JPH0450543Y2 - - Google Patents

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JPH0450543Y2
JPH0450543Y2 JP1985132633U JP13263385U JPH0450543Y2 JP H0450543 Y2 JPH0450543 Y2 JP H0450543Y2 JP 1985132633 U JP1985132633 U JP 1985132633U JP 13263385 U JP13263385 U JP 13263385U JP H0450543 Y2 JPH0450543 Y2 JP H0450543Y2
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents
    • G01R25/06Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents employing quotient instrument

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、電波を交換した電気信号や光信号の
位相差さらには被測定物の位相特性を測定する位
相測定装置に係わり、特に校正機能付の位相測定
装置に関する。
〔従来の技術〕
第6図は位相測定装置の構成図である。同図に
おいて1は被測定物であつて、この被測定物1に
は可変周波数信号発生器2の出力信号が加えら
れ、通過した周波数信号がミキサ3に送られる。
また、可変周波数信号発生器2の出力信号は直接
一方のミキサ4に送られている。これらミキサ
3,4は、局部発振器5からの局部周波数信号が
加えられ所定の周波数で混合して低周波数信号と
して出力されている。そして、これら低周波数信
号はそれぞれフイルタ6,7を通過して中間周波
数信号として位相検波器8に送られ、この位相検
波器8により各中間周波数の位相差信号が出力さ
れる。この位相差信号は可変増幅器9を介して
A/D(アナログ/デイジタル)変換器10によ
りデイジタル化されて主制御回路11に送られ
る。かくして、この主制御回路11によつて被測
定物1により生じる位相差つまり被測定物の位相
特性が表示器12に表示される。
ところで、上記装置では特に位相検波器8は温
度変化によりゲイン(出力ゲイン)が変化するの
でこれを修正するための校正が行なわれている。
従来は次の2つの方法で校正が行なわれている。
すなわち、 第1の方法は、被測定物1に代わつて予め位
相特性(位相量)が既知の基準位相器、例えば
基準ケーブルが接続される。そして、主制御回
路11により可変周波数発生器2の出力周波数
を第7図に示すように任意に比較的狭い周波数
帯1〜2を選んで変化させ、これら各周波数
1,2での位相検波器8から出力される位相差
信号によつて位相差の違いΔφ1を求める。そう
して、この位相差の違いΔφ1が基準ケーブルに
より定められる所定位相量値(周波数対位相量
値)に等しくなるように可変増幅器9の増幅度
を調節して校正する。
次に第2の方法は、第8図に示すように可変
周波数発生器2の出力周波数を順次変化させて
このときの位相差360°と0°とにおける位相の差
Δφ2つまり最大値と最小値との差を測定し、こ
の測定結果から可変増幅器9の増幅度を調節し
て校正する。なお、この方法では被測定物1の
代わりに基準ケーブルを用いなくともよい。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら上記のでは基準ケーブルを用い
るため、この基準ケーブルは価格が高いうえに温
度変化などにより位相特性が変化するという欠点
をもつている。このため、校正時の環境条件を一
定に保つ必要がある。一方、では温度の影響は
無くなるが次の問題が生じる。つまり、位相差が
それぞれ360°と0°とにおける位相差の違いΔφ2に
よつて校正するが、これら位相差での位相検波器
8から出力される各位相差信号は不安定状態にあ
るため正確な校正は困難である。つまり、位相差
360°ないし0°に限りなく近付けることは出来る
が、位相差360°および0°に確実に合わせることは
不可能である。たとえ任意の周波数3,4におけ
る位相差の違いφaを測定しても、このφaの基準
となる値が不明なので校正は不可能である。した
がつて、上記各方法では正確に校正することが困
難である。
そこで本考案は、上記問題点を解決するために
環境条件に影響されず自動的に高精度な感度の校
正ができる位相測定装置を提供することを目的と
する。
〔問題点を解決するための手段〕
本考案は、可変周波数発生器からの第1の周波
数信号と可変周波数発生器から直線性の良好な周
波数対位相特性をもつた基準位相器を通つた第2
の周波数信号とを受けて検波し位相差信号が出力
する位相検波器を有する位相測定装置において、
