Фазометр

 

Изобретение может быть использовано для измерения фазовых сигналов. Фазометр содержит два измерительных канала, имеющих соответственно смесители 1, 2, 5, 9, 14, 15, фильтры 3, 4, 6, 10, 13, 16, 18, фазовый детектор 7 с индикатором 8, генераторы 11, 12, 17 опорных частот, частотный детектор 19 и элемент 20 управления частотой. Изобретение повышает точность измерений искаженных непре-. рывных и радиоимпульсных сигналов. 2 ил. to (Л N) Cpuc-.f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (504С01 В,2 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 561148 (21) 4057769/24-21 (22) 16.04.86 (46) 15.10.87. Бюл. ¹ 38 (71) Омский политехнический институт (?2) С.П.Седельников и Е.Н.Букреева (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 561148, кл. G 01 R 25/02, 1974. (54) ФАЗОИЕТР (57) Изобретение может быть использовано для измерения фазовых сигналов.

Фазометр содержит два измерительных канала, имеющих соответственно смесители 1, 2, 5, 9, 14, 15, фильтры

3, 4, 6, 10, 13, 16, 18, фазовый детектор 7 с индикатором 8, генераторы 11, 12, 17 опорных частот, частотный детектор 19 и элемент 20 управления частотой. Изобретение повышает точность измерений искаженных непре-. рывных и радиоимпульсных сигналов.

2 ил.

1345137

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано для измерения фазовых сдвигов непрерывных, радиоимпульсных сигналов и является усовершенствованием устройства по авт. св. - 561l48, Цель изобретения — повышение точности измерений (искаженных непрерывных и радиоимпульсных сигналов).

На фиг, 1 приведена схема устройства; на фиг. 2 — упрощенные спектральные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Устройство (фиг ° 1) содержит два измерительных канала, состоящих соответственно из последовательно соединенных первых смесителей 1 и 2 и фильтров 3 и 4, второй смеситель 5, выходом соединенный с входом фильтра

6, а входами подключенный к выхоцам измерительных каналов, выход фильтра

6 соединен через фазовый детектор 7 с индикатором 8, .третий смеситель 9, выход которого соединен через фильтр

10 с вторым входом фазового детектора 7, входы смесителя 9 соединены соответственно с выходами первого и второго генераторов 11 и 12 опорных частот, фильтр 13, соединенный выходом со смесителем 1, а входом — со смесителем 14, смеситель 15, вход которого соединен с выходом генератора

12, а выход — с фильтром 16, генератор 17, выходы. которого соединены со смесителями 14 и l5, фильтр 18, соединенный через последовательно соединенные частотный детектор 19 и элемент 20 управления частотой генератора с входом генератора 17.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на входы устройства поступают сигналы с и гармониками (S фиг. 2): и

Я1ьгЬ+aМ1)

4 . щ14 С е ти 4 и

U = g U (Г) е вт1 2 где i = 1, 2, 3, ..., n, После перемножения этих сигналов в смесителях 1 и 2 с напряжениями опорных генераторов 11 и 12 (S фиг,2), сдвинутых по частоте на одинаковую величину Ы с помощью смеси<2 телей 14 и 15 с фильтрами 13 и l6 фильтрами 3 и 4 измерительных каналов выделяются напряжения разностных частот (S3, S4, фиг. 2) при условии

У .> -ы 43 — опорная частота. Эти

Г2 Г напряжения поступают на вхоцы смесителя 5 и из продуктов перемножения фильтром 6 выделяется напряжение суммарной частоты:

Ц :=п и =П П е е +

% в 3 4 г3 <44 13 П К4

i,%=4

4 (г, (2Г ) " г2 Г, =(>42 4<)

+ Ч вЂ” Ч,, PZ = (V + ) + Ю + Яг, 1 4т Г2 Г4 Г2 где ьЧ= 7 — М вЂ” разность фазовых сдви4 2 гов входных сигналов в каналах.

На частоте м — ы имеется лишь

Г2 Г4 одна частотная составляющая с разностью фаз 4 ч, Кроме того, остальные частотные составляющие ослабляются полосовым фильтром 6 (У и и г„ частоты опорных генераторов).

Б

28 Напряжение V подается на первый вход фазового детектора 7. В смесителе 9 перемножаются сигналы опорных генераторов 11 и 12, а фильтром 10 выделяется напряжение U4ä, которое подается на второй вход фазового детектора 7. В фазовом детекторе 7 перемножаются сигналы U и Ui и выделяется напряжение разностной частоты

U = — Re(Б П =U cos p9, 1 .

