Устройство для измерения фазочастотных характеристик четырехполюсников

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 97784 А 1 9) Я О1)5 С 01 К 27 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЯР 3 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР А ВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Рязанский радиотехнический институт (72) В. Ф. Одиноков и И. Н. Козлов (53) 621.317.75 (088.8)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОЧАСТОТН ЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮС НИКОВ(57) Изобретение может быть использовано в устройствах для снятия фазочастотных характеристик четырехполюсников. Цель изобретения - повышение точности измерения. Цель достигается за счет обеспечения измерения начального сдвига фазы на начальной частоте. Для этого в устройство введен блок 9 синхронизации, позволяющий осуществлять запись кода внутреннего счетчика первого умножителя 5 частоты в реверсивный счетчик 8 в качестве начальных условий. При измерении сигнал с перестраиваемого генератора 1 стандартных сигналов подают на вход измеряемого четырехполюсника 2. Изменения фазы между его входом и выходом измеряется с помощью первого 3 и второго 4 усилителей-ограничителей, первого 5 и второго 6 умножителей частоты и частотного дискриминатора 7, усредняется реверсивным счетчиком 8 и индицируется блоком 10 индикации. Начальная установка осуществляется блоком 11 начальной установки. 3 ил, 1597784Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования фазочастотных характеристик четырехполюсников.Цель изобретения - повышение точности измерения путем измерения начального сдвига фазы.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - структура блока синхронизации; на фиг. 3 - схема умножителя частоты.Устройство содержит перестраиваемый по частоте генератор 1 стандартных сигналов, выход которого подключен к входу первого усилителя-ограничителя и объекту 2 контроля, два усилителя-ограничителя 3 и 4, причем выход объекта контроля соединен с входом второго усилителя-ограничителя 4, выходы усилителей-ограничителей 3 и 4 соединеньт с входами первого 5 и второго 6 умножителей частот соответственно, выходы умножителей 5 и 6 подключены к частотному дискриминатору 7, реверсивный счетчик 8, входы которого подключены к выходам дискриминатора 7, а информационные входы связаны с информационными выходами блока 5, блок 9 синхронизации, выход которого подключен к входу записи счетчика 8, а первый, второй входы - к выходам умножителя 5 и усилителя-ограничителя 4 соответственно, цифровой индикатор 10, входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика 8, и блок 11 начальной установки, выход которого подключен к третьему входу блока 9.Блок 9 синхронизации (фиг, 2) содержит первый 12, второй 3 и третий 14 Р-триггеры.Умножитель 5 частоты (фиг. 3) содержит триггер 15, дискриминатор 16 периодов, первый 17 и второй 18 делители частоты, знаковый фазовый детектор 19, выход которого через блок 20 управления подключен к управляемому генератору 21, выход которого подключен к входу делителя 17 частоты, второй вход которого через дифференцируюшую цепь 22 подключен к выходу триггера 15.Устройство работает следующим образом.При изменении частоты на входе объекта 2 контроля, имеющего комплексную передаточную функцию с действительной и мнимой частями, частота на выходе объекта отличается от входной на величину, определяемую фазочастотной характеристикой объектап д(2 л11) д 1+ро)2 л д 1фп д(2 л ,1 ) д 1+Р 2(1) )ык - 2ьикоэффициент умножения умножителей частоты;1,(1) - изменяющаяся во времени частота генератора стандартных сигналов;Ь .ь Ь 2 - выходные частоты умножителей 1 и 2 соответственно.