SU1516990A2

SU1516990A2 - Устройство дл измерени фазовых характеристик

Info

Publication number: SU1516990A2
Application number: SU874324465A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Федорович Дегтярев; Дмитрий Николаевич Ким; Станислав Николаевич Попов
Original assignee: Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники
Priority date: 1987-11-03
Filing date: 1987-11-03
Publication date: 1989-10-23

Abstract

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл определени фазовых характеристик фазометрических устройств. Дл повышени точности измерени фазовых характеристик в устройство введены смеситель 8, делитель 9 частоты на два, а индикаторный блок 7 выполнен с использованием последовательно соединенных синхронного детектора 19 и индикатора 20. Сигнал ω₀ генератора 1 высокой частоты, вл ющийс первым выходным сигналом, в формирователе 3 боковых составл ющих с помощью сигнала частоты λ сдвига из фазозадающего блока 4 преобразуетс в две боковых составл ющих (Ω₀+λ) и (Ω₀-λ). Нижн бокова в блоке 5 восстановлени несущей вновь с помощью сигнала фазозадающего блока 4 преобразуетс в сигнал частоты ω₀, который через регул тор 2 уровн поступает на второй выход устройства, а также на вход демодул тора 6, в котором из несущих и двух боковых с помощью сумматора 16, квадратичного детектора 17 и фильтра 18 выдел етс сигнал частоты λ, минимум которого индицируетс в блоке 7. 1 ил.

Description

1

(61) 1247690

(21)4324465/2А-21

(22)03.11,87

(46) 23.10.89. Бюл. № 39

(71)Томский институт автоматизированных систем управлени и радиоэлектроники

(72)Г.Ф.Дегт рев, Д.Н.Ким и С.Н.Попов

(53)621.317.77 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1247690, кл. G 01 R 25/00, )986.

(54)yCTPOP iCTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ ХАРАКТЕРИСтаК

(57)Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл определени фазовых характеристик фазометрических - устройств. Дл повьшени точности измерени фазовых характеристик в устройство введены смеситель 8, делитель 9 частоты на два, а индикаторВы од2

2

ный блок 7 выполнен с испол1 Я(- влинем последовательно соединенных синхронного детектора 1 9 и инд п атора 20, (лггнал (д)д генератора 1 высокой частоты, ЯВЛЯК11ЦИ11СЯ первым выходным сигналом, в формирователе 3 боковых составл ющих с помощью сигнала частоты Q сдвига и фазозадлющего блока 4 преобразуетс в две боковых составл.чюп1их ) и ((0,- ). Нюкн бокова в блоке 5 восстановлени несущей вновь с помоиьк сигнала фазозадающего блока 4 преобразуетс в сигнал частоты СОд , который через регул тор 2 уровн поступает на второй выход устройства, а также на вход демодул тора 6, в котором из несущих и двух боковых с помощью сумматора 16, квадратичного детектора 17 и фильтра 18 выде л етс сигнал частоты Q , минимум которого индицируетс в блоке 7. 1 ил.

Вь/ход 7

(с

e

(Л

ел

О5

со

СО

гч

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл определени фазовых характеристик фазометрических устройств как в функции изменени входной разности фаз, так и в функции изменени амплитуды сигнала на их входе, и вл етс усоверптенствовани- ем изобретени по авт. св.№ 12А7690

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени фазовых характеристик исследуемых фазометрических устройств.

На чертеже представлена структурна схема устройства.

