Цифровой фазометр

асусО ОМУН 4 МГ г 38 (388 Союз Советских Социалистимеских Республик(51) М. Кл. 801 7 25/О асударстаенный комете СССР па делам изобретений и открытий2) Автор изобретен асилье 1) Заявите(5 РО ФАЗОМЕТ Изобрет рительной тотносится радиоиз меыть исполь в для точсигналов и недостаточные пределы измеряемой разности фаз. ник и может б ии приборо зности фаз зовано приного измереВЧ сигналаь созда нил р аиболее близским решение м к изобретению т являетс я фазометр между двумямени измеизмерения ри лом чей рения с выд. в цифровой уды орм 1 звес жашие см ной част усилител прямоуголного избзователь пульсой инди то ляютс вал цифрфазрени а е требо из леь тны цифровые фазометры, содересители, усилители промежуточоты, фазоврашатель, гетеродины, и-ограничптели, формирователь ьного импульса 1 пропорциональерлемой разности фаз, преобрадлительность импульса-число в, электронный счетчик с цифрокацпей и схему управления 11, пнствами указанных фазометров высокая точность измерений, пндпкацил измеряемой разности втоматизированный режим измек пог решностям относятся жестванил к стабильности частоты ьгх "сгггггалов к уровням входных содержащий в двух каналах последовательно соединенные смесители и усилители-ограничители, общий для двух каналов гетеродин,с системой автоматической подстройки частоты, электронный фазоврашатель, выполненный с использованием смесителей, линии задержки и управляемого гетеродина, один из выходов которого подключен к смесителю,соединенному с цифровым частотомером, систему автоподстройки фазы, включающую фазовый детектор с интегрирующим фильтром и усилителем, генератор подкдючен-,Уч ный к второму входу смесителя, соединенного с цифровым частотомером, причем выход второго усилителя-ограничителя подключен к второму входу фазового детектора системы автоподстройки Ызы 21.681388 16 1 26 Цель изобретения - расширение пределов измерения разности фаз и поВышение точности измерения.Это достигается за счет того, что в устройстве, содержашем в двух каналах последовательно соединенные смесители и усилители-ограничители, общий для двух каналов гетероаин с системой автоподстройки частоты, третий смеситепь, выход которого подключен к входу цифрового частотомера, электронный фвзоВрвшатель, первый вход которого подключен к выходу усилителяограничителя первого канала, второй вход соединен с первым входом третьего смесителя, своим выходом связанного с входом цифрового частотомера, в выход электронного фазоврашвтспя подключен к первому входу системы автоподстройки фазы, первый выход которой связан с третьим входом электронного фвзоврвшателя, дополнительно введен второй электронный фазоврвшатепь, пеовый вход которого подключен к выходу усилителя-ограничителя второго канала и входу системы аВтоподстройки частоты, второй вход соединен с вторым входом третьего смесителя, третий вход - с вторым выходом системы автоподстройки фазы, а выход второго электронного фазоврашателя подключен к Второму входу системы аВто- подстройки фазы, третий и четвертый Входы которой связаны с Выходами системы автоподстройки частоты.На чертеже приведена структурная схема предпагаемого цифрового фазометра.Он состоит из смесителей 1 и 2, усилителей-ограничителей 3 и 4, обшего гетеродина 5 с системой автопопстройки частоты 6, включвюшей управляемый переключатель 7 промежуточной частоты, фильтры (колебатепьные контуры) 8 и 9, симметрично рагсмотренные относ;итепьно промсжуточной часто 3Устройству свойственна низкая точность измерения разности фвз, обусловленная различной электрической длиной каналов (первый канал "длиннее" второго на электрическую длину электронного фазоврашателя), нелинейностью частотно-фазовой характеристики электронного фвзоврашателя и нестабильностью частоты генератора в цепи выделения рвзностной частоты, счет которой выполняет