В 4О пропорциональное фазовому сдвигу й4, Остальные составляющие напряжения U с частотами, не равными ы„ — И,„ при перемножении с напряжением U в фазовом детекторе 7, не образуют спек тральной составляющей с нулевой частотой (S фиг ° 2) и фильтруются инерционным звеном фазового детектора.

45 Напряжения Б2 и Б4 перемножаются в смесителе 5, а фильтром 18 выделяется напряжение разностной частоты (по первым гармоникам без учета комбинационных от высших гармоник), которое поступает на частотный деA>0 тектор 19.

Если частота входных сигналов Я приближается к частоте, равной Г + t — тфиг. 2), то частота сигиа2 ла U (2ы-ы — 4J ) стремится к ну4В Г4 Г2 лю. Тогда в сигнале Б „ полезные частотные составляющие с частотой (д

fg — Ы„„) искажаются наложением помехо1345137 вых составляющих, обусловленных воздействием гармоник высшего порядка, с частотами, отличающимися от {M 2 — ь3„ ). Чтобы сохранить требуемый раз5 нос по частоте между частотами (g— — ld ) H (4) †(4) сигналов U и П, 1 и (фиг. 2), с частотного детектора 19 подается сигнал на элемент 20. управления частотой генератора, с которо- 1О го при снижении напряжения, обусловленного уменьшением частоты до порогового уровня, поступает управляющее апряжение на перестраиваемый генератор 17 — U11

Таким образом, осуществляется сдвиг опорных частот И„ и 4) {S

Г1 r .Г ° фиг. 2) относительно первой гармоники входной частоты ь), и сигналы в измерительных каналах (с частотами 20 и — ы и Ы вЂ” ы ) не совпадают по

r, fy частоте. Операция этого сдвига по частоте осуществляется следующим образом.

В смесителях 14 и 15 перемножают- 25 ся напряжения U« и Б, с U,z а фильтрами 13 и 16 суммарных частот выделяются сигналы U„ H U,ä . Напряжения U н U 6 поступают на входы смесителей 1 и 2 измерительных каналов, в результате напряжение на выходе фазового детектора 7 оказывается пропорциональным разности фаз лишь первых гармоник измеряемых сигналов при перестройке частоты входного сигнала в рабочем диапазоне частот.

Перестраиваемый генератор 17 наиболее просто может быть реализован по схеме ступенчато управляемого на- 4О пряжением генератора. Это позволяет использовать в качестве элемента 20 управления частотой генератора простейший двухпороговый компаратор, с помощью которого оценивается выход- 45 ное напряжение частотного детектора 19.

При необходимости возможно расширение рабочего диапазона частот устройства путем использования более сложного известного перестраиваемого генератора, частота которого изменяется пропорционально числу и полярности управляющих импульсов.

Введение в известный фазометр частотного детектора, элемента управления частотой генератора, перестраиваемого генератора двух смесиФ

f. телей с фильтрами позволяет повысить точность измерений искаженных непрерывных и радиоимпульсных сигналов, поскольку в отличии от известных устройств дополнительная погрешность измерений, обусловленная нелинейными искажениями входного сигнала, может быть снижена до уровня, обусловленного технически реализуемыми характеристиками подавления инерционных звеньев. Причем в отличии от известных методов снижения этой погрешности в устройстве отсутствует предварительная фильтрация входных сигналов (уменьшение входного частотного диапазона), что к тому же невозможно ввиду необходимости обеспечения данным классом фазоизмерительных устройств безынерционного широкодиапазонного обзора по частоте.

Использование предлагаемого устройства способствует повышению производительности труда при производстве источников сетчатого поля, генераторов, калибраторов и т.п., снижению себестоимости фазоизмерительных систем за счет упрощения процесса настройки и учета, дополнительной погрешности измерений, обусловленной нелинейными искажениями.

Формула изобретения

Фазометр по авт. св. У 561148, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены частотный детектор, элемент управления частотой генератора, пятый смеситель с фильтром, включенные между вторым входом первого смесителя первого измерительного канала и выходом первого генератора опорной частоты, шестой смеситель с фильтром, включенные между вторым входом первого смесителя второго измерительного канала и выходом второго генератора опорной частоты, перестраиваемый генератор, выход которого связан с вторым входом пятого смесителя и вторым входом шестого смесителя, а управляющий вход — с выходом элемента управления частотой генератора, вход которого подсоединен к выходу частотного детектора, подключенного к выходу седьмого фильтра, вход которого соединен с выходом второго смесителя.

13451 1 7

Составитель С.Кулиш

Редактор Л.Повхан Техред И.Попович Корректор M.Äåì÷èê

Заказ 4915/44 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород. ул. Проектная, 4