(-54) ЦИФРОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ДОБРОТНОСТИ(-54) DIGITAL MEASUREMENT METER
- V . Изобретение относитс к радиоизм рительной технике и может использоватьс дл измере ш параметров радиоэлементов , в частности дл измерени добротности, емкости и индуктивности . В основу этих устройств положен метод вариации частоты. Так, известно устройство, содержащее генератор высокой частоты, колебательный контур и индикатор уровн выходного напр жени колебательного контура. В данном устройстве резонансную частоту и полосу пропускани 2 &f колебательного контура определ ют по изменению уровн его выходного напр жени в пределах полосы пропускани частот контура при поддержании щ этой полосе посто нного уровн его входного напр жени рТ Недостатком данного устройства вл етс трудность поддержани посто нного уровн входного напр жени и точного измерени относительных |изменений уровней выходного нащ |жени колебательного контура в полох се пропускани . Кроме этого, указанное устройство непригодно дл измерени малых добротностей. Известен также цифровой измеритель добротности C2J, содержащий генератор высокой частоты, иэмерительтшй контур с усипителем на выходе электронно-счётный частотомер, фазочувствительные блоки, настроенные на фазы -45, О®, , относительно тока пи тани контура , распределительное устройство и цифровс вычислитель. В основу известного измерител добротности положен метод определени частот , соответствующих сдвигам фаз напр жени и тока -45°, 0°, +45®, а добротность вычисл етс по формуле i- 45°-i-45. Недостатком известного измерител добротности, вл етс невысока точ 8 ность измерени в св зи с TRM, что в нем используютс три фазочувствительных блока, каждый из которых вносит определенную погрешность измерени . Кроме этого, использование одного генератора высокой частоты вносит относительно большую погрешность определени разности частот. Исполь3OBaiffle в известном устройстве цифрового вычислител делает его относительно сложным устройством. Цель изобретени - повышение точности измерени . Поставленна цель достигаетс тем что в цифровой измеритель добротности содержащий генератор высокой частоты, измерительный блок с широкополосным усилителем на выходе, фазочувствител ный блок. Первый вход которого соединен с выходом широкополосного усилител , широкополосный фазовращатель и цифровой измеритель, введены последо вательно соединенные генератор низкой частоты, фазоинвертор, первый ключ и балансный модул тор, второй ключ, делитель частоты и блок управлени , причем второй вход балансного модул тора соединен с выходом генера тора высокой частоты и входом делител частоты, выход которого соедине с одним из входов цифрового измерител , другой вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты, а выход балансного модул тора соединен с одним из входов широкополосного фазовращател , выход О которого соединен со входом измерительного блока и с одним из входов второго ключа, другой вход которого соединен с выходом J: 45 широкополосного фазовращател , выход второго ключа соединен со вторым входом фазочувствительного блока, при управл ющие входы фазоинвертора и широкополосного фазовращател соединены с вы ходом блока управлени . На чертеже приведена структурна электрическа схема устройства. Выход генератора 1 высокой частоты подключен к первому входу балансного модул тора 2, ко второму входу которого через фазоинвертор 3 и первый ключ 4 подключен выход генератора 5 низкой частоты. К выходу балан ного модул тора 2 через широкополос ной усилитель 6 подключен вход фазо вращател 7, указанные блоки образу ют широкополосный фазовращатель 8. 4 ыход 0° фазовращател 7 соединен со; ходом измерительного блока 9, соержащего колебательный контур, и со вторым входом второго ключа 10. Выход измерительного блока 9 через шиокополосный усилитель 11 подключен к первому входу фазочувствительного. блока 12, содержащего фазовый детектор 13 и индикатор I4 настройки. Ко второму входу фазочувствительного бло ка 12 подключен выход второго ключа 10, первый вход которого подключен к выходу +45 фазовращател 7. Выход блока 15 управлени соединен с-управл юш ими входами фазоинвертора 3 и фазовращател 7. Первый вход цифрового измерител 16 через делитель 17 частоты подключен к выходу генератора . 