частотомер, а также недостаточные пределы измеряемой разности фаз,23 36 33 46 4% 0 3 ти, гумматор 10, амплитудный детектор 11, низкочастотный угипитель 12переменного напряжения, фазовый детектор (низкочастотный синхронный детектор)13, интегрирующий фильтр 14 и генератор опорных напряжений 15, электронных фвзоврашатепей 16 и 17, состояшихиз смесителей 18, 19, О, 21, линийзадержки 22, 23 управляемого гетеродина 24 в первом канале и управляемого гетеродина 25 во втором канале;системы ввтоподстройки фазы 26, включающей управляемый переключатель 27промежуточной частоты, фазосдвигаюшие цепи 28 и 29, осушествляюшиесдвиг фазы нв проежуточной частотесоответственно на 7 Г и 7 Ц 2, сумматор 30,амплитудный детектор 31, низкочастотный усилитель 32 переменного напряжения (сигнала ошибки), фазовый детектор( низкочастотный синх ронный детектор)33 и интегрируюшие фильтры 34 и 35,смесителя 36 и цифрового частотомера 37,Работает устройство следующим образом.Б исходном состоянии генератор опорных напряжений 15 выдает, напри мер, прямоугольное напряжение (мевндр) частоты 4 кГц на управляемые переключатели 7 и 27, а также нв низкочастотные фвзовые детекторы 13 и 33 систем автоматическойподстройки частоты 6 и фазы 26. Управляемые гетеро- дины 24 и 25 электронных фвзоврашатепей настроены нв одну и ту же частоту, поэтому колебания разностной частоты нв выходе смесителя 36, в следовательно на входе цифрового частотомера 37, работающего в непрерывном режиме, например, с временем сче - та 1 М сек, отсутствуют. Подключив на входы цифрового фвзометра источники высокочастотных колебаний, разность фвз между которыми необходимо измерять, подстраивают общий гетеродин 5 до появления нв выходах усилителейогрвничителей 3,4 сигналов, 1 всть сигнала с усилителя-ограничителя 4 поступает нв переключатель 7, с выходов которого через симметрично расстроенные относительно промежуточной частоты фильтры 8 и 9 прямоугольные радиоимпупьсы поочередно поступают на сумматор 10, С выхода последнего непрерывное модулированное ио амплитуде колебание (частота и форма модуляции5совпадают по частоте и форме с напряжением генератора 15, глубина модуляции опрепеляет величину расстройкипо частоте, а синфазность иди противофазность огибаюсцей по отношению к напряжению генератора 15, как частотной 5расстройки) детектируется.Выделенная огибаюшая усиливаетсяи поступает на НЧ фазовый детектор 13,постоянная составляюшая с выхода которого через интегрирующий фильтр 14 10поступает на подстраиваемый общий гетеродин 5, обеспечивая тем самым стабилизацию промежуточной частоты,Сигналы промежуточной частоты свыходов усилителей-ограничителей через 15электронно-управляемые фазоврашатеди 16и 17 поступают соответственно на входуправляемого напряжением ГОНа переключателя 27 и фазосдвигаюсцую цепь 29,Прямоугольные радиоимпульсы промежуточной частоты с выходов переключателя27 поочередно в фазе или противофазе(обеспечивается фазосдвигаюшей цепью 28)по отношению к входному сигналу поступают на вход сумматора 30, на третийвход которого с выхода фазосдвигаюшейцепи 29 (обеспечивает сдвиг фазы на%2), поступает непрерывное колебание промежуточной частоты второго канала, Свыхода сумматора 30 непрерывное амп- Золитудно модулированное колебание промежуточной частоты ( частота и формамодуляции совпадают по частоте и формес напряжением генератора 15, глубинамодуляции определяет величину расстройки по фазе, а синфазность или противофазность огибающей по отношению к напряжению генератора - знак фазовой расстройки) детектируется. Выделенная огибающаяусиливается и поступает на НЧ фазовый4 Одетектор 33 аналогично тому, как этоосушествляется в системе автоподстройки частоты. Противофазные напряжения(разнополярные напряжения) с противоположных плеч НЧ фазового детектора 33через идентичные интегрируюшие фильтры34 и 35 поступают на соответствуюшиевходы управляемых гетеропцнов 24 и 25электронных фазоврашателей 16, 17 икомпенсируют разность фаз сигналов промежуточной частоты на их входах.