SU864181A1

SU864181A1 - Electronic phase meter

Info

Publication number: SU864181A1
Application number: SU792847983A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Луценко; Виктор Георгиевич Сергеев; Виталий Иванович Ткаченко
Original assignee: Харьковский авиационный институт им.Н.Е.Жуковского
Priority date: 1979-12-07
Filing date: 1979-12-07
Publication date: 1981-09-15

Description

Изобретение относитс к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств и систем измерени разности . , Известен фазометр, использующий преобразование частоты информационны сигналов и содержащий согласующие устройства, последовательно соединен иые с ними однополосные модул торы, опорный генератор, фазовый детектор и подавитель гилплитудной модул ции ИЗ Недостатки данного устройства ручна настройка управл емого фазовращател , низка точность измерений вследствие неустранимого дрейфа нул фазовых детекторвв, схем, последующего усилени информационного сигнсша, наличи некоторой зоны нечувствительности , определ емой наличием шумов, ограниченной чувствительностью реальных измерителей уров н посто нной составл ющей и не позвол ющей регистрировать фазовые сдвиги меньше некоторой пороговой величины. Известен также фазометр, содержащий блоки согласовани , однополосные модул торы, опорный генератор, фазоse CiM; i:;; . вый детектор и подавитель амплитудной модул ции r2j. Недостатком фазометра вл етс снижение точности измерений разности фаз вследствие использовани управл емого калиброванного фазовращател , точность калибровки которого, и определ ет точность измерений. j Цель изобретени - повышение точ|ности электронного фазометра. Поставленна цель достигаетс тем, что электронный фазометр, содержащий фазовый детектор, опорный генератор , соединенный с первым входом фазового детектора,,резонансный усилитель, соединенный со вторым входом фазового детектора, первьЦ) и второй блоки согласовани , выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго Однополосных модул торов, выход первого однополосного модул тора соединен с вторым входом второго, а выход второго - с входом подавител амплитудной модул ции, снабжен перестраиваемым генератором, линией задержки , третьим и четвертым однополосными модул торг1ми, причем первый вход третьего однополосного модул тора соединен с выходом подавител амплитудной модул ции, а выход через резонансный усилитель подсоединен к первому входу четвертого однополосного модул тора и второму входу фазового детектора, выход которого соединен с управл ющим входом перестраиваемого генератора,выход которого соединен с вторым входом третьего однополосного -модул тора и через линию задержки - с втоIThe invention relates to a phase-measuring technique and can be used to create devices and systems for measuring the difference. A phase meter is known that uses frequency conversion of information signals and contains matching devices, monopolar modulators, a reference oscillator, a phase detector and a gilplit modulation suppressor connected in series FROM Disadvantages of this device; phase detectors, circuits, subsequent amplification of the information signal, the presence of a certain deadband, determined by the presence of It is limited by the sensitivity of real level meters of a constant component and not allowing the recording of phase shifts to be less than a certain threshold value. Also known is a phase meter containing matching blocks, single-sided modulators, reference generator, CiM phase meters; i: ;; . r2j amplitude modulation suppressor and suppressor. The disadvantage of a phase meter is a decrease in the accuracy of measurements of phase difference due to the use of a controlled calibrated phase shifter, the calibration accuracy of which determines the accuracy of measurements. j The purpose of the invention is to increase the accuracy of the electronic phase meter. The goal is achieved by the fact that an electronic phase meter containing a phase detector, a reference generator connected to the first input of the phase detector, a resonant amplifier connected to the second input of the phase detector, and the second matching unit whose outputs are connected to the first inputs second single-sided modulators, the output of the first single-sided modulator is connected to the second input of the second, and the output of the second - to the input of the suppressor of amplitude modulation, is equipped with a tunable generator ohm, the delay line, the third and fourth single-sided moduli torg1, the first input of the third single-sided modulator connected to the output of the amplitude modulation suppressor, and the output through a resonant amplifier connected to the first input of the fourth single-sided modulator and the second input of the phase detector, whose output is connected to the control input of the tunable generator, the output of which is connected to the second input of the third single-band modulator and, via a delay line, to the second one

рым входом четвертого однополосного модул тора, выход которого подсоединен к второму входу первого однополосного модул тора.eye input of the fourth single-band modulator, the output of which is connected to the second input of the first single-band modulator.

