SU1742743A1 - Способ измерени фазового сдвига и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: измерительна  радиоэлектроника . Цель изобретени  - расширение динамического диапазона. Сущность изобретени : способ основан на модул ции сравниваемых сигналов. Основными операци ми  вл ютс  модул ци  сравниваемых сигналов, формирование и модул ци  дополнительного сигнала, преобразование сигналов и измерение фазового сдвига. Способ может быть реализован на основе использовани  амплитудной, однополосной модул ции или комбинации амплитудной модул ции и выделени  боковых компонент . Частоты модулирующих сигналов выбирают неодинаковыми. Выходна  промежуточна  частота устройства равна сумме или разности частот модулирующих сигналов . Приведен вариант устройства, осуществл ющего способ. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиотехнике и измерительной технике и может быть использовано в радиосистемах дл  измерени  фазовых характеристик радиосигналов, а также дл  исследовани  фазовых характеристик многополюсников различного назначени .

Целью изобретени   вл етс  расширение динамического диапазона в наиболее сложном режиме измерений - при независимом и одновременном изменении уровней сравниваемых сигналов в широких пределах.

На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - спектральные диаграммы сигналов, формируемых отдельными узлами при осуществлении способа.

Устройство (см. фиг. 1) содержит входные клеммы 1 и 2, синтезатор 3 частоты общего гетеродина, два однополосных модул тора 4 и 5, модулирующие генераторы 6

и 7, четыре смесител  8-11, четыре фильтра 12-15, индикатор 16 и разветвитель 17 с соответствующими св з ми.

Синтезатор 3 частоты общего гетеродина содержит разветвитель 18, последовательно соединенные усилитель 19 и дополнительный однополосный модул тор 20, к управл ющему входу которого подсоединен дополнительный генератор 21. Выход модул тора 20 через фильтр 22 соединен с разветвителем 18. Смесители 8 и 10 соответственно состо т из последовательно соединенных сумматора 23 (24), фильтра 25 (26) и смесительного детектора 27 (28).

На фиг. 2 приведены спектральные компоненты сигналов: 29 - на выходе модул тора 4, 30 - на выходе усилител  19 и 31 - на выходе модул тора 5. Через коэффициенты ft, у,/3н, УН.ДЗ. Уз обозначены уровни полезных смещенных компонент и остатка несуХ| J

ю

2

со

щей и зеркальных боковых компонент соответствующих модул торов.

Предлагаемый способ состоит в следующем .

Входные ВЧ- или СВЧ-сигналы, фазо- вый сдвиг р между которыми следует измер ть , поступают на первый и второй входы устройства. Один входной сигнал разветвл ют на первый и второй сигналы в разветви- теле 17. Первый и второй входные сигналы сдвигают по частоте методом однополосной модул ции, причем в первом измерительном канале с помощью модул тора 4 - на одно значение задаваемой частоты FI генератора 6, а во втором измерительном канале с помощью модул тора 5 - на другое значение задаваемой частоты Fa генератора 7.

В качестве опорного сигнала при фазовом детектировании в индикаторе 16 ис- пользуют напр жение частоты, равной разности

Fo lFi-Fal(1)

(или сумме) задаваемых частот, которое формируют с помощью смесител  9 и филь- тра 12.

В каждом измерительном канале производ т дополнительное преобразование частоты с помощью общего гетеродинного сигнала, частоту которого синтезируют из частоты входного сигнала. Общий гетеродинный сигнал разветвл ют в разветвителе 18 и подают на вторые входы смесителей 8 и 10. Усиление гетеродинного сигнала в усилителе 19 выбирают достаточным дл  обес- печени  в смесител х 8 и 10 линейного преобразовани  частоты модулированных сигналов. Спектральный состав преобразуемых сигналов приведен на фиг. 2.

Из продуктов преобразовани  с по- мощью фильтров 14 и 15 выдел ют сигналы неодинаковых ПЧ Рпч1 FI; Fri42 F2. Их смешивают в смесителе 11 и с помощью фильтра 13 выдел ют сигнал, частота которого равна разности (или сумме) первых двух задаваемых частот FI и Fa. Этот сигнал поступает на второй вход индикатора 16, в котором при фазовом детектировании фаза преобразуетс  в напр жение, пропорциональное искомому фазовому сдвигу.

При реализации способа обеспечиваетс  широкий динамический диапазон измерений благодар  осуществлению условий линейного преобразовани  сигналов. Из анализа основных составл ющих погреш- ностей следует:

составл юща  погрешности, обусловленна  конечной разв зкой между смесител ми 8 и 10, незначительна в св зи с тем, что частоты модул ции неодинаковы, продукты

преобразовани  паразитного сигнала не совпадают с частотой полезного сигнала и дополнительно подавл ютс  фильтрами 14 и 15;

составл ющие погрешности, обусловленные остатком несущей и зеркальной боковой , не превыс т 0,6°, если выполн ютс  услови 

(10-20)дБ, (30-20)дБ, Ј -40дБ,

где ЕС, Е - амплитуда сигналов в измерительных и гетеродинном каналах.

