SU1247690A1 - Устройство дл измерени фазовых характеристик - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике. Цель изобретени  - повышение точности измерени . Устройство содержит генератор I высокочастотных сигналов и регул т.ор 2уровн . Введение формировател  3 боковых составл ющих, фазозадающего блока 4, блока 5 восстановлени  несущей , демодул тора 6, индикатора 7 .и образование новых св зей между элементами устройства позвол ет производить определение фазовых характеристик фазометрической аппаратуры в широком динамическом.диапазоне (до 50-60 дБ) испытательных сигналов дл  Jлюбого заданного значени  входной разности фаз с погрешностью, не пре- вьшающей дес тых долей градуса. 33.п. ф-лы. 1 ил. (П

Description

I

Изобретение относитс  к радионз- мерительиой технике и может .быть использовано , дл  определени  фазовых карактеристнк фазометрических устройств как в функцни изменени  входной разности фаз, так и в функции изменени  амплитуды сигнала на их входе.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  нутем уменьшени  ногрешности, пносимог системой фазовой автонодстройки частоты (ФАПЧ) при изменени х выходного уровн  сигнала генератора.

Па чертеже представлена структурна  схема нредлагаемого устройства.

Устройство дл  измерени  фазовых характеристик содержит генератор 1 высокочастотных суи налов, регул тор 2 уровн , форь ирователь 3 боковых составл ющих, фазозадающий блок 4, блок 5 восстановлени  несущей, демодул тор б, индикатор 7. Первьш вход формировател  3 боковых составл ющих нодключен к выходу генератора 1 высокочастотньк сигналов и образует первую выходную клемму устройства. Второй вход формировател  3 боковых составл ющих нодклочен к одному из выходов фазозадающего блока 4, другой выход которого соединен с вторым входом блока 5 восстановлени  несущей . Первый вход блока 5 восстановлени  несущей объединен с одним из входов демодул тора б и нодключен к первому выходу формироватеиш 3 боковых составл ющих, второй выход которого соединб с другим входом демодул тора б. Выход блока 5 восстановлени  несущей через регул тор 2 уровн  соединен с третьим входом демодул тора б, выход которого соединен с входом индикатора. 7. Выход регул тора 2 уровн  образует вторую вькодную клемму устройства.

Формирователь 3 боковых составл ющих может быть реализован на основе использовани  способов однополосной модул ции. Наилучшие результаты достигаютс  при использовании двух типовых систем ФАПЧ по вторичным биени м, последовательно либо параллельно . В носледнем случае (см. чертеж) объединенные входы эталонного сигнала обеих систем 8 и 9 ФАПЧ образ пот nepDbrfi вход формировател  3 боковых составл ющих и подключен к выходу генератора I высокочастотных

10

15

20

476902

С1НЛ1алоп. Вход сигнала с частотой сдвига системы 8 ФЛПЧ с входом устга- новочного фазовращател  10 и образует BTopoi i Вход формирО1зател  3 боко- 5 вых составл ющих, подключенный к одному из выходов фазозадающего блока 4, Вход сигнала с частотой сдвига системы 9 ФАПЧ подключен к выходу установочного фазовращател  10, а выход этой системы ФАПЧ образует второй выход формировател  3 боковых составл ющих , первый выход которого образован выходом системы 8 ФАПЧ. В свою очередь, кажда  из систем ФАПЧ содержит нодстраиваемьй генератор, смеситель , фазовый детектор, фильтр нижних частот, управл ющий элемент, замкнутые в кольцо фазовой автоподстройки частоты но вторичным биени м. Один из входов смесител  образует вход . эталонного сигнала системы ФАПЧ.

Фазозадающий блок 4 в , нростейшем виде представл ет собой генератор 11 сдвига, выход которого соединен с 25 объеднненными входами двух фазовращателей - компенсирующего 11 и отсчет- пого 12. Выход компенсирующего фазовращател  12 образует один выход фазозадающего блока 4, другой выход блока 4 образован выходом отсчетного фазовращател  13,

5 восстановлени  несущей может быть выполнен с использованием методов однонолосной модул ции. Паи- лучщие результа ты дает нрименени.е системы ФАПЧ по вторичным биени м, идентичной системе 8 или 9 ФАПЧ фор- мировател  3 боковых составл ющих,- при этом выход эталонного сигнала этой системы ФАПЧ образует первый вход блока 5 восстановлени  несущей, подключенный к нервому выходу формировател  3 боковых составл ющих, а вход сигнала с частотой сдвига - второй вход блока 5 восстановлени  несущей, подключенный к другому выходу фазозадающего блока 4.

30

35

40

45

Демодул тор б может быть реализован на основе перемножител  (смесител , синхронного детектора и т.н.), а также квадратичного элемента. В носледнем случае демодул тор б содержит трехвходовой сумматор 14, входы которого одновременно  вл ютс  вхо- дамн демодул тора б, квадратичный элемент 15, вход которого нодключен к 13ЫХОДУ сумматора 14, а выход соединен с входом фильтра 16. Выход

3

фильтра 16 одновременно  вл етс  выходом демодул тора 6 и соединен с входом индикатора 7, Два входа сумматора I4 подключены к выходам формировател  3, а третий через регул тор 2 уровн  - к выходу блока 5 восстановлени  несущей.