На Мертеже представлена блок-схема электронного фазометра.Mertezh presents a block diagram of an electronic phase meter.

Электронный фазометр содержит первый и второй блоки 1 и 2 согласовани , первый и второй однополосные модул торы 3 и 4, блок 5 подавлени амплитудной модул ции, третий однополосный модул тор б, резонансный усилитель 7, четвертый однополосный модул тор 8, фазовый детектор 9, опорный генератор 10, соединенный с перестраиваемым генератором 11,Выход перестраиваемого генератора 11 соединен со вторым входом однополосного модул тора 6 и через линию 12 задержки - со вторым входом однополосного модул тора 8.The electronic phase meter contains the first and second blocks 1 and 2 matching, the first and second single-band modulators 3 and 4, the amplitude modulation suppression unit 5, the third single-band modulator b, the resonant amplifier 7, the fourth single-band modulator 8, phase detector 9, the reference a generator 10 connected to a tunable generator 11, the output of a tunable generator 11 is connected to a second input of a single-sided modulator 6 and through a delay line 12 to a second input of a single-sided modulator 8.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

При подаче на входы блоков 1 и 2 согласовани опорного и информационного сигналов и достаточно большом коэффициенте усилени усилител 7 в кольце, образованном первым и вторым однополосными модул торами 3 и 4, блоком- 5 подавлени амплитудной модул ции, третьим однополосным модул тором б, резонансным усилителем 7 и четвертым однополосным модул тором 8, возбуждаютс автоколебани поскольку указанное кольцо представл ет собой замкнутую систему, котора при вьаполнении услови баласа фаз и амплитуд становитс автогенератором . Предположим, что частота сигнала на выходе резонансного усилител 7 равна +-SI , где частота настройки резонансного усилител 7 и опорного генератора 10. Частота сигналов на выходе подавител 5 амплитудной модул ции и на выходе однополосного модул тора 8 отличаетс от частоты tw на величину частоты перестраиваемого генератора ill ш п г. Дл вы снени значени част(гы Я. воспользуем9 услови ми баланса фаз. В автоколебательной ситеме может существовать сигнал только такой частоты, при которой выполн етс условие равенства 13Г суммарного фазового сдвига, полученног сигналом при прохождении им всего кольца, т.е. блоков 3-8.When applying to the inputs of blocks 1 and 2, the matching of the reference and information signals and a sufficiently large gain factor of amplifier 7 in the ring formed by the first and second single-sided modulators 3 and 4, block-5 suppression of amplitude modulation, the third single-sided modulator b, the resonant amplifier 7 and the fourth single-sided modulator 8, self-oscillations are excited since said ring is a closed system which, when fulfilled, the conditions of the balance of the phases and amplitudes become an auto-oscillator. Suppose that the frequency of the signal at the output of the resonant amplifier 7 is + -SI, where the tuning frequency of the resonant amplifier 7 and the reference oscillator 10. The frequency of the signals at the output of the suppressor 5 of amplitude modulation and at the output of the single-sided modulator 8 differs from the frequency tw of generator ill sh p g. In order to find out the value of the frequency (gee ya, we will use 9 conditions of phase balance. In a self-oscillating system, there can be a signal of only such a frequency at which the condition of equality 13Г of the total phases The first shift received by the signal as it passes through the entire ring, i.e., blocks 3–8.

Рассмотрим фазовый сдвиг, полученный сигналом,при прохождении имConsider the phase shift received by the signal as it passes

блоков 3 и 4 Ч 3 i . Подобное включение однополосны модул торов (блоков 3 и 4) приводит к тому, что на выходе блока 4 имеетс сигнал той ж частоты, что и на первом входе блока 3 (если с блоков 1 ,и 2 подаютс сигналы одной частоты), и фазовый сдвиг выходного сигнала блока 4 равен фазовому сдвигу сигнала с выхода блока 2 по сравнению с -сигналом выхода блока 1.. .blocks 3 and 4 h 3 i. Such inclusion of single-sided modulators (blocks 3 and 4) leads to the fact that the output of block 4 has a signal of the same frequency as the first input of block 3 (if the signals of one frequency are sent from blocks 1 and 2) and the phase shift the output signal of block 4 is equal to the phase shift of the signal from the output of block 2 in comparison with the signal of the output of block 1 ...