Из указанных требований (2) - (4) условие (4) выполнить трудно, что требует усложнени  однополосного модул тора.

Существенно ослабить этот недостаток можно, если синтезирование частоты общего гетеродина осуществить с использованием дополнительного сигнала третьей задаваемой частоты. Дл  этого в устройство дополнительно ввод т амплитудный или однополосный модул тор 20 и модулирующий генератор 21, который генерирует сигнал частоты Рз и управл ет модул тором. Рассмотрим вариант, когда в качестве модул тора 20 используетс  однополосный модул тор, спектральные компоненты общего гетеродинного сигнала на выходе которого обозначим через коэффициенты «с соответствующим индексом.

При таком методе синтезировани  сигнала общего гетеродина после преобразовани  частоты в измерительных каналах с помощью фильтров 14 и 15 выдел ют сигналы комбинационных ПЧ

Рпчз I Рз-Fi I, Fri44 I Fa-Fa I. (5) Эти сигналы смешивают в смесителе 11 и с помощью фильтра 13 выдел ют измерительный измерительный сигнал ПЧ, равный разности

Fn45 IFi-F2l(6)

или сумме первых двух задаваемых частот .

При измерении фазового сдвига в индикаторе 16 в качестве опорного используют сигнал частоты (1).

В ПЧ (6) частота генератора 21 не используетс . Этот способ также обеспечивает широкий динамический диапазон измерений. Дополнительным преимуществом  вл етс  то, что погрешность измерений не зависит от остатка несущей, поэтому не требуетс  выполн ть услови  (2) и (3), и слабо зависит от зеркальной боковой - погрешность из-за зеркальной боковой не превышает 0,6°, если удовлетворить условию

a..E«otf.

Требование (7) ослаблено по сравнению с требованием (4) в 10 раз.

Полученные результаты не завис т от метода осуществлени  однополосной модул ции . Например, однополосную модул цию сигналов в способе можно выполн ть с использованием амплитудной модул ции, а затем фильтрации одной боковой составл ющей спектра сигналов, причем фильтрацию можно осуществить как непосредственно после амплитудной модул ции, так и после суммировани  модулированных гетеродинного и соответствующего измерительного сигналов.

Claims (5)

1.Способ измерени  фазового сдвига, основанный на том, что при двухканальном преобразовании входных сигналов каждый сигнал сдвигают по частоте методом однополосной модул ции, причем в первом канале - на одно значение задаваемой частоты, а в другом - на другое значение задаваемой частоты, в качестве опорного сигнала при фазовом детектировании используют разность (или сумму) задаваемых частот, отличающийс  тем, что, с целью расширени  динамического диапазона, производ т дополнительное преобразование частоты в каждом канале с использованием сигнала общего гетеродина, частота которого синтезируетс  из частоты входного сигнала, полученные при этом сигналы с разными промежуточными частотами смешивают и выдел ют сигнал, частота которого равна разности (или сумме) первых двух задаваемых частот, фаза которого преобразуетс  при фазовом детектировании в напр жение , пропорциональное искомому фазовому сдвигу.

2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что синтезирование частоты сигнала общего гетеродина осуществл ют с исполь

зованием дополнительного сигнала задаваемой третьей частоты.

3.Способ по п.п.1 и 2, отличающий- с   тем, что однополосную модул цию вы5 полн ют с использованием амплитудной модул ции и последующей фильтрации одной боковой составл ющей спектра.

4.Устройство измерени  фазового сдвига, содержащее два однополосных мо10 дул тора, к управл ющим входам которых подключены соответственно первый и второй генераторы, выходы которых соединены также с входами первого смесител , выход которого через первый фильтр соеди15 нен с первым входом индикатора, второй вход которого св зан с выходом второго фильтра, причем вход второго однополосного модул тора  вл етс  одним из входов устройства, отличающийс  тем, что,

20 с целью расширени  динамического диапазона , в него дополнительно введены развет- витель и синтезатор частоты общего гетеродина, вход которого соединен с одним из выходов разветвител , а выходы 25 соответственно с входами введенных второго и третьего смесителей, вторые входы которых соответственно соединены с выходами первого и второго однополосны модул торов, а выходы смесителей соответ30 ствено через введенные третий и четвертый фильтры - с входами четвертого введенн- - смесител , выход которого соединен с хо- дом второго фильтра, вход первого однополосного модул тора св зан с вторым

35 выходом разветвител , вход которого  вл етс  вторым входом устройства.

5.Устройство по п.4, отличающее- с   тем, что синтезатор частоты общего гетеродина выполнен в виде дополнительного

40 однополосного или амплитудного модул тора с усилителем на входе и с последовательно подсоединенными на выходе модул тора фильтром и разветвителем, причем к управл ющему входу дополнительного однопо45 лосного модул тора подключен дополнительный генератор, а второй и третий смесители выполнены в виде последовательно соединенных сумматора, фильтра и смесительного детектора.

50

I

/

-Јо

-/

Л

/ г

ft/a 2