SU1691775A1 - Способ определени фазоамплитудной погрешности преобразовани частоты - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к фазоизмери- тельной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерителей фазовых погрешностей активных и пас- сивных четырехполюсников. Цель изобретени  - повышение точности определени  фазоамплитудной погрешности преобразовани  частоты. Способ заключаетс  в том, что формируют гетеродинный сигнал, опорный сигнал промежуточной частоты двух сигнальных напр жений, частота которых соответственно больше и меньше частоты гетеродинного сигнала на величину промежуточной частоты, преобразуют в анализируемом преобразователе частоты сигнальное напр жение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напр жение промежуточной частоты преобразуют во вспомогательном преобразователе частоты сигнальное напр жение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напр жение промежуточной частоты, измер ют разность фаз между сигналом промежуточной частоты с анализируемого преобразовател  частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, измер ют разность между напр жени ми промежуточной частоты с анализируемого преобразовател  частоты и вспомогательного преобразовател , преобразуют в напр жение промежуточной частоты во вспомогательном преобразователе сигнальное напр жение с частотой, меньшей гетеродинной на величину промежуточной частоты, и измер ют разность фаз между сформированным во вспомогательном преобразователе напр жением промежуточной частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, при этом искомую фазоамплитудную погрешность определ ют как полусумму трех измерений . 2 ил. Os Ю а VI VI ел

Description

Изобретение относитс  к фазоизмери- тельной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерителей фазовых погрешностей активных и пассивных четырехполюсников, в частности смесителей.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  фазоамплитудной погрешности преобразовани  частоты.

На фиг.1 представлена структурна  схема примера устройства, реализующего ;пособ; на фиг.2 структурна  схема четырех- частотного генератора 1.

Устройство дл  определени  ФАП смесителей содержит четырехчастотный генератор 1, фазовращатель 2, аттенюатор 3, испытуемый и вспомогательный смесители 4 и 5, трехполюсные коммутаторы 6, 7 и 8, низкочастотный фазометр 9.

В устройстве первый выход четырехча- стотного генератора 1 соединен с первым входом первого трехполюсного коммутатора б, выход которого подключен ко входу аттенюатора 3, выход которого соединен с сигнальными входами испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5. Второй выход четырехчастотного генератора 1 через переменный фазовращатель 2 соединен со вторым входом первого трехполюсного коммутатора 6. Вторые (гетеродинные) входы смесителей 4 и 5 соединены с третьим выходом четырехчастотного генератора 1. Четвертый выход четырехчастотного генератора 1 соединен с первыми входами трех- полюсных коммутаторов 7 и 8, вторые входы которых соединены с выходами испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 соответственно , а выходы со входами низкочастотного фазометра 9.

Четырехчастотный генератор 1 состоит из НЧ опорного генератора 10, смесител  11. ВЧ опорного генератора 12, первого и второго фильтров 13 и 14, Выход НЧ опорного генератора 10 соединен с первым входом смесител  11, а также  вл етс  четвертым выходом четырехчастотного генератора . Выход ВЧ опорного генератора 12 соединен со вторым входом смесител  11, а также  вл етс  третьим выходом четырехчастотного генератора. Выход смесител  11 соединен со входами фильтров 13 и 14, выходы которых  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами четырехчастотного генератора 1.

Четырехчастотный генератор 1 предназначен дл  формировани  на каждом из четырех выходов следующих сигналов {дл  упрощени  записи амплитудные множители у колебаний опущены):

гетеродинного сигнала (ВЫХ.З);

Ui sin (tot 4-pi),(1)

где р) - начальна  фаза колебани ;

опорного сигнала промежуточной частоты (В ЫХ.4)

U2- sln(Qt+02 .(2)

где pi - начальна  фаза колебани ;

сигнального напр жени  частоты (« + О)(ВЫХ,1)

U3-sln(/w + Q)t + yv,(3)

где р+ f + + Ai 4- Дг .

