SU370545A1

SU370545A1 - Phase meter

Info

Publication number: SU370545A1
Application number: SU1608687A
Authority: SU
Inventors: А. Вечканова Р.
Original assignee: Куйбышевский ордена Трудового Красного знамени авиационный институт акад С. П. Королева
Priority date: 1970-12-31
Filing date: 1970-12-31
Publication date: 1973-02-15

Description

Изобретение относитс к радиоизмерительной технике и предназначено дл измерени фаз сигналов в широком диапазоне частот. Существующие фазометры не позвол ют измер ть фазы сигналов, уровни которых соизмеримы или меньше уровн шумов, т. е. при / f/c ,. отношении сигнал-шум -- ) бл)изком к V / единице. Известны фазометры, работающие в широком непрерывиом диапазоне частот, содержащие два основных блока: блок преобразовани частоты, блок измерени и индикации фаз, а также компенсационные фазометры, включающие градуированный фазовращатель и схему индикации на основе фазового детектора. Блок преобразовани частоты выполнен по двухканальной схеме (опорный и измерительный каналы) с общим гетеродином, частота которого автоматически перестраиваетс . На выходе каждого канала образуетс напр жение посто нной промежуточной частоты /п. В блоке измерени и индикации фазы опорный и исследуемый сигналы усиливаютс , ограничиваютс , преобразуютс в им-пульсы, несущие информацию о фазе и подаютс на индикатор разности фаз. Однако такие фазометры содержат большое количество прецизионных элементов. Кроме того, в таких фазометрах производитс несколько операций с сигналом, несущим информацию о фазе, что способствует по влению больших ошибок -В измерении фазы, поскольку точность измерений в большой степени зависит от стабильности нулевой линии ограничителей , а следовательно, от стабильности источников питани . Эти фазометры имеют Ш1ирокополасную измерительную часть, что увеличивает уровень и вли ние шумов, повышает необходимый минимальный уровень исс.иедуемых сигналов (снижает чувствительность прибора). Целью изобретени вл етс повышение чувствительности фазо.метра и точности измерени фаз. Это достигаетс путем нового построени схемы блока измерени и индикации фазы с применением параметрического генератора. В предложенном фазометре схема блока измерени и индикации фазы узкополосна, поэтому уменьшаетс вли ние шумов на точность измерени фазы. В этом блоке обрабатываютс и усредн ютс результаты измерени по большому количеству проб, поэтому отпадает необходимость преобладани амплитуды сигнала над уровнем шумов, что во много раз повышает чувствительность прибора. Единственным прецизионным эле.ментом предложенной схемы вл етс градуированный фазовращатель.The invention relates to a radio metering technique and is intended to measure the phases of signals in a wide frequency range. Existing phase meters do not allow measuring the phases of signals whose levels are commensurate or lower than the noise level, i.e., at / f / c,. Signal-to-Noise Ratio -) bl) of V / unit Phase meters operating in a wide non-continuous frequency range are known, containing two main blocks: a frequency conversion unit, a phase measurement and indication unit, as well as compensating phase meters, including a graduated phase shifter and an indication circuit based on a phase detector. The frequency conversion unit is made according to a two-channel scheme (reference and measurement channels) with a common local oscillator, the frequency of which is automatically tuned. At the output of each channel, a constant intermediate frequency voltage is generated. In the phase measurement and indication unit, the reference and test signals are amplified, limited, converted into pulses carrying information about the phase, and fed to the phase difference indicator. However, these phase meters contain a large number of precision elements. In addition, in such phase meters, several operations are performed with a signal carrying phase information, which contributes to the appearance of large errors in phase measurement, since the accuracy of measurements largely depends on the stability of the zero line of limiters, and consequently, on the stability of power sources. These phase meters have a wideband measuring part, which increases the level and effect of noise, increases the required minimum level of the investigated signals (reduces the sensitivity of the device). The aim of the invention is to increase the sensitivity of the phase meter and the accuracy of phase measurement. This is achieved by redesigning the circuit for measuring and indicating the phase using a parametric generator. In the proposed phase meter, the circuit of the phase measurement and indication unit is narrowband, therefore, the influence of noise on the phase measurement accuracy is reduced. In this block, the measurement results for a large number of samples are processed and averaged; therefore, the amplitude of the signal above the noise level is no longer necessary, which greatly increases the sensitivity of the instrument. The only precision element of the proposed scheme is a graded phase shifter.

поскольку точность измерени фазы в основном зависит от точности фазовращател .since the accuracy of the phase measurement mainly depends on the accuracy of the phase shifter.

На чертеже приведена блок-схема чувствительного фазометра, содержащего блок / преобразовани частоты, блок 2 измерени и индикации фазы, который состоит из параметрического генератора 3, плавного градуированного фазовращател 4, умножител 5 частоты 1 : 2, модул тора 6, генератора импульсов 7, буферных каскадов 8, 9, и схемы 10 индикации фазы, включающей в фазовый детектор 11, фазовращатель 12, ограничитель 13 и измеритель 14 функции распределени сбоев параметрического генератора.The drawing shows a block diagram of a sensitive phase meter containing a frequency conversion unit / unit, a phase measurement and indication unit 2, which consists of a parametric generator 3, a graduated graduated phase shifter 4, a multiplier 5 frequency 1: 2, a modulator 6, a pulse generator 7, a buffer cascades 8, 9, and phase indication circuits 10, comprising phase detector 11, phase shifter 12, limiter 13, and meter 14 of the distribution function of the parametric oscillator faults.

