Двухканальный фазометр

(51)5 6 01 Й 25/04 Т ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Севастопольский приборостроительный институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 970262, кл, 6 01 В 25/04, 1981.(57) Использование: в технике фазовых измерений, в частности в устройствах радиоИзобретение относится к технике фазовых измерений и может быть использовано в устройствах радиолокации, радионавигации и радиоуправления.Цель изобретения - повышение точности измерения малых фазовых сдвигов,Цель достигается тем, что в двухканальный фазометр введены последовательно соединенные блок памяти, блок вычитания, измеритель отношений, переключатель и блок индикации, а также фазовращатель на 45, вход которого является вторым входом фазометра, а выход соединен с входом управляемого фазовращателя, кроме того, первый выход низкочастотного коммутатора соединен с входом блока памяти, а второй выход - с вторым входом блока вычитания и вторым входом измерителя отношений, а выход арктангенсного преобразователя соединен с вторым входом переключателя,При сравнении известного фазометра с предлагаемым видим, что заявляемое устройство проявляет новые технические свой.БЫ 1800384 А 1 локации, радионавигации и радиоуправления. Сущность изобретения: повышение точности измерения малых фазовых сдвигов достигается за счет введения в фазометр блока памяти, блока вычитания, измерителя отношений, переключателя и фазовращателя на 45 О, вход которого является одним из входов фазометра. Введены элементы и соответствующие связи составляют дополнительный канал измерения малых фазовых сдвигов. 1 ил. ства, выраженные в повышении точности измерения малых фазовых сдвигов. Это позволяет повысить эффективность использования измерительной аппаратуры и сократить стоимость измерения за счет объединения в одном устройстве двух измерителей. Указанное свойство изобретения является новым, так как с помощью прототипа из-за отсутствия в нем новых элементов и связей нельзя измерять с высокой точностью малые фазовые сдвиги. В связи с этим отличительные признаки изобретения являются существенными,На чертеже приведена структурная схема двухканального фазометра.Двухканальный фазометр содержит СВЧ-тракт, состоящий из блока 1 сумма- разность, фазовращателя 2, дифференциального квадратичного детектора 3, состоящего из детекторов 4, 5 и блока 6 вычитания, низкочастотный коммутатор 7, арктангенсный преобразователь 8, блок 9 управления, блок 10 памяти, второй блок 11вычитания, измеритель 12 отношения, переключатель 13 и блок 14 индикации,Двухканальный фазометр работает следующим образом.Режиму измерения фазовых сдвигов от 0 до 360 предшествует режим калибровки,В режиме калибровки переключатель 13 устанавливается во второе положение. Фазовращатель 15 от СВЧ-тракта отключен. Путем регулировки фазовращателя 2 оператор добивается нулевого сигнала на выходе детектора 3,01= Ео Еи Кд з 1 п Угде Ео и Е и - амплитуды опорного и исследуемого сигналов СВЧ на входах детектора 3;Кд - коэффициент преобразования детектора 3;р - дифференциональный фазовый сдвиг, обусловленный неравенством электрических длин каналов фазометра.В режиме измерения фазовых сдвигов от 0 до 360 двухканальный фазометр работает следующим образом.Переключатель 13 устанавливается во второе положение,Цикл измерения состоит из двух тактов. В первом такте блок 9 устанавливает фазовращатель 2 в состояние нулевого фазового сдвига, а коммутатор 7 в положение, при котором сигнал детектора 3 поступает на первый вход преобразователя 8. При этом01 = Ео Еи Кд 3 и ф х,где х, - искомый фазовый сдвиг.Сигнал 01 запоминается в преобразователе 8 до конца цикла измерения.В начале второго такта на управляющий вход фазовращателя 2 с блока 9 поступает сигнал, устанавливающий фазовращатель 2 в состояние, когда фазовый сдвиг, вносимый им, равен 90. Одновременно с этим на управляющий вход коммутатора 7 с блока 9 поступает импульс, перебрасывающий коммутатор 7 в положение, при котором выход дифференциального квадратичного детектора 3 оказывается подключенным к второму входу преобразователя 8, на который поступает сигнал02 = Ео Еи Кд соз ф х,После этого с блока 9 на управляющийвход преобразователя 8 поступает сигнал,по которому преобразователем 8 реализуется алгоритмОз = Кз агс тд (01 И)5 С учетом выражений для 01, 02 напряжение на выходе преобразователя 8 можно выразить следующим образом:03=Кз ДРх10где Кз - коэффициент преобразователя 8,Напряжение Оз поступает в блок 14 индикации, одна из шкал которого проградуирована в значениях у х, от 0 до 360 о.