Устройство работает следующим образом .

На выходе генератора I

(),

где AJ., uJ(, , f - соответственно амплитуда , частота и начальна  фаза.ВЫСОКО частотного сигнала. На выходах формировател  3 боковых составл ющих, соответственно

Ag(t)(cJ,-9) f . Agg(t)Ag cos(a)+Sl) +

. 1 ,

где AC - амплитуда боковых составл ющих;

и , Ч - соответственно частота и начальна  фаз сигнала с частотой сдвига на выходе генератора 11;

v состо ни  (фазовые сдвиги) компенсирующего 12 и установочного 10 фазовращателей соответственно. На выходе блока 5 восстановлени  несущей формируетс  сигнал А (t) А„ cos К t+% f), .: , где А - амплитуда выходного сигнала

блока 5; о состо ние (фазовьй сдвиг)

отсчетного фазовращател  13 Тогда испытательньгй сигнал на выходе регул тора 2 уровн  (второй выходной клемме устройства) может быть представлен в виде . А cos(a)t+%+if -Lf +4 p), где А - амплитуда испытательного

(тестового) сигнала; Ч р - фазовый сдвиг, создаваемьй регул тором 2 в процессе изменени  уровн  вы ходного сигнала.

На вход квадратичного элемента 15 через сумматор 14 поступают три составл ющие - боковые с выходов формировател  3 и тестовый сигнал с выхода регул тора 2 уровн . Характеристика квадратичного элемента может быть описана полиномом второй степени вида

+а, х+а х ,

47690

где у - выходной сигнал квадратичного

элемента 15;

X - входное воздействие, в данном случае сигнал с выхода 5 сумматора 14.

Фильтр 16 настроен на выделение составл ющей выходного сигнала квадратичного элемента 15 с Частотой Я, и после элементарных алгебраических 10 и тригонометрических преобразований сигнал на выходе демодул тора 6 может быть записан как

У А cqs( - (Qt + +

15

v ff ч +V + --5.+ -),

2 2 где AQ - максимальное значение амплил

туды этого сигнала.

Нулевые показани  индикатора 7 0 обеспечиваютс  при

fo-Wl -t n-l) |,

где ,1,2,...

В процессе измерени  фазовых ха- 5 рактеристик фазометрических устройств значение -f поддерживаетс  посто ц- ным, тогда

, Y (2П:-1) |- COnst. (1.)

в то же врем  разность фаз сигналов на выходных клеммах устройства

0

д

вых

5

0

5

0

... о-Ч+%;(2)

Сравнива  (1) и (2) видим, что условие посто нства выходной разности фаз и условие обеспечени  нулевых показаний индикатора 7 совпадают и, следовательно, поддержива  в процес- се измерени  фазовых характеристик |(по нулевьм показани м индикатора 7) можно обеспечить заданное значение разности фаз, определ емое т8лько состо нием отсчетного фазовращател  13.

уй уЯ

ВЫХ О

Можно выделить три основных режима работы устройства.

Калибровка устройства. Компенсирующий фазовращатель 12 устанавливают в состо ние, соответствующее нулевому фазовому сдвигу, регул тор 2 уровн  - в . ре)(сим, соответствующий пр мому прохождению сигнала с выхода блока 5 восстановлени  несущей на вторую выходную клемму устройства, отсчетным фазовращателем 13 устаиав- Ливают заданное значение выходной разности фаз, установочным фазовращателем 10 добиваютс  нулевых (минимальных ) показаний индикатора 7.

Измерение фазоамплитудных харакеристик исследуемого образца - фаометра (поверка по фазоамплитудпой ог решности) . Производ т калибровку стройства, как описано выше. Регу тором 2 уровн  устанавливают заанное значение уровн  выходного сигнала, компенсирующим фазовращатеем 12 восстанавливают нулевые (ми- ю нммальные) показани  индикатора 7, производ т регистрацию показаний индикатора исследуемого фазоизмерите- л . Затем, регул тором 2 уровн  про- извод т изменение амплитуды выходно- is го (тестового) сигнала на заданную величину, компенсирующим фазовращателем 1 2 восста гавливают нулевые ноказани  индикатора 7, производ т отсчет показаний индикатора иссле- 20 дуемого фазоизмерител , Разность показаний индикатора фазометра при изменении уровн  испытательного сигнала дает искомое значение ФАХ (фазоамн- литудную погрешность). Последова- 25 тельпо задава  р д значений уровн  тестового сигнала, отрабатыва  ком-- непсирующим фазовращателем 12 возникающие при этом в регул торе-2 уровн  фазовые сдвиги (по нулевым или ЗО минимальным показани м индикатора 7), с помощью индикатора исследуемого образца производ т определение всех значений искомой ФАХ дл  заданного значени  выходно/i разности фаз тес- 5 тового сигнала. Установив отсчет- ный фазовращатель 13 в другое состо ние и повторив в указанной последовательности вышеприведенные операции но калибровке устройства, нахо- 40 д т-фазоамплитудную характеристику .исследуемого образца дл  нового значени  разности фаз испытательного сигнала.

