Фазометр с масштабно-временным преобразованием

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИКРЕСПУБЛИК А 1 щ 4 С 01 В 25/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТВУ(56)У 681Га С.Н. Горба 62.317.3 Авторское 390, кл. 0 лахова О,П и,-Л.: Эне тюк и В.Я. Супьян3(088.8)свидетельство СССР01 Б 25/08, 1977.и др. Основы фазргия, 1976, с",41,метр Цель - повышений. Фазометр обес- ж временное преобч зме печи сштабн 2 ил,(51) ФАЗОМЕТР С МАСШТАБНО-ВРЕМЕННЫМПРЕОБРАЗОВАНИЕМ(57) Изобретение может быть использовано для измерения фазового сдвигавысокочастотного заполнения короткихимпульсных сигналов разование. Дискретные значения амплитуд измеряемых сигналов, выборки которых производятся с частотой Г геВ. .нератора 4 высокой :астоты, запоминаются в дискретных линиях задержки (ДЛЗ) 9, 10, Считывание информации из ДЛЗ 9, 10 выполняется с частотой Р , генератора 5 низкой частоты. Это позволяет умножить период высокочастотного заполнения. Управление переключением генераторов 4 и 5 высокой и низкой частоты соответственно выполняется амплитудными детекторамии 2 и элементом 3 совпадения, Формирование управляющих импульсов выполняется элементом 6 совпадения, фор- с мирователем 7 и генератором 8 тактовых импульсов, Фазометр содержит таке фильтры 11 и 12 и фазовый индика 1Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться при измерении фазового сдвига выскочастотного заполнения коротких радиоимпульсных сигналов.Цель изобретения - повышение точности измерений фазового сдвига между несущими колебаниями радиоимпульсных сигналов. 1 ОНа фиг. 1 приведена структурная , схема предлагаемого фазометра, на фиг. 2 - диаграммы напряжений, поясняющие масштабно-временное преобразование несущего колебания измеряемого 15 радиоимпульсного сигнала в одном из каналов фазометра.Фазометр содержит два амплитудных детектора 1 и 2, входы которых соединены с входными клеммами фазометра, а 20 выходы - соответственно с входами элемента 3 совпадения с прямым и инвесрным выходами.1Прямой выход элемента 3 совпадения соединен с управляющим входом генератора 4 высокой частоты, а инверсный выход - с управляющим входом генератора 5 низкой частоты. Выходы генераторов 4 и 5 соединены соответственно с вхо дами элемента б совпадения, выход которого соединен с формирователем 7. Выход последнего соединен с входом генератора 8 тактовых импульсов, выходами соединенного с управляющими входами дискретных линий 9 и О задержки (ДЛЗ). Выходы последних через фильтры 11 и 12 соединены соответственно с входами фазового индикатора 13. 40Фазометр работает следующим образом.Измеряемые радиоимпулъсные сигналы фиг. 2 а) поступаютна входы амплитудных детекторов 1 и 2 и на ин формационные входы ДЛЗ 9 и 1 О. В зависимости от сигналов на выходах амплитудных детекторов 1 и 2 элемент 3 совпадения вырабатывает на выходенапряжения с логическими уровнями: 0 на прямом выходе и "1" на инверсном выходе при отсутствии одного или двух входных измеряемых сигналов, либо "1" на прямом выходе и "0" на инверсном при одновременном 11 рисутствии обоих сигналов на входах фазометра.управляющими напряжениями прямого и инверсного выходов элемента 3 совпадения выключается генератор 5 низкой частоты и включаетсягенератор, 4 высокой частоты, по импульсному сигналу которого в формирователе 7 вырабатываются синхроим пульсы постоянной длительности(фиг. 2 б), а в генераторе 8 формируется последовательность управляющихсигналов импульсной формы, обеспечивающих продвижение информации в ДЛЗ9 и 1 О от входной ячейки к выходной,Генератором 8 обеспечивается форми.рование перекрывающихся тактовых импульсных последовательностей. Времяперекрытия равно длительности синхроимпульсов. Количество импульсов последовательностей две, три или четыре.Соответственно двух-, трех- или четырехтактную структуру имеют ДЛЗ 9и 1 О задержки. Последние представляютрегулярную последовательность элементарных МДП-конденсаторов, выполненных на общей полупроводниковойподложке в едином технологическомцикле.Принцип действия дискретной линиизадержки, выполненной на ПЗС-структуре, состоит в следующем,Если к металлическому электроду МДП-конденсатора в некоторый момент времени приложить напряжение, знак которого совпадает с типом проводимости подложки, основные носители в слое полупроводника, прилегающем к границе с окислом, отталкиваются от электрода и образуют под ним обедненную основными носителями область (потенциальную яму), в которую затем стекаются неосновные носители, образованные. вследствие инжекции элек - трическим путем. Инжекцией осуществляется выборка мгновенного значения сигнала, прилагаемого к первому из МДП-конденсаторов. Управляя процессом образования потенциалъньх ям в тактовой последовательности рядом расположенных единичных МДП-конденсаторов, путем подачи тактовых импульсов можно осуществлять перенос заряда неосновных носителей вдоль поверхности структуры. За время каждого