Режиму измерения малых фазовыхсдвигов предшествует режим калибровки,В режиме калибровки переключатель13 устанавливается в первое положение,Фазовращатель 15 в СВЧ-тракт включен, Вконце второго такта сигналы на выходахкоммутатора 7 имеют вид01= ЕоЕи Кд зп(45 + Ьу );О = ЕоЕи Кд соз (45 + ЛД)где Л р - отклонение фазового сдвига от45 в фазовращателе 15.Регулировкой фазовращателя 15 опера 30 тор добивается нулевого уровня сигналаО 12 на входе индикатора 14:При этом О 2 = 0 1, что соответствуетравенству 3 и 45 = соз 45 и, следовательно, установке фазовращателя 15 на его номи нальное значение 45.В режиме измерения малых фазовыхсдвигов двухканальный фазометр работает следующим образом.Переключатель 13 устанавливается в 45 первое положение. Цикл измерения состоитиз двух тактов. Аналогично описанному выше режиму, последовательно во времени на выходах коммутатора 7 формируются квадратурные составляющие5001 = ЕоЕи Кд зп ( ф х+ 45 ); о 02 = ЕоЕи Кд соз ( фх+ 45 ) 55 Сигнал 01 поступает на блок 10 памяти,представляющий собой схему выборки-хранения, где запоминается. С выхода блока 10 напряжение 01 подается на первый вход блока 11 вычитания. Вслед за ним сигнал 02 с второго выхода коммутатора 7 поступаетОц = Кц (Ог - О 1),-20 30 Ьфх - --ЛО 12 +аа О 12 35 Откуда получим 40(доед + дкц д 012 ) на второй вход блока 11. Напряжение Оц свыхода блока 11 подается на первый входизмерителя 12 отношений. где К 11 - масштабный коэффициент блока 11 вычитания,На второй вход измерителя 12 поступает сигнал О 12. Измеритель 12 отношений 10 реализует алгоритм 012=Оед =Кц Оед 1-19( фх+45 )1ОцоОг15 где Оед - напряжение единичного уровня.Получим выражение для Лъ - погрешности измерения у х; ух =агссд(1 К ) - 45,О 12 о КцОедФормула для ЛЪ определяется по общему правилу из следующего выражения (см, книгу: Пискунов Н.В, Дифференциаль ное и интегральное вычисление для втузов. М,; Гос, издат. физико-математической литературы, 1962, с. 259):+ --- ЬКц + ЛОед а а аКц а Оед ф 1+сдг(Ъ+45) где доед, дкц, до 1 г, - относительные по 45ГРЕШНОСтИ УСтаНОВКИ НаПРЯжЕНИй Оед, О 12и масштабного коэффициента Кц,Погрешность измерения малых р,тем слабее зависит отдо,д, дкц, д 012 чем меньше фазовыйсдвиг, измеряемый фазометром, т.е. чемближе к единице д ( рх + +45 о) и,следовательно, чем меньше первый сомножитель.При рх = 1 расчетная погрешность измерениясоставляет й 0,002 приотносительных погрешностях установки напряженияОед, О 12 И МаСШтабНОГО КОЭффИцИЕНта Кц- + 10 . Расчеты показывают, что при максимальном уровне напряжения на выходе детектора, равном 10 В, сигнал, соответствующий 0,001 о, составляет = 174 мкВ. Поэтому выравнивание электрических длин каналов при первой калибровке можно осуществить с точностью не хуже = 0,001 о.Расчетная погрешность установки сорокопятиградусного фазовращателя при второй калибровке может быть также сведена к значению = 0,001 о, которому соответствует напряжение на входе индикатора 14, равное = 70 мкВ.Таким образом, введение в фазометр новых элементов и связей позволяет повысить точность измерения малых фазовых СДВИГОВ.Использование предлагаемого измерителя позволяет снизить затраты на измерения за счет расширения функциональных возможностей, так как фазометр работает с высокой точностью как в обычном режиме, так и в режиме измерения малых фазовых сдвигов.Формула изобретения Двухканальный фазометр, содержащий последовательно соединеннь 1 е управляемый фазовращатель, блок сумма-разность, дифференциальный квадратичный детектор, низкочастотный коммутатор и арктангенсный преобразователь, а также блок управления, первый выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, второй выход - с управляющим входом низкочастотного коммутатора и третий выход - с управляющим входом арктангенсного преобразователя, причем второй вход блока сумма - разность является первым входом фазометра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения малых фазовых сдвигов, в него введены последовательно соединенные блок памяти, блок вычитания, измеритель отношений, переключатель и блок индикации, а также фазовращатель на 45 о, вход которого является вторым входом фазометра, а выход соединен с входом управляемого фазовращателя, кроме того, первый выход низкочастотного коммутатора соединен с входом блока памяти, а второй выход - с вторым входом блока вычитания и вторым входом измерителя отношений, а выход арктангенсного преобразователя соединен с вторым входом переключателя.1800384 ректор Л,Ливрин Реда кт ТСС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 1162 ВНИИПИ Госуд ставитель А.Трушкихред М. Моргентал Тираж Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5