SU1164623A1 - Устройство дл измерени разности фаз двух когерентных сигналов - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ ДВУХ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАШВ , содержащее последовательно соединенные первый и второй фазовые манипул торы, детектор, полосовой фильтр, синхронньй детектор, фильтр нижних частот и осциллограф, а также генератор пр моугольных импульсов и первый делитель частоты, генератор СВЧ и исследуемый четырехполюсник , выход первого делител  частоты соединен с модулирующим входом второго фазового манипул тора, а вход с модулирующие входом первого фазового манипул тора и гетеродинным вхо--. дом синхронного детектора, о т л ичающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений разности фаз и затухани , вносимых исследуемым четырехполюсником на СВЧ, в него введены первый и второй амплитудные манипул торы, перва , втора , треть  и четверта  лини  задержки, а также второй делитель частоты, причем вход первого амплитудного манипул тора соединен с выходом генератора. СВЧ, выход через первую линию задержки соединен с исследуемым четырехпохпосником, а через третью линию задержки - с входом детектора, вход второй линии задержки соединен с исследуемым четырехполюсником , а выход - с входом первого фазового манипул тора, вход второ (Л го амплитудного манипул тора соедис нен с выходом генератора пр моугольных импульсов, выход - с входом первого делител  частоты, выход генератора пр моугольных импульсов сое . динен также с входом второго делител  частоты, выход которого соедио нен с модулирующим входом первого амплитудного манипул тора и через четвертую линию задержки - с входом О) синхронизации осциллографа и модулик рующим входом второго амплитудного со манипул тора.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть исполь зовано дл  измерени  в одном канале разности фаз и затухани  исследуемо го сигнала. Известно устройство, реализующее способ измерени  разности фаз двух когерентных сигналов, содержащее частотно-избирательную цепь, подклю ченную к последовательно соединенны детектору, фильтру и осциллографу ГО Данное устройство обладает низко точностью измерени . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  устройство дл  измерени  разности фаз двух когерентных сигналов, состо щее из последовательно соединенных генератора СВЧ, исследуемого четырехполюсника, первого и второго фазовых манипул торов, детектора, полосового фильтра, синхронного детектора, фильтра нижних частот и осциллографа, а также генератора пр моугольных импульсов и делител  частоты, причем выход генератора СВ соединен также с детектором, выход генератора пр моугольного импульсов соединен с модулирующим входом первого фазового манипул тора , делителем частоты и гетеродинным входом синхронного детектора, выход делител  частоты соединен с модулиру ющие входом второго фазового манипул тора Г23. В известном устройстве первый фазовый манипул тор и генератор СВЧ не могут быть идеальньми -с точки зрени  согласовани  с СВЧ-кабел ми в диапазоне частот. Это приводит к существованию отраженных волн от первого фазового манипул тора и генератора СВЧ и, соответственно, к погрешност м рассогласовани , кото рые растут при- увеличении частоты и достигают дес ти и более процентов. Цель изобретени  - увеличение точности измерени  разности фаз и за тухани , вносимых исследуемым четырехполюсником на- СВЧ. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  измерени  разности фаз двух когерентных сигналов содержащее последовательно соединенные первый и второй-фазовые манипул торы , детектор, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот и осциллограф, а также генера 232 тор пр моугольных импульсов, первый делитель частоты, генератор СВЧ и исследуемый четырехполюсник, выход первого делител  частоты соединен с модулирующим входом второго фазового манипул тора, -а вход - с модулирующим входом первого фазового манипул тора и гетеродинным входом синхронного детектора, введены первый и второй амплитудные манипул торы, перва , втора , треть  и четверта  линии задержки и второй делитель частоты, причем вход первого амплитудного манипул тора соединен -с выхоДом генератора СВЧ, выход через первую линию задержки соединен с исследуемым четырехполюсником, а через третью линию задержки - с входом детектора, вход второй линии задержки соединен с исследуемым четырехполюсником , а выход - с входом первого фазового манипул тора - вход второго амплитудного манипул тора соединен с выходом генератора пр моугольных импульсов, а выход - с входом первого делител  частоты, выход генератора пр моугольных импульсов соединен также с входом второго делител  частоты, выход которого соединен с модулирующим входом первого амплитудного манипул тора и через четвертую линиюзадержки с входом синхронизации осциллографа и модулирующим входом второго амплитудного манипул тора. На чертеже приведена структурна  схема-устройства. Устройство содержит генератор 1 СВЧ, первый амплитудный манипул тор 2, первую линию 3 задержки, исследуемый четырехполюсник 4, вторую линию 5 задержки, первый 6 и второй 7 фазовые манипул торы, детектор 8, полосовой фильтр 9, синхронный детектор Ю, фильтр 11 нижних частот, осциллограф 12, третью линию 13 задержки, генератор 14 пр моугольных импульсов, второй амплитудный манипул тор 15, первый делитель 16 частоты, четвертую линию 17 задержки и второй делитель 1 8 частоты, причем выход первого делител  16 частоты соединен с модулирующим входом второго фазового манипул тора 7, а вход - с модулирующим входом первого фазового манипул тора 6 и гетеродинным входом синхронного детектора 10. Первый и второй фазовые манипул торы 6 и 7, детектор 8, полосовой фильтр 9, син-. кронный детектор 10, фильтр 11 нижних частот и осциллограф 12 соединены последовательно. Вход первого амплитудного манипул тора 2 соединен с выходом генератора 1 СВЧ, выход через первую линию 3 задержки соединен с исследуемым четырехполюсником 4 выход которого через вторую линию 5 задержки соединен с входом первого фазового манипул тора 6. Вход второго амплитудного манипул тора 15 соединен с выходом генератора 14 пр моугольных импульсов, а.ВЫХОД- с входом первого делител  16 частоты. Выход генератора 14 пр моугольных импульсов соединен с входом второго делител  18 частоты, выход которого соединен с модулирующим входом первого амплитудного манипул тора 2 и через четвертую линию 17 задержки с входом синхронизации осциллографа 12 и модулирующим входом второго амплитудного манипул тора 15. Выход амплитудного манипул тора 2 соединен через линию 13 задержки с входом детектора 8.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал от амплитудного манипул тора 2 поступает на исследуемый четырехполюсник 4 в ввде радиоимпульсов . Через некоторое врем , необходимое дл  протекани  переходных процессов в четырехполюснике 4, форму сигнала в радиоимпульсе можно считать синусовдальной в некотором интервгше времени t,-t. , меньшим длительности I

