SU879496A1

SU879496A1 - Device for measuring phase difference

Info

Publication number: SU879496A1
Application number: SU792834224A
Authority: SU
Inventors: Клавдий Данилович Абрамов; Владимир Яковлевич Баржин; Анатолий Сергеевич Василенко; Евгений Сергеевич Колесник; Эдуард Борисович Крутофалов
Original assignee: Харьковский авиационный институт им. Н.Е.Жуковского
Priority date: 1979-10-29
Filing date: 1979-10-29
Publication date: 1981-11-07

Description

Устройство относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано в различных фазометрических устройствах, предназначенных для радиотехнических систем и систем автоматического регулирования.The device relates to the field of radio engineering and can be used in various phase-measuring devices for radio systems and automatic control systems.

Известно устройство для измерения фазовых сдвигов, содержащее высокочастотный генератор и осциллограф, вход вертикального отклонения электронного луча которого связан непо- ¹средственно с выходом генератора, а вход горизонтального отклонения через исследуемый четырехполюсник с выходом генератора [1]. ₍ A device for measuring the phase shifts, comprising a high frequency generator and oscilloscope vertical electron beam deflection input of which is connected directly to the generator ¹ sredstvenno output and input through the horizontal deflection analyzed quadripole yield generator [1]. ₍

Недостатками устройства являются представление результата измерения в косвенной форме, неопределенность знака определяемого фазового сдвига и малая точность измерения.The disadvantages of the device are the presentation of the measurement result in an indirect form, the uncertainty of the sign of the determined phase shift and the low accuracy of the measurement.

Наиболее близко к предлагаемому ‘ по технической сущности устройство для измерения разности фаз, содержащее высокочастотный генератор и фазовый детектор, опорный вход кото рого связан непосредственно с выходом генератора, а информационный вход ' через исследуемый четырехполюсник с выходом генератора f2].Closest to the proposed ‘in technical essence, a device for measuring the phase difference, containing a high-frequency generator and a phase detector, the reference input of which is connected directly to the output of the generator, and the information input 'through the studied four-terminal with the output of the generator f2].

Недостатком его является низкая точность измерения вследствие малой разрешающей способности фазового детектора.Its disadvantage is the low measurement accuracy due to the low resolution of the phase detector.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений.The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements.

Цель изобретения достигается тем, что устройство для измерения разности фаз, содержащее исследуемый четырехполюсник, высокостабильный генератор и фазовый детектор, опорный вход которого соединен непосредственно, а информационный - через исследуемый четырехполюсник с выходом высокочастотного стабилизированного генератора, снабжено двухполюсником с управляемом импедансом, резистором, дополнительным фазовым детектором и кварцевым резонатором, выполненным в виде кварцевой линзы, на которую нанесены два основных и дополнительный электроды, причем первый и второй основные электроды кварцевого резонатора соединены с входами высокостабильного генератора, дополнительный электрод кварцевого резонатора соединен с общим корпусом через резистор, входом дополнительного фазового детектора и первым основным электродом через двухполюсник с управляемым импедансом, управляющий вход которого соединен с выходом фазового детектора, опорный вход которого сое-,·, динен с опорным входом дополнительного фазового детектора.The purpose of the invention is achieved in that the device for measuring the phase difference, containing the studied four-terminal, highly stable generator and phase detector, the reference input of which is connected directly, and the information through the studied four-terminal with the output of the high-frequency stabilized generator, is equipped with a two-terminal with controlled impedance, a resistor, an additional phase a detector and a quartz resonator made in the form of a quartz lens, on which two main and additional elec birth, the first and second main electrodes of the quartz resonator connected to the inputs of a highly stable generator, the additional electrode of the quartz resonator connected to the common housing through a resistor, the input of the additional phase detector and the first main electrode through a two-terminal with controlled impedance, the control input of which is connected to the output of the phase detector, the reference input of which is connected, ·, is dined with the reference input of an additional phase detector.

На чертеже показана функциональная схема устройства.The drawing shows a functional diagram of the device.