Таким образом, рассматриваемое включение блоков 3 и 4 осуществл ет перенос фазового сдвига между сигналами на выходах блоков 1 и 2 на сигналы на первом входе блока 3 и выходе блока 4.Thus, the considered switching on of blocks 3 and 4 transfers the phase shift between the signals at the outputs of blocks 1 and 2 to the signals at the first input of block 3 and the output of block 4.

Будем считать, что блок 5 не вносит фазового сдвига, либо вносит, но посто нный по величине, который можно потом учесть при калибровке фазометра.We assume that block 5 does not introduce a phase shift, or introduces, but is constant in magnitude, which can then be taken into account when calibrating the phase meter.

Рассмотрим фазовый сдвиг, полученный сигналом при прохождении блоков 6-8. При исключении из рассмотрени резонансного усилител 7 фазовый сдвиг на выходе блока 8 по отношению к входу блока 6 равен фазовому сдвигу сигнала перестраиваемого генератора 11 на втором входе блока 8 по сравнению с сигналом на втором блока 6, а значит фазовыйConsider the phase shift obtained by the signal when passing blocks 6-8. If the resonant amplifier 7 is excluded from consideration, the phase shift at the output of block 8 relative to the input of block 6 is equal to the phase shift of the signal of the tunable generator 11 at the second input of block 8 as compared to the signal at the second block 6, and therefore the phase

сдвиг равен ,г-Ьл.а, где (е;пг частота перестраиваемого генератора 11; t , - врем задержки в линии 12 задержки.the shift is, rbLa, where (e; pg is the frequency of the tunable generator 11; t, is the delay time in the delay line 12.

Фазовый сдвиг, вносимый блоком 7 определ етс фазовой характеристикой резонансного усилител , т.е. О - на резонансной частоте ,.v на частотах, меньших -Voin p.s частотах, больших U.Q.Таким образом, фазовый сдвиг, внсимый блоками 6-8, определ етс фазовым сдвигом сигнала перестраиваемого генератора в линии, задержки и. фазовой характеристикой резонансног усилител . Общий фазовый сдвиг, получаемый сигналом при прохождении им всего кольца, равенУ ЧЗ|4- пг- Ь з +Чр,-у (). Значение частоты можно получить, приравн в ЦгйЗГп.The phase shift introduced by block 7 is determined by the phase characteristic of the resonant amplifier, i.e. O is at the resonant frequency, .v at frequencies lower than -Voin p.s frequencies greater than U.Q.So, the phase shift, in blocks 6-8, is determined by the phase shift of the tunable generator signal in the line, delay and. phase response resonant amplifier. The total phase shift received by the signal as it passes through the entire ring is equal to FZ | 4-pg-b 3 + Chr, -y (). Frequency value can be obtained by equaling in CGPG.

Предположим, что фазовый сдвиг сигналов на выходах.блоков 1 и 2 равен О и что частота перестраиваемого генератора nг.0| при которой выполн етс соотношениеSuppose that the phase shift of the signals at the outputs of blocks 1 and 2 is equal to O and that the frequency of the tunable generator n.0 | where the relationship holds

Ч - го иПри выполнении указанных условий |В рассматриваемом кольце возникают колебани , и, как следует из необходимости выполнени услови баланса фаз, частота сигнала в резонансно усилителе 7 может быть равна только лишь («)o(p. Р этом на выходе фазового детектора 9 сущесдвует некотора посто нна составл юща , поддерживающа равенство Jfnr Если tfrir в силу каких-то причийIn the ring under consideration, oscillations occur, and, as follows from the need to fulfill the phase balance condition, the frequency of the signal in the resonant amplifier 7 can only be equal to () o (p. This is at the output of the phase detector 9 there is some constant component supporting the equality Jfnr If tfrir by virtue of some

изменилось, T.e,u)f,r- u nroА ИЛГ Фааовый сдвиг, вносимый блоками 6 и 8changed, T.e, u) f, r- u nroА ILG Faa shift introduced by blocks 6 and 8

