SU750383A1

SU750383A1 - Высокочастотна мера фазового сдвига

Info

Publication number: SU750383A1
Application number: SU772521920A
Authority: SU
Inventors: Олег Иванович Гуторов; Владимир Николаевич Иванов; Сергей Юрьевич Лапунов; Людмила Сергеевна Макарова
Original assignee: Предприятие П/Я А-1742
Priority date: 1977-08-30
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1980-07-23

Description

Изобретение относится к фазоизмери—' тельной технике и может быть использовано при создании поверочной фазоизмери— тельной аппаратуры.

Известен двухфазный генератор с градуированными фазовращателями, содержа— ^:щий генератор и фазосдвигающее устройство, составленное из нескольких фазовращателей, выходные зажимы, подключенные к выходу генератора и выходу фазосдвигающего устройства £1] .

Недостатком данного типа генераторов является то, что воспроизводимый фазовый сдвиг изменяется при подключении внешних комплексных нагрузок.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее генератор (Габоне й частоты, нагруженный на вычитающий смеситель и на один из двух усилителей мощности, выходы которых соединены с входами образцового фазометра и с выходными высокочастотными разъемами Γ2Ί. Для повышения точности воспро— изведения фазового сдвига р широкой полосе частот устройство снабжено фильтром нижних частот, вход которого связан с вычитающим смесителем, а выход через последовательно включенные суммирующий усилитель и избирательный усилитель, подключен к входу усилителя мощности, вторые входы смесителей через синхрогенератор и смеситель подключены к генератору рабочей частоты и к фазоэадающему генератору, причем часто— тозацающие элементы избирательного усилителя, синхрогенератора и генератора рабочей частоты имеют между собой механическую связь, а к выходу фильтра нинших частот подключен электронный частотомер.

Целью изобретения является повышение точности за счет устранения погрешности, обусловленной подключением внешней комплексной нагрузки.

Достигается это за счет того, что заявляемая высокочастотная мера фазового сдвига, содержащая два усилителя мощ—

750333 ности, вход одного из которых подключен к выходу генератора рабочей частоты не-, посредственно, а вход второго - через последовательно соединенные вычитающий смеситель, фильтр нижних частот, сумми— ₅рующий смеситель и избирательный усилитель, высокочастотные разъемы, фазозадающий генератор и генератор рабочей частоты, снабжена двумя идентичными каналами, включающими усилитель-огра— ю ничитель, сумматор, два преобразователя частоты, выходы которых подключены . . к входам сумматоров, двумя модуляторами, входы одного из которых подключены к введенному генератору модули- 15 рующей частоты и к генератору рабочей частоты непосредственно, а входы второго - через дополнительные квадратурные фазовращатели, последовательно соединенные с источником опорного напряже- 20 ния, задатчиком фазы, усилителем ошибки, выход которого связан с управляющим входом фаэозадающего генератора, преобразователем фаза-напряжение, входы которого соединены с выходами усилите- 25 лей-ограничителей. Выходы усилителей мощности подключены к высокочастотным разъемам и входам преобразователей частоты первого и второго каналов соответственно, гетеродинные входы первых пре- зо образователей частоты каналов соединены с выходом первого модулятора, гетеродинные входы вторых преобразователей частоты - с выходом второго модулятора, выходы сумматоров подключены к входам 35 усилителей-ограничителей, дополнительный выход преобразователя фаза-напряжение связан с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к второму входу усилителя ошибки. 40

Для устранения погрешности, обусловленной подключением внешне'й комплексной «· нагрузки, сигналы с высокочастотных разъемов преобразуются каналами, состоящими из двух преобразователей частоты, 45 сумматора и усилителя-ограничителя, в сигналы низкой частоты, разность фаз . между которыми равна разности фаз выходных высокочастотных сигналов.

Выходное напряжение усилителй ошибки^⁵⁰пропорциональное разности фаз между выходными напряжениями задатчика фазы и преобразователя фаза-напряжение, на входы которого поступают низкочастотные напряжения с выходов усилителей — ограничителей, управляют фазозадающим генератором так, чтобы фазовый сдвиг между выходными высокочастотными колебания ми соответствовал напряжению на выходе задатчика фазы.

Для формирования Гетеродинного напряжения используются два амплитудных модулятора.

На чертеже дана схема предлагаемого изобретения.