Устройство содержит высокостабильный генератор 1, кварцевый резонатор 2 с первым и вторым основными электродами 3 и 4 и дополнительным электродом 5, нанесенными на кварцевую линзу 6, двухполюсник 7 с управляемым импедансом, резистор 8, исследуемый четырехполюсник 9, фазовые детекторы 10, дополнительный фазовый детектор 1 1 .The device contains a highly stable generator 1, a quartz resonator 2 with the first and second main electrodes 3 and 4 and an additional electrode 5 deposited on the quartz lens 6, a two-terminal 7 with controlled impedance, a resistor 8, the studied four-terminal 9, phase detectors 10, an additional phase detector 1 1 .

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Генератор 1, в который подключен в качестве стабилизирующего элемента кварцевый резонатор .2, с помощью его основных электродов 3 и 4 нанесенных совместно с дополнительным 5 на кварцевую линзу 6, генерирует высокостабильные колебания, поступающие на вход исследуемого четырехполюсника 9 и одновременно с этим на опорный вход фазового детектора 10. Колебания, проходящие через исследуемый четырехполюсник 9, претерпевают сдвиг по фазе и затем поступают на информационный вход фазового детектора 10. На выходе фазового детектора 10. выделяется постоянное напряжение, величина которого пропорциональна фазовому сдвигу высокочастотного колебания в исследуемом четырехполюснике 9. Постоянное напряжение с выхода фазового детектора поступает на вход управления двухполюсника 7 с управляемым импедансом и изменяет его величину. Изменение величины импеданса двухполюсника 7 приводит к изменения! фазы колебаний, снимаемых с дополнительного элект'рода 5 кварцевого резонатора 2 и выделяемых на резисторе 8. Фаза коле баний на дополнительном электроде 5 изменяется относительно фазы колебаний, поступающих на опорный вход дополнительного фазового детектора 11, на величину, пропорциональную напряжению, поданному на вход управления двухполюсника 7. Следовательно, фаза колебания, поступающет го на информационный вход второго фазового детектора 11 в установившемся режиме, оказывается сдвинутой на величину, пропорциональную определяемому фазовому сдвигу сигнала в исследуемом четырехполюснике, относительно фазы колебания, поступающего на опорный вход этого детектора. Кварцевый резонатор 2 с дополнительным электродом 5 и с подключенным к нему управляемым двухполюс-! ником 6 образуют высокочувствительный управляемый фазовращатель (кварцевый фазовый модулятор). Поэтому фазовый сдвиг колебания, выделяемого на дополнительном электроде, усиливается по сравнению с определяемым фазовым сдвигом сигнала на выходе исследуемого четырехполюсника 9. И на выходе дополнительного фазового детектора 11 выделяется постоянное напряжение, по величине и знаку которого можно судить о величине и знаке измеряемого фазового сдвига.Generator 1, in which a quartz resonator .2 is connected as a stabilizing element, with the help of its main electrodes 3 and 4 deposited together with an additional 5 on a quartz lens 6, generates highly stable oscillations arriving at the input of the four-terminal 9 under study and at the same time at the reference input phase detector 10. Oscillations passing through the studied four-terminal 9 undergo a phase shift and then go to the information input of the phase detector 10. At the output of the phase detector 10. stands out voltage of magnitude proportional to the phase shift of the high-frequency oscillations in the test quadrupole 9. The DC voltage output from the phase detector 7 is supplied to the two-pole control input controlled impedance and changes its value. Changing the impedance of the two-terminal 7 leads to a change! the phase of the oscillations taken from the additional electrode 5 of the quartz resonator 2 and allocated on the resistor 8. The phase of the oscillations on the additional electrode 5 changes relative to the phase of the oscillations supplied to the reference input of the additional phase detector 11, by a value proportional to the voltage applied to the control input two-terminal 7. Therefore, the phase of the oscillation entering the information input of the second phase detector 11 in the steady state turns out to be shifted by a value proportional to the determined phase the call shift of the signal in the four-port under study, relative to the phase of the oscillation entering the reference input of this detector. Quartz resonator 2 with an additional electrode 5 and with a controlled bipolar connected to it! Nickname 6 form a highly sensitive controlled phase shifter (quartz phase modulator). Therefore, the phase shift of the oscillations emitted at the additional electrode is enhanced in comparison with the determined phase shift of the signal at the output of the studied four-port terminal 9. And at the output of the additional phase detector 11, a constant voltage is allocated, the magnitude and sign of which can be used to judge the magnitude and sign of the measured phase shift.