Положив сро = 0 и зная, например, что 1. - (ттвых 1 - 1 иых 2), ГДЕ 1 - РЭЗНОСтная ЧЯСТО- та, выделяемая частотным дискриминатором, можно записать тГС Хут 2 ( С )а с( 2 л й(3) Таким образом, устройство позволяетвыделить разностную частоту и оценить фазовый набег в интервале изменения входной частоты.Однако в этом случае контроль ФЧХ возможен только в динамическом режиме, т, е.при изменении входной частоты, и, следова- ЗО тельно, если на частоте оь с которой начинаются измерения, имеет место фазовый сдвиг рь то устройство не сможет его зарегистрировать, Измеренным значением фазового набега окажется Л=р 2 - р в интер.ВаЛЕ ЧаСтОт Лв=а 2 - УхУ, В тО ВРЕМЯ КаК фаЗОЗ 5 вый сдвиг 1 (как и 2) устройством не регистрируется. Поэтому фазочастотная характеристика окажется смешенной на величину р. Устранить указанный недостаток можно, если дополнительно измерить начальный фазовый сдвиг рь а результат в качестве начальных условий записать в реверси вный счетчик 8.Существует большое количество способов измерения сдвига фаз на частоте ю.Наиболее простым по реализации является 45 метод, используюший внутреннюю структурупервого умножителя 5 частоты фиг. 1. Сушность его состоит в том, что выделяют интервал времени т, соответствуюший сдвигу фазы р, и заполняют его импульсами частоты п 11, где а=2 л 1 - частота генерато ра 1, п - коэффициент умножения умножителя. Можно записать т=Т 1 М/и, где М 1 - число импульсов частоты п(, зафиксированных в счетчике за время т, Т - период следования частоты 1 ь Тогда фазовый сдвиг можно представить следуюшим соотноше нием р 1=2 лМ/п. Сравнивая последнее выражение и выражение для Л, можно заметить, что они совпадают с точностью до знака. Интегрируя последнее, получаем Ьр =2 лф=: --1 й. поскольку 1 1 д есть числоо 415фазовых переходов разностной частоты, которое равно количеству импульсов 1 х 1, пришедших с выхода логического частотного дискриминатора 7 и зафиксированных в реверсивном счетчике 8, запишем оконча тельноУмножитель 5 частоты (см. фиг. 3) работает следующим образом.Входная низкая частота 1 поступает на триггер15, которы й формирует и мпульс длительностью, равной периоду частоты Срез этого импульса через дифференцирующую цепь 22 устанавливает делитель 1 частоты в 0. Импульсы высокой частоты, поступающие на делитель 1, переводят его в последующие состояния и на его выходе формируется импульс длительностью т= = и/ых, где и - коэффициент деления делителя частоты, вы - частота управляемого генератора 21. Дискриминатор 16 периодов сравнивает частоты этих импульсов и, еслиФ 1 и, то тФТ (где Т=1/1), и на выходах дискриминатора 6 появляются импульсы длительностью (т - Т) (при т)Т - на одном выходе, а при т(Т - на другом). Эти импульсы воздействуют на интегратор блока 20 управления, осуществляющего подстройку управляемого генератора 21 так, чтобы оказалось т=Ть После того, как данное равенство выполняется с точностью, заданной при проектировании, дискриминатор 16 периода теряет чувствительность к разности 1 т - Т,), и все управление завершается по фазовому каналу. Этот канал состоит из делителя 18 частоты с коэффициентом деления п/2 и знакового фазового детектора 19. На входы фазового детектора 19 поступают импульсы одинаковой (с заданной частотным каналом точностью) частотой: на один - входная, на другой - с выхода второго делителя 18 частоты. Знаковый фазовый детектор 19 определяет взаимное расположение фронтов импульсов, пришедших на его входы, вырабатывая на своем выходе уровень логической 1 или О. Последнее зависит от того опережает или отстает фронтимпульса с делителя 18 частоты по сравнению с фронтом внешнего импульса частотой 1. Выходные импульсы знакового фазового детектора 19 управляют блоком 20, который воздействует на управляемый генератор 21, так, чтобы на выходе фазового детектора 19 чередовались 0 и 1. Такое состояние говорит о том, что колебания блоков 21 и 18 когерентны (синфазны) входному (счастотои 1).