Устройство для измерения фазовых сдвигов, вносимых взаимными четырехполюсниками

союз советснихсоцидлистичкни)(РеопуБлин ав 8 Оио 3(Я) С 01 Я 25 0 госудд стненный номиткт ссс(по делдм изовреткний и отнятий(56) 1, Измеритель разности фаз ФК 2-18, Техническое описание, 1981,2,. Авторское свидетельство СССР В 254651 кл. С 01 Я 25/00, 1968,(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯФАЗОВЫХ СДВИГОВ, ВНОСИМЫХ ВЗАИМНЫМИЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКАМИ, содержащее дваусилителя-ограничителя, триггер, коммутатор выходов триггера, элементсовпадений, электронньй счетчик, генератор счетных импульсов и блок управления, при этом выходы усилителей-ограничителей соединены с входами триггера, а выходы триггера соединены с входами коммутатора, выходкоторого соединен с первым входомэлемента совпадений, а выход элемента совпадений соединен с электроннымсчетчиком, второй вход элемента совпадений соединен с выходом генератора счетных импульсов, управляющиевходы коммутатора и генератора счетных импульсов соединены с выходомблока управления, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышенияточности измерения на высоких частотах, оно снабжено перестраннаемым генератором, двумя ответвителями, тремя высокочастотными переключателями, двумя согласующими нагрузками, днумя развязывающнми аттенюаторами, днумя преобразователями частоты, при этом первый выход перестраиваемого генератора соединен с входом первого высокочастотного переключателя, выходы которого соединены с первыми входами нторага и третьего высокочастотных переключателей вторые входы этих переключателей соединены с первой и второй согласующими нагрузками, входы управления высокочастотных переключателей соединены с тремя выходами блока управления, выходы щ второго и третьего высокочастотных переключателей соедикекы с входами первого и второго развязывающиХ аттенюаторов, выходы которых соединены С с первьжи входами первого и второго ответвителей,. первые выходы первого и второго ответвителей соединены с внешними клеммами устройства, вторые выходы первого и второго отнетвителей соединены с первыми входами первого и второго преобразователей частоты, вторые входы которых соединены с вторым выходом перестраинаемого генератора, выходы преобразователей часто;ты соединены с входами усилителей- ограничителей, 1045156Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к фазометрии, и может быть использованодля прецизионного измерения фазовыхсдвигов высокочастотных (ВЧ) сигна-,лон.5Изнестен фазометр, позволяющийизмерять разность фаз на нысоких (ВЧ)и сверхвысоких (СВЧ) частотах (.1).Недостатком данного фазометраявляется низкая точность измеренияразности фаз из-за отсутствия коммутационных устройств по входу прибора,позволяющих уменьшить погрешностинеидентичности каналов фазометра.Наиболее близким к предлагаемому 15по технической сущности является цифровой фазометр, соедржащий входнойкоммутатор, соединенный своими входами с входными клеммами фазометра,а выходами - с входами усилителей- оограничителей, выходы последних соединены с входами триггера, выходыкоторого через коммутатор соединеныс элементами совпадений, на второйвход которого поступает пачка импуль-сов с генератора импульсов в течениезаданного измерительного времени,причем выход элемента совпадений соединен с входом электронного счетчика, а переключение коммутаторов осуществляется блоком управления по истеченииполозины измерительного времени 1 21,Недостатком известного устройстваявляется большая погрешность измерения, обусловленная различием электрических длин цепей коммутатора,Цель изобретения . - повышение точности измерения на высоких частотах.