В результате смешения смеценных почастоте колебаний управляемых гетеродинов 16 ц 1 выделяется разностцая 55час;то та, цс н- и рццоцадьца я компенсированнойцой, а сделоватедьцо, измеряемой бразцости фаз, и измеряется цифровым частотомером 37.Изменение разности фаз на входах фазометра автоматически отслеживается системой автоподстройки фазы 26 ц двумя электронно управляемыми фазоврашателями 16, 17, а соответствующие ей цифровые отсчеты индициоуются индикатором цифрового частотомеоа 37,По предлагаемой схеме цисЬоового фазометра был изготовлен лабораторный макет, испытания которого подтвердили его работоспособность я преимушества перед прототипом, Так была получена чувствительность (по измеояемой разности фаз), составляюшая поди градуса (это получено без принятия мерснижаюсцих коэффициент шума в системах авто- подстройки частоты и фазы), пределыо измерения разности фаз+410 при нелинейности характеристики "разность фаз на входе фазометра - разность фаз, индицируемая цифровым частотомером порядка 5 - 7 (эта нелинейность обусловлена низкими частотными свойствами линии запераки, применяемой в электронных фазоврашатедях 16 и 17, коэффициент стабилизации частоты системой автоподстройки частоты 1000. Следует заметить, что отключение входа управляемого гетеродцна одного цз электронных фазоврашателей от системы автоподстройки фазы, что соответствует прототипу при измерении чувствительности, пределов измеоения разности фаз и нелинейности характеристики, вызывает снижение чувствительности примерно, вдвое, сужение пределов измерения разоности фаз до"240 190 / и повышение нелинейности до 18-20Следует отметить, что по схеме предложенного цифрового фазометра могут быть построены приборы не только для измерения разности фаз между непрерывными высокочастотными колебаниями, но и между высокочастотными импульс. - ными колебаниями (между радиоимпульсами), для чего в у-,тройство должны быть введены синхронизатор и управляемые пиковые детекторы, которые необходимо включить между детектором и усилителем в каждой цз с:истем автоцодстройки частоты и фазы.Формула изобретен и яцифровой фазометр, солержсцццй в лвгканалах последовательно гос.лццс нгл н681388 смесители иусилитеай-ограничители,общий для двух каналов гетеродин с системой автоподстройки частоты, третийсмеситель, выход которого подключенк входу цифрового частотомера, электронный фазоврашатель, первый вход которого подключен к выходу усилителяограничителя первого канала, второй входсоединен с первым входом третьего смесителя, своим выходом связанного с входом цифрового частотомера, а выходэлектронного фазоврашателя подключен кпервому входу системы автоподстройкифазы, первый выход которой связан стретьим входом электронного фазоврашателя, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью расширения пределов измерения и повышения точности измерения,в него дополнительно введен второйэлектронный фазоврашатель, первый вход которого подключен к выходу усилителяограничителя второго канала и входу системы автоподстройки частоты, второйвход соединен с вторым входом третьего смесителя, третий вход - с вторымвыходом системы автоподстройки фазы, авыход второго электронного фазоврашателя подключен рк второму входу системыавтоподстройки фазы, третий и четвертыйвходы которой связаны с выходами сис Ртемы автоподстройки частоты,Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Валитов Р, Л. и др. Радиотехничес 15кие измерения. - М.: Сов. Радио, 1970,с. 564,2. Авторское свидетельство СССРИо 347680, кл, 601 Р 25/04, 1971,(прототип).2 р ПИИПИ Заказ 5080/4 ираж 1 090 Подписное Филиал ППП "Патент",г.Ужгорс)д, ул. Проектная, 4