Фронт импульса на выходе усилителя- ограничителя 4 формируется позже, чем на выходе усилителя-ограничителя 3 за счет запаздывания в объекте 2 контроля. За промежуток времейи между этими фронтами в счетчике второго делителя 18 частоты умножителя 5 успеет накопиться некоторое количество импульсов, которое пропорционально фазовому сдвигу на заданной частоте измерения аь После прихода фронта импульса с усилителя-ограничителя 4 состояние счетчика второго делителя 18 частоты блока 5 по сигналу блока 11 начальной установки переносится в реверсивный счет чик 8. Синхронизация устройства осуществляется спомощью блока 9 синхронизации.После включения устройства и установки начальной частоты измерения ю нажимают кнопку блока 11 начальной установки и третий триггер 14 блока 9 синхронизации(фиг. 2) переходит в состояние 1, подготавливая к переходу в 1 триггер 13 того же блока. В силу когерентности колебаний на выходе и входе умножителей с приходом фронта каждого импульса частоты 1 второй делитель 18 частоты устанавливается в 0.К моменту формирования фронта с выхода усилителя-ограничителя 4 во втором дели 15 теле 18 частоты записан код, пропорциональный начальному фазовому сдвигу. Фронт импульса с выхода усилителя-ограничителя 4 устанавливает триггер 13 в 1, триггер 14 - в 0 (фиг. 2). При этом первый триггер 12 подготавливается к переходу в состояние 1, и фронтом очередного импульса частоты Ьы., умножителя 5 (это говорит о том что во втором делителе 18 частоты уже записан последний импульс, и счетчик находится в состоянии, когда возможен съем информации). Триггер 12 устанавливается в 1 с одновременной записью в блок 8 кода, накопленного в этот момент во втором делителе 18 частоты умножителя 5 Любые последующие импульсы умножителя 5, усилителя-ограничителя 4 переведут схему синхронизации в исходное состояние.Предлагаемое устройство позволяет измерять начальное значение фазового сдвига на частоте оь с которой начинается измерение фазочастотной характеристики объекта контроля. Это улучшает свойства измерителя, устраняя ошибку, связанную с неопределенностью начальной фазы.Предел измерения начальной фазы лежит в диапазоне 0 - 2 т с точностью, определенной соотношением 2 л/и, где п - коэффи 20 25 30 35 40 циент умножения умножителя. Формула пзобретеная усилителя-ограничителя, выходы усилителеиограничителей подключены к входам первого и второго умножителей частоты соответственно, выходы которых подключены к входам частотного дискриминатора, выходы ко торого подключены к счетным входам реверсивного счетчика, информационные выходы которого подключены к цифровому индикатору, а также блок начальной установки,Устройство для измерения фазоцастотныххарактеристик четырехполюсников, содержа щее перестраиваемый по цастоте генераторстандартных сигналов, выход которого подключен к входу первого усилителя-ограничителя и первой клемме для подключения измеряемого цетырехполюсника, вторая клемма для подключения измеряемого четырех полюсника подключена к входу второго597784 С дбяОЖ 2 ум носит ЕРСи 5 нЫй Составитель Н. МТехред А. КравцукТираж 555 едактор С аказ 3052 атруше омитета по изобретения кв а, Ж - 35, Раушска ий комбинат Патент,отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок синхронизации, выход которого подключен к входу начальной установки реверсивного счетчика, первый, второй и третий входы блока синхронизации подключены соответС Выхода липеля- чителя 4 С длою Рчальной умбеки р ВНИИПИ Государственного113035, Мо11 роизводственно-издатель ственно к выходам первого умножителя частоты, второго усилителя-ограничителя и блока начальной установки, а информационные входы реверсивного счетчика подключены к информационным выходам первого умножителя частоты. халевКорректор Л. ПатайПодписноеи открытиям при ГКНТ СССнаб., д. 4/5