Устройство дл измерени фазовых характеристик содержит генератор 1 высокочастотных сигналов, регул тор 2 уровн , формирователь 3 боковых составл ющих, фазозадающий блок 4, блок 5 восстановлени несущей, демодул тор 6, индикаторный блок 7, смеситель 8, делитель 9 частоты на два Первый вход формировател 3 боковых составл ющих подключен к выходу генератора 1 и образует первую выход нуто клемму устройства, второй вход формировател 3 боковых составл ющих подключен к одному из выходов фазозадающего блока 4, другой выход которого соединен с вторым входом блока 5 восстановлени несущей, первый вход которого подключен к первому выходу формировател 3 боковых составл ющих , к одному из входов смесител 8 и к одному из входов демодул тора 6. Второй выход формировател 3 боковых составл ющих соединен с втот рым входом демодул тора 6 и вторым входом смесител 8, выход блока 5 восстановлени несущей через регул тор 2 уровн соединен с третьим входом демодул тора 6, выход которого подключен к одному из входов индикаторного блока 7, второй вход котог рого подключен к выходу делител 9, частоты на два, вход которого соединен с выходом смесител 8, второй вход которого соединен с вторым выходом формировател 3 боковых состав- ЛЯЮ01ИХ. Выход регул тора 2 уровн образует вторую выходную клемму устройства .

Выходные параметры генератора 1 высокочастотных сигналов любого типа полностью определ ютс входными параметрами исследуемого фазоизмерител ,

подключаемого к выходным клеммам устройства .

Регул тор 2 уровн представл ет ссзбой четырехполюсник с переменным коэффициентом передачи. В простейг щем случае в качестве регул тора 2 уровн могут быть использованы ре- зистивные аттенюаторы, калиброванные

по ослаблению.

Формирователь 3 боковых составл ющих , использующий принцип однополосной модул ции, состоит из систем 10 и 11 ФАПЧ по вторичным биени м. Объединенные входы эталонного сигнала

обеих систем 10 и 11 ФАПЧ образуют первый вход формировател 3 боковых составл ющих, который подключен к выходу генератора 1 высокочастотных

сигналов. Вход системы 10 ФАЛЧ, куда подаетс сигнал частоты сдвига, объединен с входом установочного фазовращател 12 и образует второй вход формировател 3 боковых составл ющих , который соединен с одним из выходом фазозадающего блока 4, Вход сигнала с частотой сдвига системы 11 ФАПЧ подключен к выходу установочного фазовращател 12, а выход

системы 1 ФАПЧ образует второй вы-; ход формировател 3 боковых составл ющих , первый выход которого образован выходом системы 10 ФАПЧ. Кажда из систем ФАПЧ содержит подстраиваемый

генератор, смеситель, фазовый детектор , фильтр нижних частот, управл ющий элемент (не показаны), замкнутые в кольцо фазовой автоподстройки частоты по втооичным биени м. Один из

входов смесител образует вход эталонного сигнала системы ФАПЧ, а один из входов фазового детектора - вход сигнала с честотой сдвига.

Фазозадающий блок 4 представл ет

собой генератор 13 сдвига, выход которого соединен с объединенными входами двух фазовращателей - компенсирую- щего и отсчетного. Выход компенсирую-- щего фазовращател 14 образует один

выход фазозадающего блока 4, а другой выход последнего образован выходом отсчетного фазовращател -15.

Блок 5 восстановлени несущей также выполнен с применением системы

ФАПЧ по вторичным биени м, идентичной системам 10 и 11 ФАПЧ формировател 3 боковых составл ющих . При зтом вход эталонного сигнала этой системы ФАПЧ образует пер515

вый вход блока 5 восстановлени несущей , который подключен к первому выходу формировател 3 боковых составл ющих , а вход сигнала с частотой сдвига - второй вход блока 5 восстановлени несущей, которьм подключен к другому выходу фазозадающего блока

Демодул тор 6 содержит трехвходо- вый сумматор 16, входы которого од- новременно вл ютс входами демодул тора 6, квадратичный элемент 17, вход которого подключен к выходу сумматора 16, а выход соединен с входом фильтра 18. Выход фильтра 18 одно- временно вл етс выходом демодул тора 6, который соединен с од1гим из входов индикаторного блока 7.

Индикаторный блок 7 выполнен н виде последовательно соединенньк синх- ронного детектора 19 и собственно индикатора 20, причем входы синхронного детектора образуют входы индикаторного блока,

Синхронный детектор 19 обычного . типа реализован на основе перемножител и интегратора (ФНЧ).