可変周波数発生器の出力周波数を変化させて位相
差2πの整数倍にあたる各周波数での各位相差信
号を受けて基準位相器に対する第1の周波数対位
相差比を求める第1の位相比演算部と、比較的狭
い周波数帯で可変周波数発生器の出力周波数を可
変させこの周波数帯における上限および下限周波
数での各位相差信号を受けて第2の周波数対位相
差比を測定して求める第2の位相比演算部と、前
記第1と第2との周波数対位相差比を比較して測
定された第2の周波数対位相差比が第1の周波数
対位相差比よりも小さい場合は位相差信号を増幅
する可変増幅器の増幅度を前記第1の周波数対位
相差比と同じになるように高くし、大きい場合は
低く調整する校正部を備えて上記目的を達成しよ
うとする位相測定装置である。
〔作用〕
本考案は、上記手段を備えたことより位相差
2πの整数倍にあたる各周波数での各位相差で求
められた第1の周波数対位相比と、比較的狭い周
波数帯で求められた第2の周波数対位相差比とが
比較され、この比較の結果、第2の周波数対位相
差比が第1の周波数対位相差比よりも小さい場合
は位相差信号を増幅して第1の周波数対位相差比
と同じになるように前記可変増幅器の増幅度を高
くし、大きい場合は逆に低く調整するようにな
る。
〔実施例〕
以下、本考案の一実施例について図面を参照し
て説明する。なお、第6図と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略する。第1図は
位相測定装置の構成図である。さて、本装置では
被測定物に代わつて直線性の周波数対位相特性を
もつた基準位相器20が接続される。なお、この
基準位相器20は予め周波数対位相特性が既知で
なくてもよい。21は制御演算回路であつて、こ
れはA/D変換器10からのデイジタル化された
位相差信号を受けて位相差を表示器12に表示さ
せる機能の他の特に次のような機能をもつてい
る。すなわち、第2図に示すように可変周波数発
生器2の出力周波数を変化させて位相差2πの整
数倍にあたる各周波数でのデイジタル化された各
位相差信号を受けて基準位相器20に対する第1
の周波数対位相差比Rを求める第1の位相比演算
部21−1と、比較的狭い周波数帯で可変周波数
発生器2の出力周波数を可変させこの周波数帯に
おける上限および下限周波数でのデイジタル化さ
れた各位相差信号を受けて第2の周波数対位相差
比R′を求める第2の位相比演算部21−2と、
これら第1と第2との周波数対位相差比R,
R′を比較し、この比較結果、第2の周波数対位
相差比R′が第1の周波数対位相差比Rよりも小
さい場合は可変増幅器9の増幅度を高くし、大き
い場合し可変増幅器9の増幅度を低く調整する校
正部21−3とから構成されている。22は記憶
回路である。
次に上記の如く構成された装置の動作について
説明する。制御演算回路21から可変周波数発生
器2に指令が発生されて可変周波数発生器2は例
えば第3図に示すように周波数10の信号を出力
する。この出力信号は直接ミキサ4に第1の周波
数信号として送られるとともに、基準位相器20
を通つて第2の周波数信号として別のミキサ3に
送られる。これらミキサ3,4はそれぞれ入力し
た信号を局部発振器5からの局部周波数信号によ
り混合し低周波信号としてフイルタ6,7を通し
て位相検波器8に送る。かくして、この位相検波
器8により検波が行なわれて第1と第2との位相
差を示す位相差信号Qが出力され、この信号Qが
可変増幅器9を通りA/D変換器10によりデイ
ジタル化されて前記演算回路21に送られる。こ
の制御演算回路21は、取込んだデイジタルの位
相差信号から位相差φ10を求めこれを記憶回路2
2に記憶する。なお、このときの出力周波数10
も記憶回路22に記憶される。次に可変周波数発
生器2の出力周波数を高く可変して位相検波器8
から出力される位相差信号Qのレベルが出力周波
数10のときの位相差信号Qのレベルと同一とな
るまでつまり位相差が360°になる周波数だけ可変
する。そして、再び位相差信号Qのレベルがφ10
となつたときの可変周波数発生器2の出力周波数
11を記憶回路22に記憶する。以上の動作終了
後、第1の位相比演算部21−1により単位周波
数変化あたりの位相変化を示す第1の周波数対位
相差比Rが演算により求められる。つまり、第1
の周波数対位相差比Rは、 R=360°/(11−10) ……(1) である。
次に第4図に示すように任意の出力周波数12
を可変周波数発生器2に設定し、この出力周波数
12のときに位相検波器8から出力される位相差
信号Qのデイジタル化された信号φ12を記憶回路
22に記憶する。そして、再び可変周波数発生器
2の出力周波数を変化させる。ただし、このとき
の周波数変化は位相差360°に対応する周波数帯よ
りも比較的狭い周波数帯で変化させる。そこで、
その出力周波数が13であればこのときに位相検
波器8から出力される位相差信号Qのデイジタル