В динамическом режиме при изменении величины измеряемого фазового сдвига сигнала на выходе четырехполюсника 9 происходит изменение величины напряжения на выходе фазового детектора 10, что приводит к изменению величины импеданса управляемого двухполюсника 7. Это,в свою очередь, вызывает пропорциональное изменение фазы сигнала на дополнительном электроде 5 кварцевого резонатора 2, поэтому величина напряжения на выходе дополнительного фазового детектора 11 также изменяется. По величине изменения напряжения на выходе фазового детектора 11 можно судить о величине изменения фазового сдвига сигнала в исследуемом четырехполюснике 9.In dynamic mode, when the measured phase shift of the signal at the output of the four-terminal 9 changes, the voltage at the output of the phase detector 10 changes, which leads to a change in the impedance of the controlled two-terminal 7. This, in turn, causes a proportional change in the signal phase at the additional quartz electrode 5 resonator 2, therefore, the voltage at the output of the additional phase detector 11 also changes. The magnitude of the voltage change at the output of the phase detector 11 can be judged on the magnitude of the change in the phase shift of the signal in the studied four-terminal 9.

Усиление фазового сдвига с помощью трехэлектродного кварцевого резонатора позволяет повысить чувствительность устройства. В то время как величина среднеквадратического·, значения флуктуационного колебания на выходе второго фазового детектора, определяющая предел разрешения устройства, имеет практически такой же порядок как и в устройстве - прототипе. Поэтому точность измерений фазовых сдвигов с помощью предлагаемого устройства также повышается. 5The amplification of the phase shift with the help of a three-electrode quartz resonator allows to increase the sensitivity of the device. While the root mean square · value, the fluctuation fluctuation value at the output of the second phase detector, which determines the resolution limit of the device, has almost the same order as in the prototype device. Therefore, the accuracy of the measurement of phase shifts using the proposed device also increases. 5

