 线性比相仪

Info

Publication number: CN2048977U
Application number: CN 89202960
Authority: CN
Inventors: 周渭
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 1989-03-15
Filing date: 1989-03-15
Publication date: 1989-12-06

Abstract

本实用新型涉及一种线性比相仪。

该比相仪的特点是采用了数字式双谐波混频器的方案。整个电路包括两输入通道，一公共振荡器，分频器、两谐波混频器和线性鉴相器。测量精度高，线性度好，且鉴相精度不受输入频率信号频率标称值高低的影响。是一种用于相位变化检测的高精度测量仪器。

Description

本实用新型涉及无线电测量领域，特别是一种线性比相仪。

线性比相仪是用于频标比对，相位变化检测的高精度仪器。目前，已有技术在解决相位比对问题时，有的采用门电路或集成电路触发器对两个比对信号直接鉴相，如美国HpK34－59991A比相仪说明书就是这种，这种方案存在着线性度差、调整不便和在高频下比相时有“死区”及非线性现象的缺陷。美国3.986，113专利采用双混频器幅相检波的方案，虽说对线性度和“死区”有所改善，但仍存在着比相器的测量精度与频率标称值相关和低频比相精度低以及辅助公共振荡器频率在不同比相频率值时必须作不同的更改的不足。

本实用新型的目的，在于避免上述已有技术的不足之处而提供一种线性度好，操作方便，且在不同输入比对频率下能归一化给出高的测量精度的线性相位比对器。

实现本实用新型目的主要特征是采用了数字式双谐波混频器相位差的方案整个电路包括三个通道和一个线性鉴相器，其中两输入信号通道相同，分别由放大整形电路连接可调分频器，可调分频器的输出端连接数字式谐波混频器所构成。高频振荡通道是由高频公共振荡器连接可调式分频器，可调式分频器的输出再连接到两输入通道的双谐波混频器中，构成高频振荡通道。基准信号f_o（t）与被测信号f_x（t）分别连接到两通道的放大整形电路，将其整形为脉冲波，该脉冲波输入到可调分频器，可调分频器除了不分频外，还进行10分频，或100分频，分频的目的是适应较低比相精度的情况，经可调分频器后的两输入信号再输入到数字式谐波混频器。由高频公共振荡器输出的振荡脉冲f_c（t）通过可调分频器不分频、10分频或100分频也连接到双谐波混频器，分别与基准信号f_o（t）和被测信号f_x（t）的谐波进行混频，再由谐波混频器输出两个差拍信号，送到线性鉴相器进行鉴相，其输出电压代表两差拍信号的相位相对变化。

设公共振荡器的频率为：

f_c（t）＝F（t）－△F（t） ①

两路比对信号的频率值分别为：

f_o（t）＝F（t）／m ②

f_x（t）＝F（t）／n＋△f（t） ③

其中，m，n为正整数，m与n可以相等也可以不等。

f_c（t）分别与f_o（t）的m次谐波和f_x（t）的n谐波混频后得到的两差拍信号为：

f_拍1（t）＝△F（t） ④

f_拍2（t）＝n△f（t）＋△F（t） ⑤

两差拍信号之间的相位差φ_拍（t）为：

φ_拍（t）｜^t _o＝2π∫^t _o（n△f（t）＋△F（t））dt＝2π∫^t _o△F（t）dt

＝2π∫^t _on△f（t）dt＝nφ（t）｜^t _o

因两信号通道完全对称所以

φ_拍（t）＝nφ（t） ⑥

该相位差反映了被测信号f_x（t）相对基准信号f_o（t）的相位变化结果，也反映了显示值倍增了n倍，而与公共振荡器f_c（t）的变化没有关系。这样既免除了公共振荡器自身频率系统误差和随机误差对测量的影响，又提高了比对精度。

本实用新型由于使用了谐波混频器及有意偏调10MHz数KHz的公共振荡器，当输入信号是10MHz的分数频率时，其鉴相相当于在高于输入信号n倍的10MHz上进行，因此鉴相精度相对于f_x（t）倍增了n倍。随着n值的不同，倍增的结果也不一样，由此可把不同的比对频率（符合（2）、（3）式）归一化到相当于f_c（t）整数部分频率的情况下进行鉴相，所以鉴相的精度不受输入频率信号频率标称值高低的影响。此外，由于谐波混频器输出的差拍信号是在较低的频率下鉴相，因此可在输入频率值较高的情况下获得良好的线性度。仪器中设置10分频器和100分频器可以适应中、低精度的对比情况，它们的加入分别获得等效1MHz或100KHz的鉴相。

以下结合附图对本实用新型的结构作进一步详述。

图1是本实用新型的方框图。

图2是本实用新型的线路图。

图2中三极管BG₁，反向器IC₁与三极管BG₂，反向器IC₈及外围电阻R、电容C和二极管D分别构成两条输入信号通道的放大整形电路。集成电路IC₂，IC₃，IC₆，IC₇，IC₉，IC₁₀分别构成三条通道的10分频或100分频可调分频器。D触发器IC₄与IC₁₁分别构成两个数字式谐波混频器。集成反相器IC₅与晶体J及外围元件R、C构成高频公共振荡器。开关K_3×3分别为三条通道中不分频、10分频或100分频信号分别送入D触发器IC₄与IC₁₁的连接开关。集成电路IC₁₂是一个JK触发器，构成线性鉴相器。集成运放IC₁₃与外围元件R、C构成输出放大器。两输入信号通道的放大整形电路中，反相器IC₁与IC₈的输出端分别连接到十分频器IC₂与IC₉的CP₁端。十分频器IC₂，IC₃与IC₉、IC₁₀分别经过开关K_3×3连接到D触发器IC₄，IC₁₁的CP端。集成反相器IC₅的输出端连接到十分频器IC₆的CP₁端，IC₅输出及十分频器IC₆，IC₇分别通过开关K_3×3连接到D触发器IC₄与IC₁₁的D端。两触发器的Q端分别连接到JK触发器IC₁₂的CP₁和CP₂端。IC₁₂的Q端连接到放大器IC₁₃的输入端，由IC₁₃的输出反映了两输入信号的相位差。

本实用新型的数字式谐波混频器可用D触发器也可用分离元件。线性鉴相器可用JK触发器也可用门电路组成。可调分频器可用一只十分频器也可用多个十分频器。

Claims

1、一种线性比相仪，包括两条输入信号通道，一条高频振荡通道和线性鉴相器，其特征在于两输入信号通道相同，分别由放大整形电路连接可调分频器，可调分频器的输出端连接数字式谐波混频器所构成，高频振荡通道是由高频公共振荡器连接可调分频器，可调分频器的输出端连接到两个谐波混频器的另一端，基准信号fo(t)和被测信号fx(t)分别与公共振荡频率fc(t)进行谐波混频，其输出的两个差拍信号连接到线性鉴相器。

2、根据权利要求1所述的比相仪，其特征在于三条通道的可调分频器相同，并通过转换开关K连接到数字式谐波混频器。

3、根据权利要求1所述的比相仪，其特征在于数字式谐波混频器是由D触发器构成，可调式分频器IC₂、IC₃与IC₉、IC₁₀的输出端分别连接到D触发器IC₄与IC₁₁的CP端，可调式分频器IC₆、IC₇的输出端连接到两D触发器IC₄与IC₁₁的D端，两触发器的Q端连接到线性鉴相器 IC₁₂的输入端。