SU1290246A1 - Устройство дл измерени времени задержки - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике. Цель изобретени  - повьшение точности измерени  задержки в цеп х с большой неравномерностью амплитудно-частотной характеристики. Устройство содержит высокочастный кварцевый генератор 1, фазовый детектор 6, аттенюатор 7, фазовращатель 8, коммутаторы 9 и 15, низкочастотный избирательный усилитель 11, синхронный детектор 12, цифровой частотомер. 14 и коммутационный генератор 18. В устройство введены блоки 2 и 4 смещени  частоты , блок 13 преобразовани  напр жение-частота , эквивалентна  нагрузка 16, высокочастотный избирательный усилитель 5, усилитель-ограничитель 10 и блок 17 формировани  смещающегос  напр жени . Преимущество устройства достигаетс  как за счет высокой стабильности частоты кварцевого генератора 1 и низкочастотного избирательного усилител  11, что повышает стабильность работы фазового детектора 6, так и за счет работы фазовращател  8 на фиксированной частоте, что исключает погрешность от дисперсии образцовой меры. 1 ил. с (Л IND 4; 05

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  времени задержки в радиотехнических цеп х, имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной -характеристики.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  времени задержки в цеп х с большой неравномерностью амплитудно-частотной характеристики .

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  измерени  времени задержки.

Устройство дл  измерени  времени задержки содержит высокочастотный кварцевьй генератор 1, первый блок 2 смещени  частоты, контролируемую, цепь 3, второй блок 4 смещени  частоты , высокочастотный избирательный усилитель 5, фазовый детектор 6, аттенюатор 7, фазовращатель 8, первый коммутатор 9, усилитель-ограничитель 10, низкочастотный избирательный усилитель 11, синхронный детектор 12, блок 13 преобразовани  напр жение- частота., цифровой частотомер 14, второй коммутатор 15, эквивалентную нагрузку 16, блок 17 формировани  смещающего напр жени  и коммутационный генератор 18.

Выход высокочастотного кварцевого генератора 1 через блок 2 смещени  частоты, контролируемую цепь 3, второй блок 4 смещени  частоты и высоко частотный избирательный усилитель 5- соединен с входом фазового детектора 6 о Одновременно высокочастотньш квар цевый генератор 1 через аттенюатор 7 и фазовращатель 8 соединены со входа ми коммутатора 9, выход которого через усилит,ель-ограничитель 10 соединен с вторым входом фазового детекто ра 6. К выходу фазового детектора 6 подключены последовательно соединенные низкочастотньш избирательный уси литель 11, синхронный детектор 12 и блок 13 преобразовани  напр жение- частота. Выход блока 13 соединен с цифровым частотомером 14 и входом второго коммутатора 15, один выход которого соединен с эквивалентной нагрузкой 16, а другой выход - с бло ком 17 формировани  смещающего напр  жени , выходами соединенным с управл ющими входами блоков 2 и 4 смещени  частоты. Управл ющие входы коммутаторов 9 и 15 и синхронного детек

iO

15

20

25

30

35

40

45

50

55

тора 12 соединены с выходом коммутационного гене-ратора 18.

Устройство работает следующим образом .

Высокочастотные колебани  генератора 1 стабильной частоты iJU; U,v, cos(uJ t+ ( ) проход т через блок 2 смещени  частоты и воздействуют через входную клемму на цепь 3 с контролируемой задержкой L . Задержанные колебани  через выходную клемму проход т блок 4 смещени  частоты, ливаютс  высокочастотным избирательным усилителем 5, настроенным на частоту jJ генератора 1, и воздействуют на вход фазового детектора 6.

Одновременно высокочастотные колебани  генератора 1 через аттенюатор 7 или фазовращатель 8 в зависимости от положени  коммутатора 9 и усилитель-ограничитель 10 поступают на управл ющий вход фазового детектюра 6.

При автоматической работе коммутатора 9, управл емого напр жением генератора 18, на управл ющий вход фазового детектора 6 поочередно поступают пакеты высокочастотньпк колебаний генератора 1, проход щих через коммутатор 9. При этом колебани , прошедшие аттенюатор. 7, имеют начальную фазу , а колебани , прошедшие фазовращатель 8, дополнительно сдвигаютс  на вводимый угол Ч .

D

Аттенюатором 7 уравниваютс  амплитуды пакетов высокочастотных колебаний , поочередно воздействующих на управл ющий вход фазового детектора в качестве опорных колебаний. Остаточна  амплитудна  модул ци  в пакетном напр жении подавл етс  усилителем-ограничителем 10.

