Устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала

Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 30,12,77 (21) 2564580/18-09с присоединением заявки йо(51 М, Ка,д С 0 Ч 3/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 150580(72) Авторы изобретения И,Ф,Ремесник, А.П,Савицкий, В.Я,Студенков и В.И,Юзов Научно-производственное объединение Геофизикаи Красноярский политехнический институт(71) Заявители 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ РАДИОСИГНАЛАИзобретение относится к радиоиэмерительной технике и может использоваться при геофизических исследованиях,Известно устройство для измеренияамплитуды и фазы радиосигнала, включающее измерительный блок, состоящийиз последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности,антенного переключателя, соединенного с приемо-передающей антенной,приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход, которого подключен к второму выходу задающегогенератора, а также генератора низкой частоты, и ретранслятор, содер-жащий последовательно соединенныеместный задающий генератор, усилительмощности, антенный пеоеключат"чь,соединенный с приемо-передающей антен-Оной, приемник и блок автоматическойподстройки фазы, выход которого.подключен к входу местного задающегогенератора 1.Однако известное устройство имеетнизкую точность измерений,Цель изобретения - повышениеточности измерений,Для этОГО В устройстве для измерения амплитуды и фазы радиосигнала, 30 включающем измерительный блок, со=стоящий из последовательно соединенных задающего генератора усилителямощности, антенного переключателя,соединенного с приемо-передающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого подключен к второму выходу эадающ=-:го генератора, а также генераторанизкой частоты, и ретранслятор, содержащий госледовательно.соединенныеместный задающий генератор, усилительмощности, антенный переключатель,соединенный с приемо-передающей антенной, приемник и блок автоматической подстройки фазы, выход которогоподключен к входу местного задающегогенератора, в измерительный блокмежду выходом генератора низкой частоты и вторыми входами антенного переключателя введен коммутатор-формирователь, вторые выходы которогоподключены к вторым входам усилителямощности, а в ретранслятор междувторым выходом блока автоматическойподстройки фазы и вторыми входами.антенного переключателя введены последовательно соединенные генераторнизкой частоты и коммутатор-формирователь, вторые выходы которого подключены к усилителю мощности, атретьи - к приемнику, между вторымаыходом местного задающего генераторан вторым входом блока автоматическойподстройки фазы введен амплитуднофазовый измеритель, второй вход ко.торого соединен с вторым выходомприемника,На чертеже приведена структурнаясхема устройства,Устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала включает измерительный блок 1, состоящий изпоследовательно соединенных задающего генератора 2, усилителя 3 мощности, антенного переключателя 4, соединенного с приемо-передающей антенной5, приемника 6 и амплитудно"фазовогоизмерителя 7, второй вход которогоподключен к второму выходу задающегогенератора 2, а также генератора 8низкой частоты и расположенногомежду выходом генератора 8 низкойчастоты и вторыми входами антенного переключателя 4 коммутатораформирователя 9, вторые выходы которого подключены к вторым входам усилителя 3 мощности, и ретранслятор 10,содержащий последовательно соединенные местный задающий генератор 11,усилитель 12 мощности, антенный переключатель 13, соединенный с приемопередаюшей антенной 14, приемник 15и блок 16 автоматической подстройкиФазы, выход которого подключен к входу местного задающего генератораа также расположенные между вторымвыходом блока 16 автоматической подстройки фазы и вторыми входами антенного переключателя 13 последовательно соединенные генератор 17 низкой,частоты и коммутатор-формирователь18, вторые выходы которого подключены к усилителю 12 мощности, а третьик.приемнику 15, и расположенный Между вторым выходом местного задающегогенератора 11 и вторым входом блока16 автоматической подстройки фазыамплитудно-фазовый измеритель 19,второй вход которого соединен с вторым, выходом приемника 15,устройство .работает следующимобразом.Задающий генератор 2 вырабатываетнепрерывный гармонический сигналрабочей частоты Е , который поступаетв качестве опорной Фазы на амплитудно-Фазовый измеритель 7 и одновременно подается на усилитель 3 мощности, в котором, наряду с усилениемсигнала до необходимой величины,происходит Формирование прямоугольных импульсов высокочастотного напряжения (пачек) длительностью,равной 1/4 периода коммутирующегосигнала частоты Г , вырабатываемойгенератором 8 низкой частоты, В течение первого периода частоты Йьработа устройства происходит следую 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 бО 65 щим образом, Радиоимпульс через антенный переключатель 4 подается наприемо-передающую антенну 5, где излучается в пространство, пройдя через исследуемую среду, принимаетсяприемо-передающей антенной 14 ретранслятора 10, через антенный переключатель 13 попадает в приемник 15,оттуда, усиленный до необходимойматической подстройки фазы,содержащийсинхронные детекторы, после чего высокочастотная составляющая сигнала используется для подстройки с точностьюдо фазы местного задающего генератора11,вырабатывающего гармонический сигнал той же рабочей частоты Й Этотсигнал через усилитель 12 мощности,где он также формируется в пачки,отстоящие во времени от принятого импульса на 1/4 периода частоты Г иимеющие ту же длительность, одновременно усиливается, и через антенный переключатель 13 вновь. поступаетна приемо-передающую антенну 14 ретранслятора 10, где излучается впространство. Пройдя вторично черезисследуемую среду, сигнал принимается приемо-передающей антенной 5 измерительного блока 1, через антенныйперелючатель 4 поступает в приемник6, .