化された信号を記憶回路22に記憶する。つまり
位相差φ13が記憶される。この後、第2の位相比
演算部21−2により第2の周波数対位相差比
R′が求められる。つまり、第2の周波数対位相
差比R′は、 R′=(φ13−φ12)/(13/12) ……(2) である。
以上のように各周波数対位相差比R,R′が求
められると、校正部21−3によりこれら周波数
対位相差比R,R′が比較される。この比較の結
果、第2の周波数対位相差比R′が第1の周波数
対位相差比Rよりも小さい場合は可変増幅器9の
増幅度を高く設定し、大きい場合は可変増幅器9
の増幅度を低く設定する。なお、各周波数対位相
差比R,R′が一致しない場合は、第5図に示す
ように位相差信号Aを校正後のものとし、位相差
信号Bを校正前のものとすると、第1の周波数対
位相差比Rは位相差信号Aの傾斜を示し、第2の
周波数対位相差比R′は位相差信号Bの傾斜を示
すことになる。したがつて、可変増幅器9の増幅
度の調整が連続して行なわれてRとR′とが一致
したときが校正終了となる。
このように上記一実施例においては、直線性の
良好な周波数対位相特性をもつた基準位相器20
を接続し、位相差360°の各出力周波数で求められ
た第1の周波数対位相差比Rと、比較的狭い周波
数帯で求められた第2の周波数対位相差比R′と
が比較され、この比較の結果、第2の周波数対位
相差比R′が第1の周波数対位相差比Rよりも小
さい場合は位相差信号Qを増幅する可変増幅器9
の増幅度を高くし、大きい場合は低く調整する構
成としたので、基準位相器20として直線性が良
ければ周囲にの温度変化があつてもこれに影響さ
れず自動的に校正ができる。特に位相差360°と0°
とにおける位相差信号Qを確実に捕えることがで
き、かつこの位相差を捕えるときの位相差信号Q
レベルは任意に選択できるので、容易に精度の高
い校正ができる。また、従来のように高価な基準
ケーブルを使用しなくてもよく安価となる。
なお、本考案は上記一実施例に限定されるもの
ではない。例えば、第1の周波数対位相差比Rを
求める場合、第3図に示すように出力周波数10
から位相差360°×nに相当する出力周波数nを測
定しても良い。この場合比Rは、 R=360°×n/(n−10) ……(3) として演算することになる。
なお、この基準位相器を位相特性が未知の被測
定物に置き換えて被測定物の位相を測定する。
〔考案の効果〕
以上詳記したように本考案によれば、環境条件
に影響されず自動的に高精度な校正ができる位相
測定装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案に係わる位相測定装置の一実施
例を示す構成図、第2図は本考案装置の制御演算
回路の機能ブロツク図、第3図ないし第5図は本
考案装置の校正作用を説明するための図、第6図
は位相測定装置の構成図、第7図および第8図は
従来における校正方法を説明するための図であ
る。 2……可変周波数発生器、3,4……ミキサ、
5……局部発振器、6,7……フイルタ、8……
位相検波器、9……可変増幅器、10……A/D
変換器、12……表示器、20……基準位相器、
21……制御演算回路、22……記憶回路、21
−1……第1の位相比演算部、21−2……第2
の位相比演算部、21−3……校正部。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 周波数対位相特性が所定の値の基準位相器20
    と;この基準位相器に周波数信号を出力する可変
    周波数発生器2と;前記基準位相器の入力信号と
    出力信号との位相差を検出する位相検波器8と;
    この位相検波器から出力される位相差信号を増幅
    する可変増幅器9と;前記可変周波数発生器の出
    力周波数を変化させて前記可変増幅器からの位相
    差信号が同一になる周波数を位相差2πの整数倍
    にあたる周波数とし、前記基準位相器に対する第
    1の周波数対位相差比を求める第1の位相比演算
    部21−1と;前記2πの整数倍にあたる周波数
    の間隔より狭い2つの周波数12,13における前
    記可変増幅器からの各位相差信号を受けて第2の
    周波数対位相差比を求める第2の位相比演算部2
    1−2と;前記第1および第2の周波数対位相差
    比を比較し、前記第2の周波数対位相差比が前記
    第1の周波数対位相差比と同一になるように前記
    可変増幅器の増幅度を調整する校正部21−3と
    を具備し、前記基準位相器を被測定物に交換して
    被測定物の位相を測定することを特徴とする位相
    測定装置。
JP1985132633U 1985-08-30 1985-08-30 Expired JPH0450543Y2 (ja)

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