Измерение фазовой характеристики исследуемого образца в функции изменени  входной разности фаз (поверка по линейности), Производ т калибровку устройства согласно вышеописанному . Регул тором 2 уровн  устанавли- 50 вшот заданное значение амплитуды тестового сигнала и компенсирующим фазо- врап ателем 12 по нулевым (минимальным ) показани м индикатора 7 отрабатывают возникающие при этом фазовые 55 сдвиги. Последовательно задава  от- счетным фазовращателем необходимые приращени  выходной разности фаз и

регистриру  каждьй раз показани  индикатора испытуемого образца, производ т определение искомой характеристики дл  заданного значени  амплитуды испытательного сигнала. Регул тором 2 уровн  устанавливают новое значение амплитуды тестового сигнала и с помощью комненсирующего фазовращател  12 по нулевым (минимальным) показани м индикатора 7 отрабатьша- ют возникающие при этом фазовые сдвиги. Повторив в указанной последовательности вышеописанные операции, определ ют искомую характеристику дл  нового значени  уровн  испытательного сигнала и т.д.

В предлагаемом устройстве фазовые сдвиги, возникающие в процессе регулировки уровн  испытательного сигнала , отрабатываютс  путем введени  в канал тестового сигнала компенсирующих фазовых сдвигов, определ емых с помощью фазочувствительного элемента , выполненного на основе обработки амплитудно-модулированного сигнала AM с подавленной несущей. Поскольку фазоамплитудна  погрешность таких элементов по сравнению с другими элементами аналогичного назначени  принципиально на один-два пор дка меньше то реально Достижима  погрешность измерени  фазовых характеристик фазометров с помощью предлагаемого уст- ройства составл ет дес тые и сотые доли градуса. Действительно, устройство позвол ет производить определение фазовых характеристик фазометри- ческой аппаратуры в широком динамическом диапазоне (до 50-60 дБ) испы- тательпых сигналов дл  любого заданного значени  входной разности фаз с погрешностью, не превышающей дес тых долей градуса, что на один - два пор дка лучше, чем измерение указанных характеристик с помощью известных устройств.

Claims (4)

1. Формула изобретени 

   1, Устройство дл  измерени  фазовых характеристик, содержащее генератор высокочастотных сигналов и регул тор уровн , отличающее- с   тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него дополнительно введены формирователь боковых составл ющих , фазозадающий блок, блок восстановлени  несущей, демодул тор

   и индикатор, при этом первый вход формировател  боковых составл ющих соединен с выходом генератора высокочастотных сигналов, второй вход формировател  боковых составл ющих соединен с первым выходом фазозадаю- щего блока, второй выход которого соединен с первым входом блока восстановлени  несущей, второй вход которого соединен с первым входом демодул тора и с первым выходом формировател  боковыхсоставл ющих, а выход блока, восстановлени  несущей через регул тор уровн  соединен с втор ым входом демодул тора, третий -вход которого соединен с вторым выходом формировател  боковых составл ющих , а выход демодул тора соединен с входом индикатора, при этом выход генератора высокочастотных сигналов  вл етс  первым выходом устройства, а выход регул тора уровн  - вторым выходом.
2. 2,Устройство по п. 1, о т л и- чающеес  тем, что демодул тор содержит последовательно соединенные трехвходовой сумматор, квадратичный элемент, фильтр, причем входы сумматора  вл ютс  входами демоду л тора, а выход фильтра - выходом

   демодул  тор а.
3. 3,Устройство по п, 1, о т л и- чающеес  тем, что формирова

   Составитель В. Шубин Редактор Л. Веселовска  Техред О.Гортвай Корректор 1. Шекмар

   ---; « «.

   Заказ 4115/40Тираж 728Подписное

   ВИИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   тель боковых составл ющих состоит из двух систем фазовой автоподстройки частоты по вторичным биени м и , фазовращател , причем входы эталонного сигнала обеих систем фазовой автоподстройки частоты объединены и  вл ютс  первым входом формировател  боковых соста.вл ющих, вход сиг10 нала с частотой сдвига первой системы фазовой автоподстройки частоты  вл етс  вторым входом формировател  боковых составл ющих, вход сигнала с частотой сдвига второй системы

   t5 фазовой автоподстройки частоты соединен с вторым входом .формировател  боковых составл ющих через фазовращатель , выходь систем фазовой автоподстройки частоты  вл ютс  соответ20 с-твенно первым и вторьм выходами формировател  боковых составл ющих.
4. 4. Устройство по п. 1, о т л и - ч а ю щ е е с .  тем, что блок вое- 25 становлени  несущей выполнен в виде системы фазовой автоподстройки частоты rio вторичным биени 1(7, при этом вход эталонного сигнала системы фазовой автоподстройки частоты  вл ет- 30 с  первьм входом блока восстановлени  несущей, вход сигнала с частотой сдвига системы фазовой автоподстройки частоты  вл етс  вторым входом блока восстановлени  несущей.