Устройство для измерения времени задержки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ии ин ик, А.И.Гуцало,Ю.Скрипник(088.8)свидетельство СССР03 К 5/13, 1973.идетельство СССРН 03 К 5/13, 1983. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ С 8 ИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерения задержки в цепях с большой неравномерностью амплитудно-частотнойхарактеристики. Устройство содержитвысокочастный кварцевый генератор .1.801290246 А 1 04 С 4 Р 10/06, Н 03 К 5/13 фазовый детектор 6, аттенюатор 7,фазовращатель 8, коммутаторы 9 и 15,низкочастотный избирательный усилитель 11, синхронный детектор 12,цифровой частотомер, 14 и коммутационный генератор 18. В устройствовведены блоки 2 и 4 смещения частоты, блок 13 преобразования напряжение-частота, эквивалентная нагрузка16, высокочастотный избирательныйусилитель 5, усилитель-ограничитель10 и блок 17 формирования смещающегося напряжения. Преимущество устрой.ства достигается как за счет высокой стабильности частоты кварцевогогенератора 1 и низкочастотного избирательного усилителя 11, что повышает стабильность работы фазовогодетектора 6, так и за счет работыфазовращателя 8 на фиксированнойчастоте, что исключает погрешностьот дисперсии образцовой меры. 1 ил.Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может бытьиспользовано для измерения временизадержки в радиотехнических цепях,имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики.Целью изобретения является повышение точности измерения временизадержки в цепях с большой неравномерностью амплитудно-частотной характеристики.На чертеже представлена структурная схема устройства для измерениявремени задержки.Устройство для измерения временизадержки содержит высокочастотныйкварцевый генератор 1, первый блок2 смещения частоты, контролируемую .цепь 3, второй блок 4 смещения частоты, высокочастотный избирательныйусилитель 5, фазовый детектор 6, аттенюатор 7, Фазовращатель 8, первыйкоммутатор 9, усилитель-ограничитель10, низкочастотный избирательный усилитель 11, синхронный детектор 12,блок 13 преобразования напряжение-.частота, цифровой частотомер 14, второйкоммутатор 15, эквивалентную нагрузку 16, блок 17 формирования смещающего напряжения и коммутационныйгенератор 18,Выход высокочастотного кварцевогогенератора 1 через блок 2 смещениячастоты, контролируемую цепь 3, второй блок 4 смещения частоты и высокочастотный избирательный усилитель 5соединен с входом фазового детектора6. Одновременно высокочастотный кварцевый генератор 1 через аттенюатор 7и фазовращатель 8 соединены со входами коммутатора 9, выход которого через усилитель-ограничитель 10 соединен с вторым входом фазового детектора 6. К выходу фазового детектора 6подключены последовательно соединенные низкочастотный избирательный усилитель 11, синхронный детектор 12 иблок 13 преобразования напряжениечастота, Выход блока 13 соединен сцифровым частотомером 14 и входомвторого коммутатора 15, один выходкоторого соединен с эквивалентнойнагрузкой 16, а другой выход - с блоком 17 формирования смещающего напряжения, выходами соединенным с управляющими входами блоков 2 и 4 смещения частоты. Управляющие входы коммутаторов 9 и 15 и синхронного детектора 12 соединены с выходом коммутационного генератора 18.Устройство работает следующим образом.Высокочастотные колебания генератора 1 стабильной частоты 4 Б==Б, сови) 1+ Ч) проходят через блок2 смещения частоты и воздействуютчерез входную клемму на цепь 3 с контролируемой задержкой. Задержанныеколебания через выходную клемму проходят блок 4 смещения частоты, усиливаются высокочастотным избирательным усилителем 5, настроенным на частоту 1 генератора 1, и воздействуютна вход фазового детектора 6.Одновременно высокочастотные колебания генератора 1 через аттенюатор7 или фазовращатель 8 в зависимостиот положения коммутатора 9 и усилитель-ограничитель 10 поступают науправляющий вход фазового детектора 6.При автоматической работе коммутатора 9, уп 1 авляемого напряжениемгенератора 18, на управляющий входфазового детектора 6 поочередно поступают пакеты высокочастотных колебаний генератора 1, проходящихчерез коммутатор 9. При этом колебания, прошедшие аттенюатор. 7, имеютначальную фазу, а колебания, прошедшие фазовращатель 8, дополнительно сдвигаются на вводимый угол ЧАттенюатором 7 уравниваются амплитуды пакетов высокочастотных колебаний, поочередно воздействующих науправляющий вход фазового детекторав качестве опорных колебаний, Остаточная амплитудная модуляция в пакетном напряжении подавляется усилителем-ограничителем 10.Так как периодическое введениедополнительного фазового сдвига Ч,вызывает фазовую модуляцию опорныхколебаний фазового детектора 6 счастотой переключения коммутатора9, то на выходе фазового детекторавыделяется модуллирующее напряжениес частотой коммутации, которое усиливается низкочастотным избирательным усилителем 11. Усилиненное напряжение выпрямляется синхронным детектором 12, управляемым коммутационным генератором 18,Выпрямленное напряжение преобразуется в частоту электрических колебаний Я блоком 13 преобразованиянапряжепие-частота, которая измеря 3 12ется цифровым частотомером 14, и через второй коммутатор 15 поочереднопоступает на эквивалентную нагрузку16 или на блок 17 формирования смеЖщающего напряжения в зависимости отположения коммутатора 15.В качестве блоков 2 и 4 смещениячастоты могут быть использованы однополосные модуляторы, вращающиесяэлектромеханические фазовращатели,параметрические фазовращатели с периодически переключаемой фазой, регенеративные делители частоты в режиме периодического переключенияустойчивых фазовых состояний и т.