1 высокой частоты, а второй его вход подключен к выходу генератора 5 низкой частоты. Устройство работает следующим образом . При закрытом ключе 4, закрытом канале -45 ключа 10 и открытом канале его О на измерительный блок 9 через балансный модул тор 2, широкополосный усилитель 6 и фазовращатель 7 от генератора 1 высокой частоты подаетс , напр жение с заданной несущей частотой fg. Измерительный блок 9 настраивают на заданную несущую частоту f(j. При резонансе колебательного KOHTy i pa измерительного блока 9 напр жение на его выходе и на выходе широкополосного усилител I1 будет сдвинуто по отношению к опорному напр жению, . подаваемому на фазочувствительный блок 12 с выхода фазовращател 7 на 90 , при этом амплитудно-фазова характеристика фазочувстзительного 0лока 12 проходит через нуль. Таким образом , момент настройки в резонанс фиксируетс фазочувствительным блоком 12 по прохождении его амплитуднофазовой характеристики через нуль. , При открытом ключе 4, открытом канале 45 ключа 10 и закрытом его канале о производитс расстройка колебательного контура измерительного блока 9 по частоте генератором 5 низкой частоты. Б этом, режиме работы устройства на выходе балансного модул тора 2 получают напр жение с частотой f о- Р этом частота изменени знака составл ющей определ етс частотой инвертировани фазы на- V. The invention relates to radio measurement technology and can be used to measure the parameters of radio elements, in particular for measuring the quality factor, capacitance and inductance. The basis of these devices based on the method of frequency variation. Thus, a device is known comprising a high frequency generator, an oscillating circuit, and an indicator of the output voltage level of the oscillating circuit. In this device, the resonant frequency and bandwidth 2 & f of the oscillating circuit is determined by changing the level of its output voltage within the bandwidth of the frequency of the circuit while maintaining this band a constant level of its input voltage pT. The disadvantage of this device is the difficulty of maintaining constant of the input voltage level and accurate measurement of the relative | changes in the output level of the oscillating circuit in the transmission gap. In addition, this device is unsuitable for measuring small Q-factors. Also known is a digital Q-Meter C2J, which contains a high-frequency generator, a measuring circuit with a tamper at the output, an electronic counting frequency meter, phase-sensitive blocks tuned to the -45, О® phases, with respect to the loop power current, a switchgear and a digital computer. The well-known Q-meter is based on the method of determining the frequencies corresponding to the phase shifts of the voltage and current -45 °, 0 °, + 45®, and the quality factor is calculated by the formula i - 45 ° - i-45. A disadvantage of the known Q-meter is the low measurement accuracy in connection with the TRM, that it uses three phase-sensitive units, each of which introduces a specific measurement error. In addition, the use of one high-frequency generator introduces a relatively large error in determining the frequency difference. The use of 3OBaiffle in a known digital calculator device makes it a relatively complex device. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that in a digital Q-meter, containing a high-frequency generator, a measuring unit with a broadband amplifier at the output, a phase-sensitive unit. The first input of which is connected to the output of a wideband amplifier, a wideband phase shifter and a digital meter, a series-connected low-frequency generator, a phase inverter, a first key and a balanced modulator, a second key, a frequency divider and a control unit are entered, the second input of the balanced modulator being connected to the output a high-frequency generator and an input of a frequency splitter, the output of which is connected to one of the inputs of a digital meter, the other input of which is connected to the output of a low-frequency generator, and the output is balanced The modulator is connected to one of the inputs of the wideband phase shifter, the output O of which is connected to the input of the measuring unit and one of the inputs of the second key, the other input of which is connected to the output J: 45 of the wideband phase shifter, the output of the second key is connected to the second input of the phase-sensitive unit, the control inputs of the phase inverter and the wideband phase shifter are connected to the output of the control unit. The drawing shows a structural electrical circuit of the device. The output of the high-frequency generator 1 is connected to the first input of the balanced modulator 2, to the second input of which through the phase inverter 3 and the first key 4 the output of the low-frequency generator 5 is connected. The output of the rotary modulator 2 is connected via the broadband amplifier 6 to the input of the phase rotator 7, these blocks form a wideband phase shifter 8. 