Так как периодическое введение дополнительного фазов ого сдвига -С вызывает фазовую модул цию опорных колебаний фазового детектора 6 с частото переключени  коммутатора 9, то на выходе фазового детектора вьщел етс  модуллирующее напр жение с частотой коммутации, которое усиливаетс  низкочастотным избирательным усилителем 11. Усилиненное напр жение выпр мл етс  синхронным детектором 12, управл емым коммутационным генератором 18.

Выпр мленное напр жение преобразуетс  в частоту электрических колебаний Я блоком 13 преобразовани  напр жение-частота, котора  измер етс  цифровым частотомером 14, и через второй коммутатор 15 поочередно поступает на эквивалентную нагрузку 16 или на блок 17 формировани  смещающего напр жени  в зависимости от положени  коммутатора 15.

В качестве блоков 2 и. 4 смещени  частоты могут быть использованы однополосные модул торы, вращающиес  электромеханические фазовращатели, параметрические фазовращатели с периодически переключаемой фазой, регенеративные делители частоты в режиме периодического переключени  устойчивых фазовых состо ний и т.п. При использовании в качестве блоков 2 и 4 однополосных модул торов, выполненных по фазокомпенсацйонной схеме,.блок 17 формировани  смещающего напр жени  представл ет собой многофазный фазорасщепитель (на чертеже условно показан двухфазный) Тогда при подаче низкочастотного многофазового напр жени  с пр мой последовательностью чередовани  фаз на блок 2 на его выходе формируютс  смещенные по частоте колебани  с суммарной частотой и) +Si . При подаче на блок 4 многофазного напр жени с обратной последовательностью фаз на его выходе формируютс  смещенные по частоте колебани  с разностной частотой и) - а .

В положении коммутаторов 9 и 15, указанном на -чертеже, на входы бло- ков 2 и 4 смещающие колебани  не поступают, и на вход избирательного усилител  5 поступают задержанные колебани  исходной частоты и)

(t-)+4,l, сдвинутые по фазе на угол-Ц + Ч, Эти колебани  сравниваютс  по фазе с опорными колебани ми фазового детектора 6 с начальной фазой У, . Выходное напр жение фазового детекто- ра с линейной преобразовательной ха- рактеритикой пропорционально разности фаз сравниваемых колебаний

U3 Su}7- , где S - крутизна преобразовани  де-

тектора В/град. В противоположном положении коммутаторов 9 и 15 в блоке 2 частота высокочастотных колебаний иЗ увеличиваетс  на частоту смещающих коле- баний it . Через цепь 3 с контролируемой задержкой L проход т смещенные колебани 

(uO +52 )(, ,

которые сдвигаютс  по фазе на угол f,(u)+й ), В блоке 4 высокочастотные колебани  иЗ +а уменьшаютс  на частоту смещающих колебаний Я что приводит к восстановлению первоначального значени  частоты высокочастотных колебаний и) , но с фазовым углом M .j . Эти колебани  усиливаютс  избирательным усилителем 5 и сравниваютс  по фазе в детекторе 6 с опорньми колебани ми, сдвинутыми по фазе фазовращателем 8 на угол Ч . При этом на выходе фазового детектора 6 создаетс  напр жение

(u) -ь2)Т-ч„1.

Автоматическа  работа коммутатора 9 и 15 вызывает по вление в выходном напр жении фазового детектора 6 переменной составл ющей напр жени  с частотой коммутации

U.2(U3-Us)).

Выходное напр жение синхронного детектора 12 пропорционально усиленному переменному напр жению частоты коммутации

1

U,2K,S, (%-2-t)

где К - коэффициент усилени  усилител  11 .

Напр жение U , преобразуетс  блоком 13 в частоту электрических колебаний

Л ,32(Ч „- Я ), где Sj г крутизна преобразовани 

напр жени  в частоту СГц/В:1. Напр жение частоты а используетс  в дальнейшем дл  смещени  частоты высокочастотных колебаний .

В установившемс  режиме частота смещающих колебаний принимает значение

о KI S S , ,

1+K,S,

где при выборе К единицей в знаменателе можно пренебречь. Тогда значение контролируемой задержки

I/ 1

7 - . g ° т л иг

где T 2Ti/5z - период смещающих коле . баний.

Таким образом, по периоду смещающих колебаний, который измер етс  цифровым частотомером 14, работающим в режиме периодомера, регистрируют значение контролируемой задержки .

Таким образом, устройство ПОЗБО- л ет существенно повысить точность измерени  задержки редиотехнических цепей с большим затуханием и неравномерностью амплитудно-частотной харак теристики. Это преимущество достигаетс  как за счет высокой стабильности частоты кварцевого генератора и узкополосного усилени , что повьшзает стабильность работы фазового детектора, так и за счет работы фазовращател  на фиксированной частоте , что исключает погрешность от дисперсии образцовой меры.