Claims

The device relates to the field of radio metering technology and can be used in various phaseometric devices intended for radio engineering systems and automatic control systems. A device for measuring phase shifts is known, which contains a high-frequency generator and an oscilloscope, the vertical deflection input of the electron beam is directly connected to the generator output, and the horizontal deflection input through the quadrupole with the output of generator 1. Disadvantages of the device are the representation of the measurement result in an indirect form, uncertainty sign of detectable phase shift and low measurement accuracy. Closest to the proposed by the technical entity device for measuring the phase difference, containing a high-frequency generator and a phase detector, whose reference input is connected directly to the generator output, and the information input through the studied polarity generator 2. The disadvantage is the low measurement accuracy due to the low resolution of the phase detector. The purpose of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of measurements. The purpose of the invention is achieved by the fact that a device for measuring the phase difference, containing a quadrupole under study, a highly stable oscillator and a phase detector, the reference input of which is directly connected, and the informational detector through a quadrupole under study with a high-frequency stabilized generator output, is equipped with a dual pole with control e1 "z1m impedance , a resistor, an additional phase detector and a quartz resonator made in 3 kind of quartz lens, which are applied to two main and additional electrodes, the first and second main electrodes of the quartz resonator are connected to the inputs of a highly stable oscillator, the additional electrode of the quartz resonator is connected to the common case through a resistor, the input of the additional phase detector and the first main electrode through a bipolar circuit with a controlled impedance, the control input of which is connected with the output of the phase detector, the reference input of which is connected to the reference input of the additional phase detector. The drawing shows the functional diagram of the device. The device contains a high-stable generator 1, a quartz resonator 2 with the first and second main electrodes 3 and 4 and an additional electrode 5 deposited on a quartz lens 6, a two-terminal 7 with impedance control, a resistor 8, a quadrupole 9 under study, phase detectors 10, an additional phase detector 1 1. The device works as follows. The generator 1, in which a quartz resonator .2 is connected as a stabilizing element, using its main electrodes 3 and 4 applied together with an additional 5 to a quartz lens 6, generates highly stable oscillations arriving at the input of the quadripole 9 under study and at the same time at the reference input phase detector 10. The oscillations passing through the quadrupole 9 under study undergo a phase shift and then enter the information input of the phase detector 10. At the output of the phase detector 10, a constant This voltage is proportional to the phase shift of the high-frequency oscillation in the quadripole under study 9. The constant voltage from the output of the phase detector is fed to the control input of the two-pole 7 with controlled impedance and changes its value. A change in the impedance of the two-pole 7 leads to a change in the phase of the oscillations removed from the additional electrode 5 of the quartz resonator 2 and detected on the resistor 8. The oscillation phase on the additional electrode 5 changes relative to the phase of the oscillations fed to the reference input of the additional phase detector 11, an amount proportional to the voltage applied to the control input of the two-port network 7. Therefore, the oscillation phase supplied to the information input of the second phase detector 11 in the steady state mode, azyvaets shifted by an amount proportional to the phase shift determined emomu signal in the test quadrupole relative oscillation phase supplied to the reference input of the detector. Quartz resonator 2 with an additional electrode 5 and with a controlled bipole connected to it 6 (this is a highly sensitive controlled phase shifter (quartz phase modulator)). Therefore, the phase shift of the oscillation generated at the additional electrode is amplified as compared with the determined phase shift of the signal at the output of the quadrupole 9 under study. And at the output of the additional phase detector 11 a constant voltage is distinguished, by the magnitude and sign of which the value and the sign of the measured phase shift. In the dynamic mode, when the magnitude of the measured phase shift of the signal at the output of the four-port network 9 changes, the voltage value changes at the output of the phase detector 10, which leads to a change in the impedance value of the controlled two-terminal network 7. This in turn causes a proportional change of the signal phase at the additional the electrode 5 of the quartz resonator 2, therefore, the voltage value at the output of the additional phase detector AND also changes. From the magnitude of the voltage change at the output of the phase detector 11, it is possible to judge the magnitude of the change in the phase shift of the signal in the two-port 9 under study. The amplification of the phase shift using a three-electrode quartz resonator makes it possible to increase the sensitivity of the device. While the rms value, the fluctuation oscillations at the output of the second phase detector, determine the limit of the resolution of the device. has almost the same order as in the device - the prototype. Therefore, the accuracy of phase measurements using the proposed device is improved. Claim device A device for intending a phase difference containing a quadrupole under study, a highly stable oscillator and a phase detector, the reference input of which is directly connected, and the information input is through a quadrupole with a high-frequency stabilized generator output, characterized in that sensitivity and accuracy of measurements, it is equipped with a two-pole device with controlled impedance, a resistor, an additional phase detector and a quartz resonator, made in the form of a qua ptsevby lenses, which are applied to two main and. additional electrodes, the first and second main electrodes of the quartz resonator are connected 1 to the inputs of a highly stable generator, the additional electrode of the quartz resonator is connected to the common case via a resistor, the input of the additional phase detector and the first main electrode through a double-pole with upstream impedance, controls which input is connected with the output of the phase detector, the reference input of the latter is connected to the reference input of the additional phase detector. Sources of information, .. taken into account in the examination 1. Solovov V.YA, Phase measurements. M., Energie, 1973, p. 5-9.

2. Sirobaba Y.Ya., Teplitsky ME, Shakhov B.Q. Fundamentals of the theory of radio engineering measurements of motion parameters. Ed. MO USSR, 1971, p. 131-135.