Высокочастотная мера фазового сдвига содержит усилители мощности 1 и 2, генератор рабочей частоты 3, вычитающий смеситель 4, фильтр нижних частот 5, суммирующий смеситель 6 и избирательный усилитель 7, высокочастотные разъемы 8 и 9, фазозадающий генератор 10, смеситель 11, синхрогенератор 12, усилители-ограничители 13 и 14, сумматоры 15 и 16, преобразователи частоты 17 и 18, 19 и 20, модуляторы 21 и 22, генератор модулирующей частоты 23, квадратурные фазовращатели 24 и 25, источник опорного напряжения 26, задатчик фазы 27, усилитель ошибки 28, преобразователь фаза-на пряжение 29.

Предлагаемая высокочастотная мера фазового сдвига работает следующим образом. Выходные напряжения генератора 3 U_c - и^с&'лиЯи генератора 23 ~ вступают на входы модулятора 21, а на входы модулятора 22 через квадратурные фазовращатели 24 и 25. На выходах модуляторов 21 и 22 имеем >ЛОЦ л^{= ein} ujt, где m \ и m2- коэффициенты модуляции модуляторов 21 и 22 соответственно.

Выходные напряжения модуляторов 21 и 22 поступают на гетеродинные входы преобразователей 20 и 17, 18 и 19 соответственно. На входы преобразователей 17 и 18, 19 и 20 поступают напряжения с высокочастотных разъемов 8 и

9.

и_д= (J ГТ» 4 sin (cut + if λ

Λ 6

U^Um-zsin (ώ-Η if } , гае Ч д — Ч 2 ~ разность фаз выходных высокочастотных колебаний.

На выходах преобразователей 17 н 18 имеем _mсое,Qlsiri Ч , где'э_пРАи - коэффициенты передачи преобразователей 17 и 18. Выходные напряжения преобразователей 17 и 18 поступают на входы сумматора 15, на выходе которого, в случае ml-m2, имеем п₽₄ m \ t/ ся сигнал рассогласования Δψ- А Ψ 'Зб0^О/Щ_?который изменяет частоту генератора

10. Таким образом, чтобы изменение фазового сдвига, вносимого фильтром 5, , скомпенсировал паразитный фазовый ⁵ I сдвиг ДЧо ·

На выходах преобразователей 19 и 20 · имеем

3^=snP3^Umi^{m г} UmcosQt sin Ч\ , tJprjSinQ-t oos ( raeSqp^ и6пр4 - коэффициенты передачи преобразователей 19 и 20. Выходные напряжения преобразователей 19 и 20 поступают на вход сумматора 16, на выходе которого, в случае ^snp5~ ^snp4 i ml- m 1 получим ^{υ s}nP3^m'^{1 и}<пг ^ит«^л ’’А

Напряжения с выходов сумматоров 15· и 16, сформулированные усилителямиограничителями 13 и 14 в две последовательности импульсов, поступают на входы преобразователя фаза-напряжение 29, на выходе которого имеем

где U_o — выходное напряжение источника опорного напряжения 26. Выходное напряжение задатчика фазы 27, равное ₃~_о ^j_o и выходное напряжение преобразователя 29 поступают на входы усилителя ошибки 28, выходное напряжение которого -(U-Ц) управляет частотой генератора 10. При перестройке частоты генератора 10 изменяется фазовый сдвиг, вносимый фильтром 5 и соответственно на высокочастот-₄₅ных разъемах 8 и 9 где Δ·£ — изменение частоты генератор ра 10;

- время задержки сигнала фильтром 5.

Если фазовый сдвиг между выходны ми высокочастотными напряжениями изменяется по какой-либо причине на величину Δ⁴?¹ , например, при подключе— , нии внешней комплексной нагрузки, то на выходе усилителя ошибки 29 появитНастоящая высокочастотная мера фазового сдвига позволяет исключить погрешность, обусловленную подключением внешней комплексной нагрузки в широком диапазоне рабочих частот (1 100 МГц) без введения специальных перестраиваемых гетеродинов, что значительно упрощает схему устройства.