В блоке преобразовани частоты 1, состо щем из двух каналов (измерительного 15 и опорного 16 частота исследуемого и опорного сигналов преобразуетс в посто нную промежуточную -частоту /п. С выхода измерительного канала 15 блока преобразовани частоты сигнал промежуточной частоты поступает на параметрический генератор 3. С выхода опорного канала 16 блока преобразовани частоты сигнал той же промежуточной частоты через градуированный фазовращатель 4 поступает на умножитель 5 частоты. Умножитель 5 частоты вл етс источником колебаний накачки параметрического генератора 3. Поскольку фазовращатель несколько понижает уровень сигнала, он помещен не в измерительный канал, а в канал накачки перед умножителем частоты. С выхода умножител 5 частоты колебани с частотой 2fn поступают щ модул тор 6, где .модулируютс импульсами от генератора импульсов 7 и периодически запускают параметрический генератор 5.In the frequency conversion unit 1, consisting of two channels (the measuring 15 and the reference 16, the frequency of the test and reference signals is converted into a constant intermediate frequency / n. From the output of the measuring channel 15 of the frequency conversion unit, the intermediate frequency signal goes to a parametric generator 3. the output of the reference channel 16 of the frequency conversion unit, the signal of the same intermediate frequency through the graduated phase shifter 4 is fed to the frequency multiplier 5. The frequency multiplier 5 is the source of oscillations Parameters of a parametric oscillator 3. As the phase shifter lowers the signal a little, it is not placed in the measuring channel, but in the pump channel in front of the frequency multiplier. and periodically start parametric generator 5.

Во избежание по влени ударных колебаний , ухудшающих чувствительность, передний фронт импульсов накачки нарастает плавно . Радиоимпульсы параметрических колебаний поступают через буферный каскад 5 на вход фазового детектора 11, котором в качестве опорной используетс фаза колебаний с выхода градуированного фазовращател 4. Дл нормальной работы фазового детектора в цепь сигнала опорной фазы после буферного каскада 9 включен фазовращатель 12. В зависимости от состо ни параметрического генератора на выходе фазового детектора фор370545In order to avoid the appearance of shock oscillations degrading the sensitivity, the leading edge of the pump pulses grows smoothly. The radio pulses of parametric oscillations are fed through a buffer cascade 5 to the input of a phase detector 11, which uses the phase of oscillations from the output of a graduated phase shifter 4 as a reference. parametric generator at the output of the phase detector for370545

мируютс импульсы той или иной пол рности. При изменении фазы импульсов накачки плавным фазовращателем 4 измен етс веро тность сбоев параметрического генератора 5 при переходе из состо ни «О в состо ние «1 или наоборот. Бипол рные импульсы с выхода фазового детектора поступают на ограничитель 13, предназначенный дл выделени импульсов одной пол рности. Регистраци состо ний параметрического генератора и измерение веро тностных характеристик сбоев параметрического генератора при переходе из одного состо ни в другое производитс с помощью измерител 14 функции распределени impulses of one or another polarity are measured. When the phase of the pump pulses is changed by the smooth phase shifter 4, the probability of malfunctioning of the parametric oscillator 5 changes from going from “O to state” 1 or vice versa. Bipolar pulses from the output of the phase detector arrive at a limiter 13, designed to separate pulses of one polarity. The registration of the parametric oscillator states and the measurement of the probability characteristics of the parametric oscillator failures during the transition from one state to another is performed using the distribution function meter 14

5 веро тности сбоев. Фаза сигнала определ етс по градуированному фазовращателю 4 при веро тности сбоев параметрического генератора равной 0,5, когда стрелка прибора измерител функции распределени сбоев находитс в середине щкалы. При приближении уровн сигнала к уровню шумов достоверность измерени фазы увеличиваетс с увеличением времени анализа исследуемого сигнала.5 probability of failure. The signal phase is determined by the graduated phase shifter 4 when the probability of a parametric oscillator failure is 0.5, when the needle of the instrument measuring the distribution function of the faults is in the middle of the scale. As the signal level approaches the noise level, the reliability of the phase measurement increases with increasing analysis time of the signal under study.

5Предмет изобретени 5 of the invention

Фазометр, содерл ащий блок преобразовани частоты, состо щий из измерительного и опорного каналов с общим гетеродином, фазовый детектор, градуированный фазовращатель,A phase meter containing a frequency conversion unit, consisting of a measuring and reference channels with a common local oscillator, a phase detector, a graduated phase shifter,

0 включенный в цепь опорного канала и буферные каскады, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности и точности измерени , в схему введен параметрический генератор , модул тор, генератор импульсов, умножитель частоты, фазовращатель, ограничитель и измеритель функции распределени сбоев, причем вход параметрического генератора соединен с выходом измерительного канала, а выход через буферный каскад с входом фазового детектора, выход градуированного фазовращател через умножитель частоты и модул тор соединен с входом накачки параметрического генератора, а через второй буферной каскад и фазовращатель - со вторым входом0 included in the circuit of the reference channel and buffer cascades, characterized in that, in order to increase sensitivity and measurement accuracy, a parametric oscillator, modulator, pulse generator, frequency multiplier, phase shifter, limiter, and fault distribution function meter are introduced, and the parametric input generator connected to the output of the measuring channel, and the output through the buffer stage with the input of the phase detector, the output of the graduated phase shifter through the frequency multiplier and the modulator is connected to the input of ki parametric oscillator, and through the second buffer stage and the phase shifter - the second input

5 фазового детектора, второй вход модул тора подключен к выходу генератора импульсов, а выход фазового детектора через ограничитель соединен с входом измерител функции распределени веро тности сбоев.5 of the phase detector, the second input of the modulator is connected to the output of the pulse generator, and the output of the phase detector is connected via a limiter to the input of the metering function of the probability distribution of failures.