Кроме того, измерение задержки по периоду смещающих колебаний позвол ет снизить относительную погрешность измерени  больших задержек (t 2jr/u) ) до (+.0,2)-(4-0,5)% при затухании задерживающей цепи до 80 дБ на фиксированнб1х частотах 1-50 МГц. При этом нестабильность преобразовательных характеристик фазового детектора (S ) а также вновь введенных блоков (К jS) и других не вли ет - на результат измерени .

Фор мула изобретени 

Устройство дл  измерени  времени задержки5 содержащее высокочастотный генератор5 аттенюатор и фазовращатель , выходы которых соединены с входами первого коммутатора, фазовый 35 формировани  смещающего напр жени , детектор, выход которого через низко- выходы которого соединены с управл - частотный избирательный усилитель ющими входами первого и второго бло- соединен с синхронным детектором, , ков смещени  частоты.

второй коммутатор, коммутационный генератор, выход которого соединен с управл ющими входами коммутаторов и синхронного детектора, входна  и выходна  клеммы контролируемой цепи и цифровой ,частотомер, отличающеес  тем, что, с целью по- вьш1ени  точности измерени , в него введены высокочастотный избирательный усилитель, усилитель-ограничитель , блок преобразовани  напр жение-частота , эквивалентна  нагрузка, блок формировани  смещающего напр жени  и два блока смещени  частоты, вход первого из которых соединен с выходом высокочастотного генератора и входами фазовращател  и аттенюатора , а выход - с входной клеммой контролируемой цепи, вход второго блока смещени  частоты соединен с выходной клеммой контролируемой цепи , а выход - с входом высокочастотного избирательного усилител , выход которого соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого через усилитель-ограничи- те ь соединен с выходом первого коммутатора , вход блока преобразовани  напр жение-частота соединен с выхо-, дом синхронного детектора, а выход- с цифро зым частотомером и входом второго коммутатора, один выход которого соеди 1ен с эквивалентной нагрузкой , а другой выход - с блоком

Редактор Н.Горват Заказ 7898/43

Составитель Н.Катанова

Техред М. Ходанич Корректор А.Ильин

Тираж 392Подписное

ВНИИ11И 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

формировани  смещающего напр жени , выходы которого соединены с управл - ющими входами первого и второго бло- ков смещени  частоты.

второй коммутатор, коммутационный генератор, выход которого соединен с управл ющими входами коммутаторов и синхронного детектора, входна  и выходна  клеммы контролируемой цепи и цифровой ,частотомер, отличающеес  тем, что, с целью по- вьш1ени  точности измерени , в него введены высокочастотный избирательный усилитель, усилитель-ограничитель , блок преобразовани  напр жение-частота , эквивалентна  нагрузка, блок формировани  смещающего напр жени  и два блока смещени  частоты, вход первого из которых соединен с выходом высокочастотного генератора и входами фазовращател  и аттенюатора , а выход - с входной клеммой контролируемой цепи, вход второго блока смещени  частоты соединен с выходной клеммой контролируемой цепи , а выход - с входом высокочастотного избирательного усилител , выход которого соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого через усилитель-ограничи- те ь соединен с выходом первого коммутатора , вход блока преобразовани  напр жение-частота соединен с выхо-, дом синхронного детектора, а выход- с цифро зым частотомером и входом второго коммутатора, один выход которого соеди 1ен с эквивалентной нагрузкой , а другой выход - с блоком

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Устройство для измерения времени задержки, содержащее высокочастотный генератор, аттенюатор и фазовращатель, выходы которых соединены с входами первого коммутатора, фазовый детектор, выход которого через низкочастотный избирательный усилитель соединен с синхронным детектором, второй коммутатор, коммутационный 'генератор, выход которого соединен с управляющими входами коммутаторов и синхронного детектора, входная и 5 выходная клеммы контролируемой цепи и цифровой .частотомер, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены высокочастотный избирательный усилитель, усилитель-ограничитель, блок преобразования напряжение-частота, эквивалентная нагрузка, блок формирования смещающего напряжения и два блока смещения частоты, вход первого из которых соединен с выходом высокочастотного генератора и входами фазовращателя и аттенюатора, а выход - с входной клеммой контролируемой цепи, вход второго

   О л блока смещения частоты соединен с выходной клеммой контролируемой цепи, а выход - с входом высокочастотного избирательного усилителя, вы25 ход которого соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого через усилитель-ограничитель соединен с выходом первого коммутатора, вход блока преобразования напряжение-частота соединен с выхо-. дом'синхронного детектора, а выходс цифровым частотомером и входом второго коммутатора, один выход которого соединен с эквивалентной нагрузкой, а другой выход - с блоком 55 формирования смещающего напряжения, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго блоков смещения частоты.