Claims

Изобретение относитс к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании поверочной фазоизмери гельной аппаратуры. Известен двухфазный генератор с градуированными фазовращател ми, содержащий генератор и фазосдвигающее устройство , составленное из нескольких фазовращателей , выходные зажимы, подключенные к выходу генератора и выходу фазосдвигающего устройства i . Недостатком данного типа генераторов вл етс то, что воспроизводимый фазовый сдвиг измен етс при подключении внешних комплексных нагрузок. Наиболее близким к изобретению вл етс устройство, содержащее генератор рабочей частоты, нагруженный на вычита щий смеситель и на один из двух усилителей мощности, выходы которых соединены с входами образцового фазометра и с выходными высокочастотными разъемами . Дл повышени точности воспро- изведени фазового сдвига р широкой полосе частот устройство снабжено фильтром нижних частот, вход которого св зан с вычитающим смесителем, а выход через последовательно включенные суммирующий усилитель и избирательный усилитель, подключен к входу усилител мощности, вторые входы смесителей через синхрогенератор и смеситель подключены к генератору рабочей частоты и к фазозадающему генератору, причем часто- тозадающие элементы избирательного усилител , синхрогенератора и генератора рабочей частоты имеют между собой механическую св зь, а к выходу фильтра нииших частот подключен электронный частотомер. Целью Изобретени вл етс повышение точности за счет устранени погрешности , обусловленной подключением внешней комплексной нагрузки. Достигаетс это за счет того, что за вл ема высокочастотна мера фазового сдвига, содержаща два усилител мощ- 375 ности, вход односо из которых подключен к выходу генератора рабочей частоты не-, посредственно, а вход второго - через последовательно соединенные вычитакший смеситель, фильтр нижних частот, сумми- рующий смеситель и избирательный усилитель , высокочастотные разъемы, фазо- задающий генератор и генератор рабочей частоты, снабжена двум идентичными каналами, включающими усилитель-)Гра- ничитель, сумматор, два преобразовател частоты, выходы которых подключены . к входам сумматоров, двум модул торами , входы одного из которых подключены к введенному генератору модулирующей частоты и к генератору рабочей частоты непосредственно, а входы второго - через дополнительные квадратурные фазовращатели, последовательно соединенные с источником опорного напр жени , задатчиком фазы, усилителем ошибки выход которого св зан с управл ющим входом фааозадающего генератора, преобразователем фаза-напр жение, входы которого соединены с выходами усилителей-ограничителей . Выходы усилителей мощности подключены к высокочастотным разъемам и входам преобразователей частоты первого и второго каналов соответ- ственно, гетеродинные входы первых преобразователей частоты каналов соединены с выходом первого модул тора, гетеродинные входы вторых преобразователей частоты - с выходом второго модул тора выходы сумматоров подключены к входам усилителей-ограничителей, дополнительный выход преобразовател фаза-напр жение св зан с выходом источника опорного напр жени , а выход подключен к второму входу усилител ошибки. Дл устранени погрешности, обусловленной подключением внешней комплексно нагрузки, сигналы с высокочастотных разъемов преобразуютс каналами, состо щими из двух преобразователей частоты, сумматора и усилител -ограничител , в сигналы низкой частоты, разность фаз . между которыми равна разности фаз выходных высокочастотных сигналов. Выходное напр жение усилители ошибк пропорциональное разности фаз между выходными напр жени ми задатчика фазы и преобразовател фаза-напр жение, на ёходы которого поступают низкочастотные напр жени с выходов усилителей - ограничителей , управл ют фазозадающим генератором так, чтобы фазовый сдвиг между выходными высокочастотными колебани - 3 ми соответствовал напр жению на выходе задатчика фазы. Дл формировани -Гетеродинного напр жени используютс два амплитудных модул тора. На чертеже дана схема предлагаемого изобретени . Высокочастотна мера фазового сдвига содержит усилители мощности 1 и 2, генератор рабочей частоты 3, вычитающий смеситель 4, фильтр нижних частот 5, суммирующий смеситель 6 и избирательный усилитель 7, высокочастотные разъемы 8 и 9, фазозадающий генератор 1О, смеситель 11, синхрогенератор 12, усилители-ограничители 13 и 14, сумматоры 15 и 16, преобразователи частоты 17 и 18, 19 и 20, модул торы 21 и 22, генератор модулирующей частоты 23, квадратурные фазовращатели 24 и 25, ИСТОЧНИК опорного напр жени 26, задатчик фазы 27, усилитель ошибки 28, преобразователь фаза-на пр жение 29. Предлагаема