равенuJJ +uiWHr-fcA.b- - прежней час тоте сигнала в резонансном усилителе 7 условие баланса фаз в кольце выполн тьс уже не будет, т.е. установитс некотора нова частота при которой фазовый сдвиг за счет фазовой хара1 теристики резонансного усилител скомпенсирует величину . Однако так было |бы при разомкнутой системе ФАПЧ.При замкнутой же системе изменение частоты сигнала на выходе резонансного усилител приводит к изменению посто нной составл ющей на выходе фазового детектора 9 и изменению частоты перестраиваемого генератора 11 таким образом, чтобы о/пг вновь стало равно Ырго при котором частота сигнала в резонансном усилителе вновь станет равной о/о . Предположим теперь, что стал отличным от О измер емый фазовый сдвиг, т.е. Ч-, (j ..При частоте перестраиваемого генератора ШпгО частоте сигнала в резонансном усилителе MQ вновь перестает выполн тьс условие баланса фаз. Частота сигнала в резонанснсм усилителе стремитс изменитьс , мен етс уровень посто нно составл ющей на выходе фазового детектора 9, а значит и частота перестраиваемого генератора 11.Equal uJJ + uiWHr-fcA.b- - the former signal frequency in the resonant amplifier 7 the phase balance condition in the ring will not be fulfilled, i.e. a new frequency will be established at which the phase shift due to the phase characteristics of the resonant amplifier will compensate for the magnitude. However, it would have been with an open PLL system. With a closed system, changing the frequency of the signal at the output of the resonant amplifier leads to a change in the constant component at the output of the phase detector 9 and changing the frequency of the tunable oscillator 11 so that o / ng again becomes equal to at which the frequency of the signal in the resonant amplifier will again become equal to o / o. Suppose now that the measured phase shift is different from O, i.e. H, (j.) At the frequency of the tunable generator ShPGO signal frequency in the resonant amplifier MQ, the phase balance condition is no longer fulfilled. The signal frequency in the resonant amplifier tends to change, the level of the constant component at the output of the phase detector 9 changes, and hence frequency tunable generator 11.

При этом блоки б и 8 начнут вносить какой-то фазовый сдвиг. Очевидно , переходной процесс завершаетр и частота сигнала в резонансном усилителе вновь равна шо при изменени частоты перестраиваемого генератора на такую величину л Ц) пг|при которой выполн етс равенство ( 4 В этом случае произойдет компенсаци измер емого фазового сдвига в кольце и частота сигнала в резонансном усилителе вновь равна и;. , Таким образом, значение измер емого фазового сдвига может быть определено по изменению частоты перестраиваемого генератора относительно 4JnroПредложенное устройство обладаетIn this case, blocks b and 8 will begin to introduce some kind of phase shift. Obviously, the transient process terminates and the frequency of the signal in the resonant amplifier is again equal to sho when the frequency of the tunable oscillator is changed by such a value l C) pg | at which equality (4) is satisfied. In this case, the measured phase shift in the ring will be compensated and the frequency of the signal in the resonant the amplifier is again equal to and .;,. Thus, the value of the measured phase shift can be determined by changing the frequency of the tunable generator relative to 4Jnro. The proposed device has

той же чувствительностью к изменению измер емой разности фаз, что и известное, но в отличие от последнего в нем не используетс калиброванный фазовращатель, точность градуировки которого, как правило, не превышает , что и определ ет точностные -возможности известного фазометра . В предложенном устройстве измер ема разность фаз преобразуетс в изменение частоты сигнала, точность измерени которой может быть значительно выше, что и приводит к увеличению точности.the same sensitivity to changes in the measured phase difference as known, but unlike the latter, it does not use a calibrated phase shifter, the calibration accuracy of which, as a rule, does not exceed, which determines the precision capabilities of the known phase meter. In the proposed device, the measured phase difference is converted to a change in the frequency of the signal, the measurement accuracy of which can be much higher, which leads to an increase in accuracy.

10ten

Claims

1. USSR author's certificate 362256, cl. G 01 R 25/04, 1974.

0

2..Avtorskoe certificate of the USSR to the application number 2654969, cl. G 01 R 25/04 / 1978f

:; i &; siki3iaaWr, S-i;:.: aSri ...., i ......