4 output 0 ° of the phase rotator 7 is connected to; the course of the measuring unit 9, containing the oscillating circuit, and with the second input of the second key 10. The output of the measuring unit 9 is connected via a broadband amplifier 11 to the first input of the phase-sensitive one. block 12, containing the phase detector 13 and the indicator I4 settings. The output of the second switch 10 is connected to the second input of the phase-sensitive unit 12, the first input of which is connected to the output +45 of the phase shifter 7. The output of the control unit 15 is connected to the inputs of the phase inverter 3 and the phase shifter 7. The first input of the digital meter 16 through frequency divider 17 connected to the generator output. 1 high frequency, and the second input is connected to the output of the generator 5 low frequency. The device works as follows. With the closed key 4, the closed channel -45 of the key 10 and the open channel of its O to the measuring unit 9 through the balanced modulator 2, the broadband amplifier 6 and the phase shifter 7 from the high frequency generator 1, voltage is applied with a given carrier frequency fg. The measuring unit 9 is tuned to the given carrier frequency f (j. When the oscillatory KOHTy i pa resonates the measuring unit 9, the voltage at its output and at the output of the wideband amplifier I1 will be shifted with respect to the reference voltage supplied to the phase-sensitive unit 12 from the output of the phase rotator 7 to 90, while the amplitude-phase characteristic of the phase-sensitive 0 block 12 passes through zero. Thus, the tuning moment to resonance is fixed by the phase-sensitive unit 12 as its amplitude-phase characteristic passes. zero through. With the open key 4, the open channel 45 of the key 10 and its closed channel o, the oscillation circuit of the measuring unit 9 is detuned by the frequency of the low-frequency generator 5. In this case, the device operates at the output of the balanced modulator 2 frequency f o - P this frequency of the change of the sign of the component is determined by the frequency inversion phase on
5 . 824077five . 824077
0 и 180 фазоинвертором 3, управл еыын блоком 15 управлени , частота управл ющих импульсов которого должна быть Fnf,piO,l ,ц. При расстройке ко лебательного контура измерительного блока 9 на i45° напр жение на его вц ходе и на выходе широкополосного уси лител 11 будет сдвинуто по отношению к входному напр жению измеритель ного блока на р , при этом опорное напр жение, поступающее с вы хода ± 45° фазовращател 7 через ключ 10 на второй вход фазочувствительног блока 12, измен ет фазу с помощью блока 15 управлени соответственно на 1:45° При указанном соотношении фаз выходного напр жени измерительного блока 9 и опорного напр жени амплитудно-фазова характиристика также проходит через нуль. Таким образом , момент определени частоты растройки, соответствующий сдвигу фаз выходного напр жени измерительного блока по отношению к опорному н о пр жению Hat45 , фиксируетс фазочувствительным блоком 12, также как и при резонансе, по прохождении его амплитудно-фазовой характеристики че рез нуль. . . . Делитель 17 частоты делит, частоту выходного напр жени генератора 1 вы сокой частоты на 2, а цифровой.измеритель 16 производит непосредственны отсчет добротности 2Pt45° Предлагаемый цифровой измеритель добротности экспериментально опробован на частоте 1 кГц - 100 кГц и обе печивает точность измерени добротности колебательного контура не хуже t 0,1%.0 and 180 phase inverter 3, controlled by control unit 15, whose frequency of control pulses should be Fnf, piO, l, c. When the oscillating circuit of the measuring unit 9 misaligns by i45 °, the voltage across its course and at the output of the wideband amplifier 11 will be shifted with respect to the input voltage of the measuring unit by p, with the reference voltage coming from the output ± 45 The phase shifter 7 through the key 10 to the second input of the phase-sensitive unit 12 changes the phase using the control unit 15, respectively, by 1: 45 °. With the specified phase ratio of the output voltage of the measuring unit 9 and the reference voltage, the amplitude-phase characteristic is also passes through zero. Thus, the instant of determining the frequency of the tuning that corresponds to the phase shift of the output voltage of the measuring unit with respect to the Hat45 reference voltage is fixed by the phase-sensitive unit 12, as well as at resonance, after passing its amplitude-phase characteristic through zero. . . . The frequency divider 17 divides the frequency of the output voltage of the high frequency generator 1 by 2, and the digital measuring device 16 directly measures the quality factor 2Pt45 ° The proposed digital Q-factor meter has been tested experimentally at a frequency of 1 kHz to 100 kHz and does not measure the accuracy of measuring the quality factor of the oscillating circuit worse than t 0.1%.