высокочастотна мера фазового сдвига работает следующим образом . Выходные напр жени генератора 3 Uc-и, генератора 23 13, вступают на входы модул тора 21, а на входы модул тора 22 через квадратурные фазовращатели 24 и 25. На выходах модул торов 21 и 22 имеем MOQa mll- C lco t , где m и rnZ- коэффициенты модул ции модул торов 21 и 22 соответственно . Выходные напр жени модул торов 21 и 22 поступают на гетеродинные входы преобразователей 20 и 17, 18 и 19 соответственно. На входы преобразователей 17 и 18, 19 и 20 поступают напр жени с высокочастотных разъемов 8 и 9. (cot -V U у U Umaein(ajt-vif,) , где Чд- разность фаз выходных высокочастотных колебаний. На выходах преобразователей 17 и 18 имеем , H44 4Snp J,J cos4 s nSlt , HM a np UfTi UmCoe ibainif , гдеь р ив р - коэффициенты передачи преобразователей 17 и 18, Выходные напр жени преобразователей 17 и 18 поступают на входы сумматора 15, на выходе которого, в случае . , имеем ( .) т 1 На выходах преобразователей 19 н 20 имеем , cx)sSlte n4 пРл то1ПП (Jr smatoOSf Г( ибпрд - коэффициенты передачн преобразователей 19 и 20. Выходны напр жени преобразователей 19 и 20 поступают на вход сумматора 16, на вы ходе которого, в случае ,- i гп1- го 2. получим (,) Напр жени с выходов сумматоров 15 и 16, сформулированные усилител миограничител ми 13 и 14 в две последовательности импульсов, поступают на входы преобразовател фаза-напр жение 29, на выходе которого имеем М .-Мy J±. и . 3600 о где UQ - выходное напр жение источник опорного напр жени 26. Выходное напр жение задатчика фазы 27, равное Uj забо о выходное напр жение преобразовател 29 поступа ют на входы усилител ошибки 28, выходное напр жение которого Uj -(U-Uj) управл ет частотой генератора 10. При перестройке частоты генератора 10 измен етс фазовый сдвиг, вносимый филь ром 5 и соответственно на высокочасто ных разъемах 8 и 9 лК-атсй. т;, где - изменение частоты генерато ра 1О; J, - врем задержки сигнала фильтром 5. Если фазовый сдвиг между выходными высокочастотными напр жени ми измен етс по какой-либо причине на величину лЧ , например, при подключении внешней комплексной нагрузки, то на выходе усилител ошибки 29 по витс сигнал рассогласовани А1 ЗбО°11, который измен ет частоту генератора 10. Таким образом, чтобы изменение фазового сдвига, вносимого фильтром 5, скомпенсировал паразитный фазовый сдвиг Насто ща высокочастотна мера фазового сдвига позвол ет исключить погрешность , обусловленную подключением внешней комплексной нагрузки в широком диапазоне рабочих частот .(1 100 МГц) без введени специальных перестраиваемых гетеродинов, что значительно упрощает схему устройства. Формула изобретени Высокочастотна мера фазового сдвига , содержаща два усилител мощности, св занных с высокочастотными разъемами , генератор рабочей частоты, выход которого подключен ко входу первого усилител мощности непосредственно, а ко входу второго - через последовательно соединенные вычитающий смеситель, i фильтр нижних частот, суммирующий сме- ситель и избирательный усилитель, фазоза- дающий генератор, подключенный через смеситель , соединенный с генератором рабочей частоты, и синхрогенератор к гетеродинным входам вычитающего и суммирующего смесителей, отличающа с тем, что, с целью повышени точности за счет устранени погрешности, обусловленной подключением внешней комплексной нагрузки, она снабжена двум иден- тичнь1ми каналами, каждый из которых включает в себ усилитель-ограничитель, сумматор и два преобразовател частоты , выходы которых подключены к входам сумматора, двум модул торами, входы одного из которых подсоединены к введенному генератору модулирующей частоты и генератору рабочей частоты непосредственно, а входы второго - через дополнительные квадратурные фазовращатели , последовательно соединенными источником опорного напр жени за- датчиком фазы, усилителем ошибки, вход которого св зан с управл ющим входом фазозадающего генератора, преобразователем фаза-напр жение, входы которого соединены с выходами усилителей-ограничителей , причем входы преобразователей частоты соединены попарно и подключены к выходам усилителей мощности, а гетеродинные их входы попарно подсоеци|нены к выходам модул торов, выходы сумматоров соединены с входами усилителей-ограничителей , дополнительный вход преобразовател фаза-напр жение св зан с выходом источника опорного напр жени , а его выход подключен к второму входу усилител ошибки.

л

/3 75

g Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1,Колтик Е. Д. Измерительные двухфазные генераторы переменного тока. М., Иза-во стандартов, 1968, с. 8996 . .
2.Авторское свидетельство СССР № 398890, кл. G 01 R 25/04, 1967.