радиоимпульса.

Поскольку при измерении сигнал проходит через первую линию 3 задержки , исследуемый четырехполюсник 4 и вторую линию 5 задержки, то волна, отраженна  от амплитудного манипул тора 2, и волна, отраженна  от перво го фазового манипул тора 6, задерживаютс  лини ми 3 и 5 задержки соотвественно . Волна, отраженна  от детектора 8, задерживаетс  линией 13 задержки . Таким образом, на детекторе 8 некоторое врем  имеютс  манипулированное и опорное напр жени  падающих .волн, поскольку волны, переотраженны от второго и первого фазовых манипул торов 6 и 7, складываютс  с опорно волной и  вл ютс  дл  данной частоты посто нными, несколько измен ющими падающую волну.

Поскольку в устройстве индикаци  результатов измерений производитс  только во врем  наличи  на детекторе 8 напр жений только падающих волн то независимо от рассогласовани  фазового манипул тора 6 с линией 5 задержки , детектора 8 с линией 13 задержки и амплитудного манипул тора 2 с лини ми 3 и 13 задержки полностью применим расчет дл  случа  идеально согласованных узлов известного устройства .

Сигнал на выходе исследуемого . четырехполюсника 4 (u)t+ If;), где А - амплитуда СВЧ-генератора 1

на входе четырехполюсника 4 Kj, - коэффициент, характеризующий затухание четырехполюсника 4j

Чх фазовый сдвиг, вносимый четырехполюсником 4.

Дл  измерени  фазового сдвига когерентных сигналов V. и V2 сигналы V. и V одновременно манипулируютс  по амплитуде и пропускаютс  через две одинаковые линии задержки с временем задержки,, большим или равным удвоенной длительности радиоимпульсо Затем радиоимпульсы, полученные из. сигнала V ,пропускают через первый фазовый манипул тор 6, который в момент прохождени  радиоимпульса принимает дискретные фазовые состо ни  О и 180°как минимум по два раза. Затем этот сигнал пропускают через вто,рой фазовый манипул тор 7, которы при прохождении радиоимпульса принимает дискретные фазовые состо ни  О и минимум по одному разу на каждые два дискрета первого ефазового магипул тора 6. Затем после сложени 