В качестве индикатора 20 может быть использовано любое устройство (милливольтметр, осциллограф, вольт- метр и т.п.) пригодное дл регистрации уровн низкочастот ;ьЕ сигналов и обладающее достаточно высокой чувствительностью.

Смеситель 8 построен на основе пе ремножител и фильтра, выдел ющего сигнал с частотой 252

Делитель 9 частоты на два реализован на основе триггера, работающего счетном режиме. В этом случаа на вы- ходе триггера включен фильтр (полосовой или ФНЧ), выдел ющий частоту Я .

Устройство работает следующим образом .

Предлагаемое устройство относитс к типу компенсационных и его точность в основном определ етс разрешающей способностью, котора в знач чительной степени зависит от неравенства амплитуд сигналов на выходах блока 3 формировани боковых составл ющих

) Agrees (Q,-Q)t +

Ч с-Ч.Л;

) 5б (О,+Q)t

,,.

где А и Apg

со, и

Чс

Q иЦ,

амплитуда нижиен и верхней боковых сос- тавл юпи1х соответственно ;

частота и начальна фаза сигнала на выходе генератора 1 высокочастотных сигналов частота и начальна фаза сигнала на соответствующем выходе фазозадающего блока 4. Сигнал на выходе блока 5 восстановлени несущей

a(t) А cos(co,t + Cf,+ a , )

где А;, - амплитуда сигнала;

Cf, - начальна фаза сигнала на втором входе этого блока; На выходе регул тора 2 уровн имеют

a.(t) ApCOs(a),t ,,-t-Cfp-c|,, ) , (2)

где Ар - амплитуда этого сигнала; Lf - фазовый сдвиг, вносимый

регул тором 2.

На входы демодул тора 6 одновременно поступают сигналы ag-(t), agg(t), ap(t) и после соответствующих преобразований (переменожени и фильтрации ) на его выходе получают

a,(t)

(at+Cfз2 + Cfp) +

A cosCfit -t- 2ef,,.-Чр)

где А.„ и А

А«

АВ

амплитуды компонент выходного сигнала демодул тора 6, обусловленнлениые преобразованием

сигнала, поступающего с выхода регул тора 2 уровн , с нижней и верхней боковыми составл ющими соответственно . Амплитуда сигнала на выходе демо-

дул тора 6

55

(1)

4

А;И + 2Ад„Адв.со.2(.;,,-сг,+С/р)

4(Ад„ -t-ЛА Ад,) , + йА ,

где Ад„;

Чк t/iz- i. М р.

Минимальное значение амп;штуды Амин АЛ при Ч (2п+1) -где п 0, 1, 2

В области минимальных значений сигнала демодул тора

Ад л|(А5;„ + UA Ад„) UAS

где If « 1 .

Определ ют разрешающую способность устройства по фазе (frcpp), если как в известном устройстве не при мен ть синхронный детектор, из услови Ад 2А 4,„„ при Sq S tpp . Прин в, что Л, А « Адц, получают

4

4А% S

i

+ ДА

или

, ,

Таким образом, разрешающа способность известного устройства в значительной степени определ етс относительной нестабильностью (неравенством ) уровней боковых колебаний и уже при SA 10(1%) составл ет 0,57.

Применение синхронного детектора 19 в индикаторном блоке 7 и смесителе 8 с делителем 9 дл формировани опорного сигнала повышает разрешающу способность устройства.

Рассмотрим дальнейшее прохождение сигналов.

Сигнал на выходе смесител 8 за счет преобразовани (перемножени ) составл ющих (1) равен

a(t) (2 2t+2Lf3,),

где А- - амплитуда сигнала.

На выходе делител 9 частота

a(t) . )

Характер изменени выходного сигнала детектора 19

а к| a(t) . a(t )dt Aj,cos(qi,- Ч,, -t-tfp )

при такой обработке уже не зависит от неравенства (нестабильности) бо- ковьк, а изменение знака позвол ет

0

5

0

5

устранить неоднозначность показаний индикатора 20 во всем диапазоне задаваемой разности фаз. (К - коэффициент передачи детектора; А, - максимальный уровень выходного сигнала ) .