Ai - фазовый сдвиг, вносимый смесителем 11;

Дг фазовый сдвиг, вносимый фильт- ром 13, настроенным на частоту (ш + Q);

сигнального напр жени  частоты (to-Q) (ВЫХ.2)

Щ sln(cu-Q)t (4)

где р- - (/% + Ai + Дз :

Дз - фазовый сдвиг, вносимый фильтром 14, настроенным на частоту (ш - Q).

Трехполюсный коммутатор 6 предназначен дл  подачи на входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 сигнальных колебаний вида (3) или (4) в зависимости от состо ни  коммутатора.

Трехполюсный коммутатор 7 предназначен дл  подключени  ко входу фазометра 9 либо сигнала с выхода испытуемого смесител  4, либо опорного колебани  ПЧ кида (2) с четвертого выхода четырехчастотного генератора 1.

Трехполюсный коммутатор 8 предназначен дл  подключени  ко входу фазометра 9 либо сигнала с выхода вспомогательного смесител  5, либо опорного колебани  ПЧ вида (2) с четвертого выхода четырехчастотного генератора 1.

Заметим, что коммутаторы 6,7,8 в зависимости от назначени  и условий работы измерительного комплекса, в котором предполагаетс  использовать предложенное устройство , могут быть с электронным или ручным управлением. Предполагаетс , что коммутаторы 6,7,8 не внос т дополнительных фазовых сдвигов (особенно это относитс  к коммутатору 6, функционирование которого происходит на высокой частоте) в силу симметричности их эквивалентной схемы .

0

5

Переменный аттенюатор 3  вл етс  дискретным и его коэффициент передачи принимает п дискретных значений, при которых и производ тс  измерени  ФАП смесител  4.

Переменный фазовращатель 2 предназначен дл  обеспечени  равенства электрической длины тракта формировани  первого

и второго сигнальных напр жений на входах испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 на частотах (а + Q) и (ш - Q) с учетом возможной фазочастотной зависи- мости переменного аттенюатора 3. Перед измерени ми электрические длины трактов прохождени  первого и второго сигнальных колебаний подстраиваютс  таким образом. чтобы выполн лось равенство

0J. Р Ар

(5)

где fl Аз -4- Датт(-) и Д Да + Дш(-) , а (6) Латт(+), Аатт(-) фазовые сдвиги, вносимые переменным аттенюатором 3 в сигналь- ные колебани  суммарной (со + Q) и разностной (ш-Q) частот соответственно. После выравнивани  электрических длин трактов на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 в зависимости от положени  коммутатора б поступают напр жени 

U4 sin (a) + S2)t+pi+p2+Ai+ Дтр (7) Us sin (ей - Q) t + р - (pi + AI + ДтР. (8)

Рассмотрим последовательность выполн емых действий в способе.

При подаче на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 напр жени  (7) на их выходах формируют- с  колебани  промежуточной частоты (ПЧ), фазы которых имеют вид

рвых1 Qt +(pi +Ai +СМФ1 , (9)

рвых2 Qt + pi + Д1 + СМФ2 , (10)

где СМФ1 и СФМ2 - фазоамплитудные погрешности испытуемого и вспомогательно- то смесителей 4 и 5 при некотором фиксированном положении переменного аттенюатора 3.

При подаче на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 напр жени  (8) фазы ПЧ-колебаний на их выходах имеют вид

Qt AI + С МФ1, (11)

рвых4 Qt Al -prp + СМФ2. (12)

Измерени  фазоамплитудной погреш- ности испытуемого смесител  4 производ тс  следующим образом.

В первом измерении измер ют разность фаз между ПЧ-напр жением с выхода смесител  4 вида (9) и опорного колебани  ПЧ вида (2), при этом коммутатор 6 находитс  в положении, обеспечивающем прохождение сигнального напр жени  (7) нз входы обоих смесителей 4 и 5.