Поставленная цель достигается тем,что устройство, содержащее дза усилиОтеля-огранкчителя, триггер, коьщутатор выходов триггера, элемент,совпа-дений, электронный счетчик, генератор счетных импульсов и блок управления, при этом выходы усилителей-огра-,цничителей соединены с входами триггера, а выходы триггера соединеныс входами коммутатора, выход которого соединен с первым входом элементасовпадений, а выход последнего соединен с электронным счетчиком, второй вход элемента совпадений соединен с выходом генератора счетных импульсов, управляющие входы коммутатора и генератора счетных импульсовсоединены с выходом блока управления,"снабжено перестраиваемым генератором,двумя ответвителями, тремя ьысокочастотными переключателями, днумясогласующими нагрузками, двумя разня. зывающими аттенюаторами, двумя преобразователямичастоты, при этом первый выход перестраиваемого генератора соединен с входом первого высокочастотного переключателя, выходы ко.торого соединены с перзьми входами у второго и третьего высокочастотныхпереключателей, вторые входы этихпереключателей соединены с первойи второй согласующими нагрузками,входы управления высокочастотных пе-реключателей соединены с тремя выходами блока упранления, выходы второгои третьего высокочастотных переключателей соединены с входами первогои второго развязывающих аттенюатороз,выходы которых соединены с первымивходами первого и второго ответвителей, первые ныходы первого и нторогоотнетвителей соединены с внешнимиклеммами устройства, вторые выходыпервого и второго ответвителей соединены с первыми входами первогои второго преобразователей частоты,вторые входы которых соединены свторыми выходами перестраизаемогогенератора, выходы преобразователейчастоты соединены с нходами усилителей-ограничителей,На чертеже представлена структурная схема. предлагаемого устройства.Первый выход перестраизаемогогенератора 1 соединен с входом ВЧпереключателя 2, выходы которого соединены с входами ВЧ переключателей3 и 4, Вторые выходы этих переключателей согцинены с согласующими нагрузками 5 и б. Входь управления ВЧпереключателей 2-4 соединены с выходами блока 7 управления. Выходы ВЧпереключателей 3 и 4 соединены с развязывающими аттенюаторами 8 и 9, выходы которых соединены с входамиответвителей 10 и 11, Вторые выходыответвителей 10 и 11 соединены свнешними клеммами 12 и 13 устройстна,к которЫм подключается исследуемыйчетырехполюсник 14 Выходы отзетви-,телей 10 и 11 соединены с нходамипреобразователей 15 и 16 частоты.Вторые входы этих преобразователейсоединены с вторым входом перестра-.иваемого генератора 1. Выходы преобразонателей 15 и 16 частоты соединены с входами усилителей-ограничителей 17 и 18, выходы которых подключены к триггеру 19, Выходы триггера19 соединены с коммутатором 20 выходов триггера, выход которого соединен с входом элемента 21 совпадений.К другому входу элемента 21 совпадений подключен генератор 22 счетныхимпульсов. Вход этого генераторасоединен с выходом блока 7 управления, Выход элемента 21 совпаденийсоединен с электронным счетчиком 23.устройство работает следующимобразом,Сигнал, имеющий частоту г (из ди=Рапазона рабочих частот перестраизаемого генератора 1), с первого выхода генератора 1 с помощью ВЧ переключателя 2 подается на ВЧ переключатель3 или на ВЧ переключатель 4 ПроходяИзмененеие фазового сдвига, вносимого взаимным четырехполюсником, производится за два цикла. В первом цикле сигнал генератора 1 с помощью ВЧ переключателя 2 подается на ВЧ переключатель 3. Развязывающий атте нюатор 9 с помощью ВЧ переключателя 4 подключается к согласующей нагрузке 5, На вход элемента 21 совпадений с помощью коммутатора 20 подается сигнал с прямого плеча триггера 19. После первого измерения в счетчике 23 зафиксируется код М, значение которого соответствует фазовому сдви- гу 50 где Ча = 9+ - фазовый сдвиг, вноси+Ч+ %лл.