тактового импульса заряд последовательно перемещается от одной ячейки к другой. Для управления продвижением информации в ДЛЗ 9 и 10, определяемой дискретными значениями переносимой величины заряда неосновных носителей, необходимо новую потенциальную яму создавать еще в момент3 16221 существования старой. Для этого тактовые импульсные последовательности, сформированные генератором 8, должны перекрываться. Время перекрытия равно длительности синхроимпульсов,сформированных формирователем 7 (десятки наносекунд), и определяется техническими данными применяемой ДЛЗ 9 или 10. В первой ячейке ДЛЗ 9 и 1 О по каж О дому тактовому импульсу происходит выборка дискретных значений амплитуд измеряемых сигналов, соответствующая величине инжектированного заряда неосновных носителей. Затем зафиксированные заряды продвигаются к выходу ДЛЗ 9 и 10 от ячейки к ячейке. Время продвижения информации в ДЛЗ 9 и 10, равное времени задержки с , пропорционально количеству их 20 ячеек и частоте управляющих тактовых импульсов. Через время 7 на выходе ДЛЗ 9 и 10 появляется задержанный входной сигнал, аппроксимированный ступенчатым напряжением (фиг. 2 в)25 Данный сигнал не проходит через фильт.ры 11 и 12, так как его спектральные составляющие расположены в ВЧ области, т,еза пределами полосы пропускания фильтров. 30С окончанием измеряемого радиоимпульса выходные напряжения элем"нта 3 совпадения выключают генератор 4 и включают генератор 5.Дискретные значения амплитуд из меряемых сигналов, выборки которых производятся с высокой частотой Р 8 тактовых сигналов генератора 8, оставшиеся после окончания радиоимпульса в дискретных ячейках ДЛЗ 9 или 10, 40 начинают продвигаться к ее выходу с низкой тактовой частотой Р. На фиг. 2 г изображены синхроимпульсы с низкой частотой следования.На выходе ДЛЗ формируется сигнал, 15 аппраксимированный ступенчатым напряжением (фиг. 2 д). Таким образом, изменение тактовой частоты приводит к масштабно-временному преобразованию измеряемых сигналов, а на вы ходе ДЛЗ формируется одиночное пре-рывистое колебание, период которого больше исходного в К раз:К =-ф55Для выделения основной гармоники из ступенчатого напряжения используются фильтры 11 и 12. Отфильтро 80ванные напряжения (фиг. 2 е) поступают для измерений на входы низкочастотного фазового индикатора 13.Предлагаемый фазометр позволяетизмерять фазовый сдвиг высокочастотного заполнения коротких (единицы, десятки периодов) радиоимпульсовс высокой точностью за счет введенного масштабно-временного преобразования,Проводят экспериментальную оценкупредлагаемого фаэометра.В качестве ДЛЗ используют линии за"держки на ПЗС, выполненные в интег-.ральном исполнении. Несущая частотарадиоимпульсов изменяется в диапазоне 200-50 кГц, количество периодовнесущих колебаний в радиоимпульсе равно О.Частота заполнения выходного преобразованного сигнала находится в диапазоне 200-50 Гц. Количество периодовнесущего колебания преобразованногорадиоимпульса остается неизменным,так как увеличивается длительность радиоимпульсов ввиду уменьшения частоты заполнения. Таким образом, осуществляется изменение масштаба радионмпульсов до 1000 раз, Это позволяет существенно повысить точность измерения сдвигафаз между короткими радиоимпульсами спомощью радиоимпульсного фазометра спостоянным измерительным временем.Постоянное совершенствование дискретных линий задержки позволяет расширить частотный диапазон до сотен мегагерц, так как проектируются ДЛЗ с тактовой частотй 1 ГГц,Формула изобретенияФазометр с масштабно-временным преобразованием, содержащий фазовый индикатор, входы которого соединены с выходами первого и второго фильтров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены два амплитудных детектора, два элемента совпадения, две дискретных линии задержки,три генератора и формирователь, причем вход первого амплитудного детектора соединен с первым входом первой дискретной линии задержки и первой входной клеммой фазометра, вход второго амплитудного детектора соединен с первым входом второй дискретной линии задержки и второй вход-. ной клеммой фазометра,выходы амплитуд14221 а) тавитель М, Катанова Техред Л.Олийнык орректор С, Че едактор И, Горн Подписное Заказ 4427 ир НИИПИ комитета СССР открытийкая наб., д, 4/5 Г венногетений5, Рауш удар изо а, Жпо дел5, Мо Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгоро 4 Проек 5ных детекторов соединены соответстственно с входами первого элемента совпадения, первый выход которого соединен с входом первого генератора, а второй - с входом второго генератора,5 при этом выходы первого и второго генераторов соединены с входом второго элемента совпадения, выход которого соединен с входом формирователя выход которого соединен с входом третьего генератора, выходы которого соединены с управляющими входами первой и второй дискретных линий задержки,. аФвыходы последних соединены соответственно с входами первого и второго фильтров,