Высокочастотная мера фазового сдвига

 

Союз Советских

Социалистических республик

О П И » А Н И Е < 1750383

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополиительиое к авт. свил-ву— (22) Заявлено 30.08.77 (21) 2521920/18-21 (51) М. КЛ. с присоединением заявки J%—

Е 01 Р 25/04

Государственный комитет (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень,% 27 (53) ДК821 3) 7 ,77(088,8) Дата опубликования описания 25.07.80 (72) Авторы изобретения

О. И. Гуторов, В, Н. Иванов, С, Ю. Лапунов и Л. С. Макарова (?I) Заявитель (54) ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ МЕРА ФАЗОВОГО СДВИГА

Изобретение относится к фазоизмери- тельной технике и может быть использовано при создании поверочной фаэоиэмерительной аппаратуры.

Известен двухфазный генератор с градуированными фазовращателями, содержащий генератор и фазосдвигающее устройство, составленное из нескольких фазовращателей, выходные зажимы, подключенные к выходу генератора и выходу фаэосдвигающего 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 табочей частоты, нагруженный на вычитающий смеситель и на один из двух усили20 телей мощности, выходы которых соединены с входами образцового фазометра и с выходными высокочастотными разъемами (21. line повышения точности воспро2 изведения фазового сдвига у 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 частотоэадающие элементы избирательного усилителя, синхрогенератора и генератора рабочей частоты имеют между собой механическую связь, а к выходу фильтра нижних частот подклюЧен электронный частотомер.

Белью 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

S3 4 ми соответствовал напряжению на выходе задатчика фазы.

Зля 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, эадатчик фазы 27, усилитель ошибки 28, преобразователь фаза-напряжение 29.

Предлагаемая высокочастотная мера фазового сдвига работает следующим образом, Выходные напряжения генератора

3 Uc =О,, Ь 1 и генератора 23 U =

= 3щ inSlt вступают на входы модулятора 21, а на вкоды модулятора 22 через квадратурные фазовращатели 24 и 25.

На выходах модуляторов 21 и 22 имеем

7503

Выходное напряжение усилителя ошибки пропорциональное разности фаэ между выходными напряжениями задатчика фазы и преобразователя фаза-напряжение, на входы которого поступают низкочастотные напряжения с выходов усилителей - огра55 ничителей, управляют фазозадающим генератором так, чтобы фазовый сдвиг между выкодными высокочастотными колебанияности, вход одного из которых подключен к выходу генератора рабочей частоты не-, посредственно,. а вход второго - через последовательно соединенные вычитаюший смеситель, фильтр нижних частот, суммирующий смеситель и избирательнь|й усилитель, высокочастотные разъемы, фазозадающий генератор и генератор рабочей частоты, снабжена двумя идентичными каналами, включающими усилитель-чзгра- lp 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 квадратур» ные фазовращатели, последовательно сое» диненные с источником опорного напряже- 2р 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- Зр обраэователей частоты каналов соединены с выходом первого модулятора, гетеродинные входы вторых преобразователей частоты - с выходом второго модулятора, выходы сумматоров подключены к входам усилителей-ограничителей, допопнительный выход преобразователя фаза-напряжение связан с выходом источника опорного напряжения, а выход подключен к второму входу усилителя ошибки.

Лля устранения погрешности, обусловленной подключением внешней 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.

U pgg- Um(4+ m (pin QQ)gin g

О mope=Urn/3+m 2. Сафа)copизй, где rn 3 и &E- коэффициенты модуляции модуляторов 21 и 22 соответственно.

Выкодные напряжения модуляторов

21 и 22 поступают HB гетеродинные вкоды 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.

U =- h i (co + W),.

h I„

U<» Urn sin + g ), Ъ где Ч - М - разность фаз выходных высокочастотных колебаний.

На выходах преобразователей 1 7 и 1 8 имеем нч 4 4®пР4ог 4 4„+)nQ.