с опорным радиоимпульсом сигнала V суммарный сигнал детектируетс  детектором 8. Амплитудный манипул - . тор 15 обеспечивает выключение управлени  фазовыми манипул торами 6 и 7 на врем , необходимое дл  затухани  отраженных волн. На СВЧ радиоимпульс может содержать более тыс чи колебаний , после прохождени  первых двухсот колебаний форму сигнала можно с точностью, превышающей погрешности прибора, считать синусоидальной. Сигаал на выходе первого фазового манипул тора 6 можно записать дл  рассматриваемого промежу-тка времени ,Cos(u)t +V при дискрете О и -KxAoCo8(u)t+4,,) при дискрете 1801 Сигналы а выходе второг го манипул тора 7 с учетом что на него не поступает си АО Cos уА „Cos (u),jt+ifx ) при дискретах 0; О, А CosuJot-KxA(,iJos(tJ,t + ii) при дискретах 180; О, AoCosWot-i-KxAeSin(uJot+4x) при дискретах 0; 90° ApCos u)ot-K AoSin(u)ot+ Ч) при дискретах 180; 90. Амплитуда сигнала на вых тектора 8. YA 2+Ao K/+2A, при дискретах 0; О, 1 ,2K,,Cos4;, при дискретах 180; О, T/A/+A K/-b2A,K,Sin,, при дискретах 0; 90, ,2-HA,2V-2A/KxSin4x при дискретах 180; 90. Сигнал На выходе детекто после полосового фильтра 9 не пропускает посто нную со щую и частоту случа коэффициент делени  делител тоты равен 2: 2А/К Cos Чх дл  дискрета 0; О, 2А, дл  дискрета 180; О, 2Ae KxSin fx дл  дискрета 0; 90, -2Ао2к дл  дискрета 180; 90. Если коэффициент делени  делител , 16 частоты больше, 4eNi 2 (например 8 или 16), то значени  косинусов повтор ютс  большее число раз и значени  синусов провтор ютс  большее число раз. На выходе синхронного детектора 10 имеютс  импульсы, соответствующие одному из дискретов первого фазового манипул тора 6: либо дл  О, либо дл  180 в зависимости от того, срабатывает ли первый фазовый манипул тор 6 по наличию управл ющего напр жени  ипи по его отсутствию; при срабатывании по наличию.сигнал на выходе синхронного детектора 10 a 2A 2Kj Cos4;j дл  дискрета О, b 2Ao2K sin4 дл  дискрета 90. Из полученного конечного выражени  ввдно, что фаза может быть измерена как b ., -, arctg -; ЬГГ X -КАА Во врем  паузы затухают отраженные волны и устройство готово работать при следующем радиоимпульсе. Таким образом, введением линий задержек и работой в импульсном режиме , поскольку индикци : результатов измерений производитс  во врем , в которое отраженные волны наход тс  в пути, достигаетс  увеличение точности измерений, так как исключены погрешности рассогласовани  при измерении разности фаз и затухани , -вносимые исследуемым объектом в расширенном амплитудном динамическом диапазоне.

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ ДВУХ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ, содержащее последовательно соединенные первый и второй фазовые манипуляторы, детектор, полосовой фильтр, синхронный детектор, фильтр нижних частот и осциллограф, а также генератор прямоугольных импульсов и первый делитель частоты, генератор СВЧ и исследуемый четырехполюсник, выход первого делителя частоты соединен с модулирующим входом второго фазового манипулятора, а вход с модулирующим входом первого фазового манипулятора и гетеродинным вхо-·. дом синхронного детектора, о т л ичающееся тем, что, с целью повышения точности измерений разности фаз и затухания, вносимых исследуемым четырехполюсником на СВЧ, в него введены первый и второй амплитудные манипуляторы, первая, вторая, третья и четвертая линия задержки, а также второй делитель частоты, причем вход первого амплитудного манипулятора соединен с выходом генератора. СВЧ, выход через первую линию задержки соединен с исследуемым четырехполюсником, а через третью линию задержки - с входом детектора, вход второй линии задержки соединен с исследуемым четырех- _л полюсником, а выход - с входом перво- 3 го фазового манипулятора, вход второго амплитудного манипулятора соединен с выходом генератора прямоугольных импульсов, выход - с входом первого делителя частоты, выход генератора прямоугольных импульсов соединен также с входом второго делителя частоты, выход которого соединен с модулирующим входом первого амплитудного манипулятора и через четвертую линию задержки - с входом синхронизации осциллографа и модулирующим входом второго амплитудного манипулятора.

   SU„„ 1164623 >

   1 - 1164623