усиливается им и подается на амплитудно-фазовый измеритель 7, в котором осуществляется измерение амплитуды и фазы сигнала,Тракты приема и передачи сигналав измерительном блоке 1 и в ретрансляторе 10 в период измерения разделены во времени, поскольку усилители3 и 12 мощности и приемники б и 15подключаются с помощью антенных переключателей 4 и 13 к приемо-передающим антеннам 5 и 14 поочередно, причем, когда в измерительном блоке 1включен усилитель 3 мощности, в ретрансляторе 10 связан с приемо-передающей антенной 14 приемник 15 и наоборот, Формирование импульсов излучения (пачек) осуществляется навыходе усилителей 3 и 12 мощностисигнала с коммутаторов-формирователей 9 и 18,Режим работы антеннЫх переключателей 4 и 13, задаваемый коммутаторамиформирователями 9 и 18, в целом таков, что длительность подключения кприемо-передающим антеннам 5 и 14приемников б и 15 в два раза больше,чем усилителей 3 и 12 мощности.Благодаря этому в :ледуюшке послеизмерения полпериода оказываютсяодновременно подключенными к приемопередаюшей антенне 5 усилитель 3 мощности и приемник 6 в измерительномблоке 1,а затем - к приемо-передающейантенне 14 приемник 15: и усилитель12 мощности в ретрансляторе 10. Усилители 3 и 12 мощности в этот же момент автоматически, импульсами, подаваемыми с соответствующих коммута734592 15 Формула изобретения 20 25 35 50 торов-формирователей 9 и 18, переводятся на режим пониженной мошности,чтобы избежать искажений, вызванныхбольшим уровнем сигнала, Регистрируемый в момент такого включения отсчет фазы в амплитудно-фазовом измерителе 7 равен внутреннему фазовомунабегу н измерительном блоке 1,включая фазовый сдвиг в приемо-передаюшей антенне 5. Эта величина запоминается в амплитудно-Фазовом измерителе 7 и затем, в следуюшие подпериода автоматически вычитается изсуммарного регистрируемого набегаФазы вб всем иэмерительно-ретрансляционном тракте.Аналогичная операция осушествляется в ретрансляторе 10, где,нарядус укаэанными переключениями, выходприемника 15 переключается с блока16 автоматической подстройки Фазына амплитудно-фазовый измеритель 19,другой вход которого получает опорный сигнал от местного задающего генератора 11. Показания амплитудноФазового измерителя 19 характеризуютпри этом собственный фазовый сдвигв ретрансляторе 10, включая приемопередаюшую антенну 14, величина которого засылается в эапоминаюшуюячейку блока 16 автоматической подстройки фазы и в последующем вычитается из обшей фазы, навязываемой приретрансляции местному задающему генератору 11,Все указанные переключения режимови связей между блоками осушествляются с помощью коммутаторов-Формирователей 9 и 18, содержащих делители частоты и элементы логики и вырабатынаюших серию импульсов различной длительности и скважности, которые подаются на блоки усилителей 3 и 12 мощности, антенные переключатели 4 и 13, а также на приемник 15 в ретрансляторе 10.Управление коммутатора-формирователями 9 и 18 осуществляется от генераторов 8 и 17 низкой частоты, представляющих собой мультивибраторы,генерирующие сигналы прямоугольнойформы с частотой Й , которая выбрана с таким расчетом, что за времядействия радио-импульса в ретрансляторе 10 успевает произойти фазоваяавтоподстройка, а в измерительномблоке 1 можно произвести измерение.Для генератора 17 низкой частоты нретрансляторе 10 предусмотрена синхронизация низкочастотной составляющей от импульса, поступающего с блока 16 автоматической подстройкифазы,Таким образом, в устройстве собственные фазовые сдвиги н измерительном блоке 1 и ретрансляторе 10 исключаются из суммарной измеренной величины фазы ретранслированного сигнала.В результате регистрируется в чистом виде фаза сигнала, прошедшего черезисследуемую среду, которая используется в качестве интерпретационногопараметра при геоэлектрических исследованиях методом радионолноногопросвечивания. Погрешности измерения Фазы, связанные с фаэонойнестабильностью схем во времени, атакже с изменением в процессе работывнешних влияний на приемо-передающиеантенны 5 и 14 измерительного блока1 и ретранслятора 10, при этом устраняются,Погрешность фазовых измерений предлагаемого устройства в два-три раза меньше , чем погрешность известного. Устройство для измерения амплитуды и фазы рациосигнала, включаюшееизмерительный блок, состояший иэ последовательно соединенных задающегогенератора, усилителя мощности, антенного переключателя, соединенногос приемо-передаюшей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого подключенк второму выходу задаюшего генератора,а также генератора низкой частоты,и ретранслятор, содержащий последовательно соединенные местный задаюшийгенератор, усилитель мошности, антенный переключатель, соединенный сприемо-передаюшей антенной, приемники блок автоматически подстройки фазы, выход которого подключен к входуместного зааюшего генератора, о т -л и ч а ю ш е е с я тем, что, сцелью повышения точности измерений,в измерительный блок между выходомгенератора низкой частоты и вторымивходами антенного переключателя введен коммутатбр-формирователь, вторыевыходы которого подключены к вторьь;входам усилителя мощности, а в ретранслятор между нторым выходом блока автоматической подстройки фазы ивторыми входами переключателя введены последовательно соединенные генератор низкой частоты и коммутаторФормирователь, вторые выходы которогоподключены к усилителю мошности, атретьи - к приемнику, между вторымвыходом местного эадаюшего генератора и вторым входом блока автоматической подстройки фазы введен амплитудно-Фазовый измеритель, второй входкоторого соединен с вторым выходомприемника,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 324602, кл, 0 01 Ч 3/12, 1970734592 Составитель А.КузнецовПатрушева Техред Ж.Кастелевич Корректор М,Ви ктор Заказ 221 сное ЦНИИ 3 О 35, И Ф иал ППП " Патент , г,ужгород, ул.Проектная,4 Тираж б 4 Государстве елам изобре сква, Ж,По ного комитета С ений и открытий Раушская наб.,