Результат Фч первого измерени  оче- видно равен

Фт СМФ1 + AI .(13)

Затем, не измен   положени  коммутатора 6, измер ют разность фаз Ф2 между напр жени ми ПЧ и выходов испытуемого и вспо- могательного смесителей, т е. разность между выражени ми (9) и (10):

Ф2 СМФ1-СМФ2(14)

Наконец, переключив коммутатор 6 в положение , обеспечивающее прохождение сиг

5

Q

о

нального напр жени  вида (8) на входы обоих смесителей, измер ют разность фаз ПЧ- напр жений с выхода вспомогательного смесител  5 и опорным колебанием ПЧ (2). Результат третьего измерени  очевидно равен разности выражений (12) и (2)

Фз СМФ2 - .(15)

В этом положении коммутатора 6 можно провести контрольное измерение разности фаз - определить разность выражений (11) и (12), равную (14).

Вычисл   полусумму трех измерений, определ ют искомую фазоамплитудную погрешность испытуемого смесител 

СМФ1 (Фт + Ф2+ Фз)/2.(16)

Необходимые дл  проведени  измерений положени  коммутаторов 7 и 8 очевидны из указани  напр жений, разность фаз между которыми измер етс . Видно, что в итоговое соотношение (16) не входит неизвестна  погрешность вспомогательного смесител  СМФ2, хот  следует отметить, что из выражений (13), (14), (15) может быть также определена и величина СМФ2.

Повтор   описанную последовательность действий дл  следующей точки диапазона амплитуд сигнала, задаваемой переменным аттенюатором 3, получают фазоамплитудную зависимость испытуемого смесител  4 в виде

СМФ1 f (E),

Если предельна  погрешность фазометра схемы измерени  составл ет ± Дмакс. то можно считать, что погрешность измерени  фазоамплитудной погрешности смесител  в одной точке заданного амплитудного диапазона не превышает ±1,73 Дмакс

При использовании, например, дл  измерени  разности фаз серийного фазометра типа ФК2-29, имеющего предел основной погрешности измерени  разности фаз ± 0,5° в частотном диапазоне до 1000 МГц, пределы погрешности измерени  ОАП в предложенном способе равны ± 0,87°.

Следует еще раз подчеркнуть, что в предложенном способе собственно измерение разности фаз производитс  на промежуточной частоте, котора  может сыть сделана достаточно низкой, а в этом случае, как известно, точностные характеристики фазовых измерений могут быть еще повышены .

В качестве вспомогательного смеси гел  при реализации предложенного способа может использоватьс  практически любой смеситель, поскольку к его ФАП не предь в- л етс  никаких требований.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  фэзоамплитудной погрешности преобразовани  частоты, заключающийс  в том, что формируют гетеро- 5 динное напр жение и первое и второе сигнальные напр жени , частота которых соответственно больше и меньше частоты гетеродинного напр жени  на величину промежуточной частоты, измен ют в задан- 10 ном диапазоне амплитуду сигнальных напр жений , преобразуют первое и второе сигнальные напр жени  в измерительном канале на промежуточную частоту с помощью гетеродинного напр жени , а также 15 выполн ют вспомогательное преобразование частоты и измер ют разность фаз, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , дополнительно формируют первое опорное напр - 20

   жение промежуточной частоты, а вспомогательное преобразование частоты производ т над гетеродинным напр жением и вторым сигнальным напр жением, в результате чего формируют второе опорное напр жение промежуточной частоты, измер ют разность фаз между выходным напр жением промежуточной частоты измерительного канала и первым опорным напр жением промежуточной частоты, измер ют разность фаз между первым и вторым опорными напр жени ми промежуточной частоты, а затем измер ют разность фаз между выходным напр жением промежуточной частоты измерительного канала и вторым опорным напр жением промежуточной частоты , после чего определ ют фазоамплитуд- ную погрешность преобразовани  частоты как полусумму трех упом нутых измерений разности фаз.

   s

   Вых.1(и+&) 8ых.2(ш+&) 8ых.3(&) Вых4(&)

   Фм.2