О

Hq = Pпр Оm О„,со ЩsiYl9, 1 гдето„р и &Пр,1 — коэффициенты передачи

5 преобразователей 17 и 18. Выхоцные напряжения преобразователей 17 и 18 поступают на вхоцы сумматора 15, на выходе которого, в случае цр =5ц ф»

&4=-&3, имеем

0 =5 U U Ы ИЛ+Ж

750383 ь ся сигнал рассогласования ЬЧ = Ь Ч З60. Р., который изменяет частоту генератора

10. Таким образом, чтобы изменение фазового сдвига, вносимого фильтром 5, / скомпенсировал паразитный фазовый

1 сдвиг дФО

Ц Ц>

0= " 0 бцО О

На выходах преобразователей 19 н 20 имеем

- о

НЧ 3 ОР3 ю1 гп дц . прд m %" О . 10 ЧА с-О Ч

НЧд . п д т о 2.

1S где Я 3 и SÄ>z - коэффициенты передачи преобразователей 19 и 20. Выходные напряжения преобразователей 19 и 20 поступают на вход сумматора 16, на выходе которого, в случае цр = Ь и 4 ъ го

Г41= г 2. получим

U S мч.О О sin(At+9 ) Напряжения с выходов сумматоров 15 и 16, сформулированные усилителямиограничителями 13 и 14 в цве последовательности импульсов, поступают Н8 входы преобразователя фаза-напряжение

29, на выходе которого имеем где Uo — выходное напряжение источника 35 опорного напряжения 26.

Выходное напряжение задатчика фазы

27, равное U3 з „а ц о и выходное

Уо

ЗаО напряжение преобразователя 29 поступают на входы усилителя ошибки 28, вы- @> ходное напряжение которогo U< =(U -03) управляет частотой генератора 10. При перестройке частоты генератора 10 изменяется фазовый сдвиг, вносимый фильтром 5 и соответственно на высокочастот-4> ных разъемах 8 и 9 где h { — изменение частоты генерато- . р 10;

- время задержки сигнала

3 фильтром 5.

Если фазовый сдвиг между выходными высокочастотными напряжениями изменяется по какой либо причине на величину hV например, при подключе, нии внешней комплексной нагрузки, то на выходе усилителя ошибки 29 появитI

Настоящая 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 эна» чительно упрощает схему устройства.

Формула изобретения

Высокочастотная мера фазового сдвига, соцержащая два усилителя мощности, связанных с высокочастотными разъемами, генератор рабочей частоты, выход которого подключен ко входу первого усилителя мощности непосредственно, а ! ко входу второго - через последовательно соединенные вычитающий смеситель, фильтр нижних частот, суммирующий смеситель и избирательный усилитель, фазоэадающий генератор, подключенный через смеситель, соединенный с генератором рабочей частоты, и синхрогенератор к гетеродинным входам вычитающего и суммирующего смесителей, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности эа счет устранения погрешности, обусловленной подключением внешней комплексной нагрузки, она снабжена двумя идентичными каналами, каждый из которых включает в себя усилитель-ограничитель, сумматор и два преобразователя частоты, выходы которых подключены к вхоцам сумматора, двумя модуляторами, 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 напряжения задатчиком фазы, усилителем ошибки, вход которого связан с управляюшим входом фазозадающего генератора, преобразователем фаза-напряжение, входы которого соединены с выходами усилителей-ограничителей, причем входы преобразовате.лей частоты соединены попарно и подключены к выходам усилителей мощности, а гетеродинные их входы попарно подсоеди нены к выходам модуляторов, выходы сумматоров соединены с входами усилителей-ограничителей, дополнительный вход преобразователя фаза-напряжение связан с выходом источника опорного напряжения, а его выход йодключен к второму входу усилителя ошибки.

750383 8

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Колтик Е. а. Измерительные двухфазные генераторы переменного тока, M., Изд-во стандартов, 1968, с, 8996.

2. Авторское свидетельство СССР

hb 398890, кл. G 01 R 25/04, 1967.

Составитель А. Старостина

Редактор Е, ГончарТехред Ж. КастелевнчКорректор-Н. Григорук

Заказ 4642/35-. Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4