п.При использовании в качестве блоков2 и 4 однополосных модуляторов, выполненных по Фазокомпенсацйоннойсхемеблок 17 формирования смещающего напряжения представляет собоймногофазный Фазорасщепитель (начертеже условно показан двухфазный).Тогда при подаче низкочастотногомногофаэового напряжения с прямойпоследовательностью чередования фазна блок 2 на его выходе формируютсясмещенные по частоте колебания ссуммарной частотой ц) +2 . При подаче на блок 4 многофазного напряженияс обратной последовательностью фаэна его выходе формируются смещенныепо частоте колебания с разностнойчастотой Ы - 5,В положении коммутаторов 9 и 15,укаэанном на чертеже, на входы блоков 2 и 4 смещающие колебания непоступают, и на вход избирательногоусилителя 5 поступают задержанныеколебания исходной частоты о 1Ц =П, сов оЗ (С-)+ Ч,1,РЪсдвинутые по Фазе на угол Ч =д +1 .Эти колебания сравниваются по Фазес опорными колебаниями фазового детектора б с начальной фазой Ч, . Выходное напряжение фазового детектора с линейной преобразовательной характеритикой пропорционально Разности фаэ сравниваемых колебанийП .= Бфгде Б - крутизна преобразования детектораВ/град.В противоположном положении коммутаторов 9 и 15 в блоке 2 частотавысокочастотных колебаний и увеличивается на частоту смещающих колебаний Х . Через цепь 3 с контролируемой задержкой 7 проходят смещенные колебанияЦ =П сов(+а ) И-.Ч,1,902464которые сдвигаются по фазе на уголЧ =(о 1 +5 )+. В блоке 4 высокочастотные колебания и +Я. уменьшаютсяна частоту смещающих колебаний й 5что приводит к восстановлению первоначального значения частоты высокочастотных колебаний и, но с Фазовым углом М . Эти колебания усиливаются избирательным усилителем 5 К и сравниваются по фазе в детекторе6 с опорными колебаниями, сдвинутыми по фазе фазовращателем 8 на уголу . При этом на выходе фазового деотектора б создается напряжение 15 У =Б 1 Ьд + 2 )Т - Ч,1Автоматическая работа коммутатора 9 и 15 вызывает появление в выходном напряжении фазового детектора 6 переменной составляющей напря жения с частотой коммутации1 БП = Й -П )= (Т - Я ). Выходное наб 2 з2пряжение синхронного детектора 12пропорционально усиленному перемен ному напряжению частоты коммутацииа1где К - коэффициент усиления усидителя 11.Напряжение П, преобразуется блоком 13 в частоту электрических колебаний2 =К,Б,Б (Ч, -)где Б в , крутизна преобразованиянапряжения в частотуГц/В 1. Напряжение частоты Я используется в дальнейшем для смещения частоты высокочастотных колеба1В установившемся режиме частота смещающих колебаний принимает зна- чение 1+К, ББтгде при выборе К, =10 -10 единицей в знаменателе можно пренебречь. Тогда значение контролируемой задержки50 - о ор Мгде Т=2 л/Я - период смещающих колебаний.Таким образом, по периоду смещаю щих колебаний, который измеряетсяцифровым частотомерам 14, работающим в режиме периодомера, регистрируют значение контролируемой задержки.1290246 Составитель М,КатановаТехред М.Ходанич Корректор А.Ильин Редактор Н,Горват Заказ 7898/43 Тираж 392 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д. 4/5 аПроизводственно-полиграфическое предприятие,:Ужгород, ул,Проектная,4 Таким образом, устройство позволяет существенно повысить точность измерения задержки редиотехнических цепей с большим затуханием и неравномерностью амплитудно-частотной характеристики, Это преимущество достигается как эа счет высокой стабильности частоты кварцевого генератора и узкополосного усиления, что повышает стабильность работы фазового детектора, так и за счет работы фаэовращателя на фиксированной частоте, что исключает погрешность от дисперсии образцовой меры.Кроме того, измерение задержки по периоду смещающих колебаний позволяет снизить относительную погрешность измерения больших задержек Р2 Исд ) до (+0,2)-(+0,5)7 при затухании задерживающей цепи до 80 дБ на фиксированных частотах 1-50 МГц. При этом нестабильность преобразовательных характеристик фазового детектора (Б, ), а также вновь введенных блоков (К ,Б ) и других не влияет . на результат измерения. Формула изобретения Устройство для измерения времени задержки, содержащее высокочастотный генератор, аттенюатор и фазовращатель, выходы которых соединены с входами первого коммутатора, фазовый детектор, выход которого через низкочастотный избирательный усилитель соединен с синхронным детектором,второй коммутатор коммутационныйгенератор, выход которого соединенс управляющими входами коммутаторови синхронного детектора, входная и 5 выходная клеммы контролируемой цепии цифровой, частотомер, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в неговведены высокочастотный избирательный усилитель, усилитель-ограничитель, блок преобразования напряжение-частота, эквивалентная нагрузка,блок формирования смещающего напряжения и два блока смещения частоты,вход первого из которых соединен свыходом высокочастотного генератораи входами фазовращателя и аттенюатора, а выход - с входной клеммойконтролируемой цепи, вход второгоблока смещения частоты соединен свыходной клеммой .контролируемой цепи, а выход - с входом высокочастотного избирательного усилителя, выход которого соединен с первым входом фазового детектора, второй входкоторого через усилитель-ограничитепь соединен с выходом первого коммутатора, вход блока преобразования 30напряжение-частота соединен с выхо-.дом синхронного детектора, а выходс цифровым частотомером и входомвторого коммутатора, один выход которого соединен с эквивалентной нагрузкой, а другой выход - с блоком 35 формирования смещающего напряжения,выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго блоков смещения частоты.