+мый каналом а устрой+ Чю ства,фазовый сдвиг, вноси+Чз + Ч+ уэльс мый каналом ь устрой+ Члб ствд,р 9,а - фазовые сдвиги, вносимыеответвителями 10 и 11;Г Ул- Фазовые сдвиги, вносимыепреобразователями 15 и 16частоты,60 через исследуемый взаимный четырехполюсник 14, сигнал генератора 1 приобретает фазовый сдвиг Ю или 360 - Ф, Этот Фазовый сдвиг с помощью преобразователей 15 и 16 переносится на низкую частоту 1 щ . С второго выхо 5 да перестраиваемого генератора 1 на преобразователи 15 и 16 частоты подается сигнал, имеющий частоту= =1 +1, который используется в качестве сигнала гетеродина. Частота этого сигнала отличаегся от частоты сигнала, проходящего через исследуемый четырехполюсник, на фиксированную величину 1, усилители-ограничители 17 и 18 усиливаютсигнал, 15 имеющий частоту 1 и, и формируют из него прямоугольные импульсы с короткими передними фронтами, Передние фронты этих импульсов привязаны по времени к моментам перехода гармони ческих колебаний через нуль. Триггер 19 формирует прямоугольный импульс, длительность которого прямо пропорциональна фазовому сдвигу, вносимому взаимным четырехполюсником 14. Длительность этого импульса с помощью элемента 21 совпадений и генератора 22 преббразуется в число- импульсный код, значение которого М прямо пропорционально измеряемому1фазовому сдвигу. По мере формирования этот код накапливается в электронном счетчике 23, а затем фиксируется в нем."ьль фазовые сдвиги, вносимые триггером 19 по входу О и 8 соответственно, фазовые сдвиги, вносимые линиями связи канала о и 8 устройства; ла ь Ч - фазовый сдвиг, вносимый .исследуемым четырехполюсником 14. Во втором цикле сигнал перестраиваемого генератора 1 с помощью ВЧ переключателя 2 подается на ВЧ переключатель 4. Развязывающий аттенюатор 8 с помощью ВЧ переключателя 3 подключается к согласующей нагрузке 5, На вход элемента 21 совпадений с помощью коммутатора 20 подается сигналс обратного плеча триггера 19, В этом цикле исследуемый четырехполюсник вносит фазовый сдвиг 360 Подключение обратного выхода триггера 19 к элементу 21 совпадения приводит к тому, что устройство формирует числоимпульсный код Мр значение которого соответствует фазовому сдвигу 60 560)у,+уПбскольку электронный счетчик 23 суммирует коды М, и М то в нем зафиксируется код, значение которого соответствует фазовому сдвигу Так как число разрядов электронного счетчика 23 увеличено на один, то сумма кодов .будет разделена на два и код (п)-го старших разрядов электронного счетчика 23 будет соответствовать точному значению фазового сдвига, вносимого исследуемым четырехполюсниксм.Таким образом, Фазовые сдвиги, вносимые анадоговой частью устройства, исключаются из результата измерения и точность измерения не зависит от частоты перестраиваемого генератора 1.В предлагаемом устройстве по сравнению с известными обеспечена возможность автоматического измерения абсолютньх фазовых сдвигов, вноси.ых контролируемыми фазовращателями б"з расчленения радиочастотных соединений, а также произвольного геометрического расположения элементов устройства и исследуемых четырехполюсников на объекте без снижения точности измерений, отсутствует необходимость ручной и автоматической калибровки устройства перед измерениями абсолютных Фазовых сдвигов погрешность аналогсвой части устройства компенсиставитель В. АФанасьхред Т,Наточка ректор В. Бутяг в ктор Зака Тираж 710осударстненного комитета СССРлам изобретений и открытийосква, Ж, Рауиская наб д Подписи 7546/47 ВНИИПИ по 113035, Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. роектная руется и не зависит от частоты, чторасширяет нозможности эФФективногоиспольэонания предлагаемого устрой ства, отсутствует необходимость Фазирования в диапазоне частот высококачественных линий связи, входяюихв устройство, ВЧ переключателей идругих ВЧ элементов; резко снижаются требования к разбросу и стабильности Фазовых характеристик активныхи пассивных элементов устройства,а также к разбросу и стабильностидлительности Фронтов импульсов и порогов срабатывания усилителейограничителей и Фазоного детектора.