Можно выделить три основных режима работы устройства.

Калибровка устройства. Регул тор 2 уровн устанавливают в режим, соответствующий пр мому прохождению сигнала с выхода блока 5 восстановлени несущей на вторую выходную клемму устройства, отсчетный фазовращатель 15 - в положение, соответствующее О (180), компенсирующий фазовращатель 14 - в положение соответствующее О , установочный фазо- вразателем 12 добиваютс нулевых (минимальных) показаний индикатора 20.

Измерение фазоамплитудных характеристик исследуемого образца-фазо метра (поверка по фазоамплитудной погрешности). Производ т калибровку устройства. Отсчетным фазовращателем 15 уста}1авливают заданное значение выходной разности фаз, установочным фазовращателем 12 добиваютс нулевых (минимальных показаний индикаторного блока 7. Регул тором 2 уровн устанавливают заданное значение уровн выходного сигнала, компенсирующим фазовращателем 14 восстанавливают нулевые (минимальные) показани индикаторного блока 7, производ т регистрацию показаний индикатора исследуемого фазоизмерител . Затем регул тором 2 уровн производ т изменение амплитуды выходного (тестового) сигнала на заданную величину, компенси- рующим фазовращателем 14 восстанавливают нулевые показани индикаторного г блока 7, производ т отсчет показаний индикатора исследуемого фазоизмерител . Разность показаний индикатора фазометра при изменении уровн испытательного сигнала дает искомое значение ФАХ (фазоамплитудную пог решность). Последовательно задава р д значений уровн тестового сигнала , отрабатыва компенсирующим фазо- . вращателем 14 возникающие при зтом в регул торе 2 уровн фазовые сдвиги (по нулевым или минимальным показание м индикаторного блока 7), с помощью индикатора исследуемого образца производ т определение всех значений ис0

5

0

5

913

комой ФАХ дл заданного значени выходной разности фаз тестового сигнала Произвед калибровку устройства с последующей установкой отсчетным фазовращателем 15 заданной разности фаз сигналов на выходных клеммах устройства и повторив в указанной последовательности операции по измерению фазо- амплитудной характеристики, наход т ФАХ исследуемого образца дл нового значени разности фаз испытательного сигнала.

Измерение фазовой характеристики исследуемого образца в функции изменени входной разности фах (поверка по линейности). Производ т калибровку устройства. Регул тором 2 уровн устанавливают заданное значение амплитуды тестового сигнала и компенсирующим фазовращателем 14 по нулевым (минимальным) показани м инди- (каторного блока 7 обрабатьшают воз- |Никающие при этом фазовые сдвиги. Последовательно задава отсчетным фазовращателем необходимые приращени выходной разности фаз и регистриру каждый 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 компенсирующего фазовращател I4 по нулевым (минимальным) показани м индикаторного блока 7 отрабатьша- ют возникающие при этом фазовые сдвиги . Повторив в указанной последова6990

10

0

5

0

5

0

5

тельности операции определ ют искомую характеристику дл нового значени уровн испытательного сигнала и т.д.

Введение синхронной обработки выходного сигнала демодул тора с использованием опорного сигнала, полученного путем преобразовани (смешивани ) боковых составл ющих, позвол ет значительно повысить точность измерени фазовых характеристик исследуемых образцов фазометрических устройств зъ счет уменьшени вли ни неравенства, в том числе и нестабильности, боковых составл ющих на разрешающую способность .

Claims

Формула изобретени

Устройство дл измерени фазовых характеристик по авт.св. (Р 1247690, отличающеес тем, что, с целью повьщ1ени точности измерени , в него дополнительно введены последовательно соединенные смеситель и делитель частоты на два, причем первый вход смесител соединен с первым выходом формировател боковых составл ющих , а второй вход - с вторьм выходом формировател боковых составл ющих , а выход делител частоты на два подключен к дополнительному входу индикаторного блока, при этом индикаторный блок устройства выполнен в виде последовательно соединенных синхронного детектора и индикатора а входы синхронного детектора вл ютс с входами индикаторного блока.