Электронный фазометр

и ИСАНИЕ 1ИЗОБРЕТЕНИЯ Сафз Советсиих Сециапнстичесних Республик(22) Заявлено 07,12.79 (24) 2847983/8-21 Р 13 М КЛ с присоединением заявки Йо 0 01 й 25/04 Гоеударстванны 4 комнтет СССР оо дедам изобретеннй(5 Э) УД( б 21. 317.373(088 е 8) Дата опубликования описания 15. 09. 81 72) Авторыизобретения В.И. Луценко, В.Г. Сергеев и В.И, Ткаче(71) Заявител арьковский авиационный институт им. Н,Е овского 5 КТРОННЫЙ ФАЗОИЕТР итуд Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании устройств и систем измерения разности,.фаз.Известен фазометр, использующий преобразование частоты информационных сигналов и содержащий согласующие .устройства, по.ледовательно соединен ные с ними однополосные модуляторы, опорный генератор, фазовый детектор и подавитель амплитудной модуляции Г 1.Недостатки данного устройства - ручная настройка управляемого фазовращателя, низкая точность измерений вследствие неустранимого дрейфа ннулян фазовых детекторев, схем, после" дующего усиления информационного сигнала, наличия некоторой зоны нечувствительности; определяемой наличием шумов, ограниченной чувствительностью реальных измерителей уровня постоянной составляющей н не позволяющей регистрировать фазовые сдвиги меньше некоторой пороговой величины.Известен также фазометр, содержащий блоки согласования, однополосные. модуляторы, опорный генератор, фазо- ЗО вый детектор и подавитель ампл ной модуляции Г 23.Недостатком фазометра является снижение точности измерений разности фаз вследствие использования управляемого калиброванного фазовращателя, точность калибровки которого; и определяет точность измерений.Цель изобретения - повышение точности электронного фазометра,Поставленная цель достигается тем, что электронный фазометр, содержащий фазовый детектор, опорный генератор, соединенный с первым вхо- . дом фазового детекторарезонансный усилитель, соединенный со вторым входом фазового детектора, первый и второй блоки согласования, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго однополосных модуляторов, выход первого однополосного модулятора сое,динен с вторым входом второго, а выход второго - с входом подавителя амплитудной модуляции, снабжен перестраиваемьве генератором, линией задержки, третьим и четвертым одно- полосными модуляторами, причем первый вход третьего однополосного модулятора соединен с выходом подавителя амплитудной модуляции, а выход через резонансный усилитель подсоединен к первому входу четвертого однополосного модулятора и второму входу фазового детектора, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора,выход которого соединен с вторым входом третьего однополосного .модулятора и через линию задержки - с вто.рым входом четвертого однополосного модулятора, выход которого подсоединен к второму входу первого однополосного модулятора.На чертеже представлена блок-схема электронного фазометра.Электронный фазометр содержит первый и второй блоки 1 и 2 согласования, первый и второй однополосные модуляторы 3 и 4, блок 5 подав" ления амплитудной модуляции, третий однополосный модулятор б, резонансный усилитель 7, четвертый однополосный модулятор 8, фазовый детектор 9, опорный генератор -10, соединенный с перестраиваемым генератором 11,Выход перестраиваемого генератора 11 соединен со вторым входом однополосного модулятора б и через линию 12 задержки - со вторым входом однополосного модулятора 8.Устройство работает следующим образом.При подаче на входы блоков 1 и 2 согласования опорного и информационного сигналов и достаточно большом коэффициенте усиления усилителя 7 в кольце, образованном первым и вторым однополосными модуляторами 3 и 4, блоком 5 подавления амплитудной модуляции, третьим однополосным модулятором б, резонансным усилителем 7 и четвертым однополосным модулятором 8, возбуждаются автоколебания, поскольку указанное кольцо представляет собой замкнутую систему, которая при выполнении условия баланса фаз и амплитуд становится авто- генератором. Предположим, что частота сигнала на выходе резонансногоусилителя 7 равна ш = ш р +Ягде Юр " частота настройки резонансного усилителя 7 и опорного генератора 10. Частота сигналов на выходе подавителя 5 амплитудной модуляции и на выходе однополосного модулятора 8 отличается от частоты Ю на величину частоты перестраиваемого генератора 11 ссдля выяснения значения частсЬы Я. воспользуемся условиями баланса фаз. В автоколебательной системе может существовать сигнал только такой частоты, при которой выполняется условие равенства Усуммарного фазового сдвига, полученного сигналом при прохождении им всего кольца, т.е. блоков 3-8.Рассмотрим фазовый сдвиг, полученный сигналом,при прохождении им блоков 3 и 4 Ч 9 , Подобное включе 4ние однополосных модуляторов (блоков 3 и 4) приводит к тому, что навыходе блока 4 имеется сигнал той жечастоты, что и на первом входе блока 3 (если с блоков 1 и 2 подаютсясигналы одной частоты), и фазовыйсдвиг выходного сигнала блока 4 равен фазовому сдвигу сигнала с выхода блока 2 по сравнению с сигналом свыхода блока 1.Таким образом, рассматриваемоевключение блоков 3 и 4 осуществляетперенос фазового сдвига между сигналами на выходах блоков 1 и 2 насигналы на первом входе блока 3 ивыходе блока 4.Будем считать, что блок 5 не вносит фазового сдвига, либо вносит,но постоянный по величине, которыйможно потом учесть при калибровкефазометра.Рассмотрим фазовый сдвиг, полученный сигналом при прохождении блоков 6-8.При исключении из рассмотрения резонансного усилителя 7 фазовый сдвиг на выходе блока 8 по отношению к входу блока 6 равен фазовому сдвигу сигнала перестраиваемогогенератора 11 на втором входе блока8 по сравнению с сигналом на втором входе блока 6, а значит фазовый 30 сдвиг равен Ч=Ш+л,Ь где афпгчастота перестрайваемого генератора11; с- время задержки в линии12 задержки.Фазовый сдвиг, вносимый блоком 7;35 определяется фазовой характеристикой резонансного усилителя, т.е.О - на резонансной частоте ср,пЧрна частотах, меньших сорс,-У - начастотах, больших и.о.,0 с р,Таким образом, фазовый сдвиг, вносимый блоками 6-8, определяется фаэовым сдвигом сигнала перестраиваемого генератора в линии. задержки и,фазовой характеристикой резонансногоусилителя. Общий фазовый сдвиг, по лучаемый сигналом при прохожденииим всего кольца, равенМфЧ,+сс+Чр(Я). Значение частоты можнополучить, приравняв 1: 2 Р.Предположим, что фазовый сдвиг 50 сигналов на выходах .блоков 1 и 2равен 0 и что частота перестраиваемого генератора ап =О при которой выполняется соотношение.55Л,пг 0 ЪПри выполнении указанных условийв рассматриваемом кольце возникаютколебания, и, как следует иэ необходимости выполнения условия баланса фаз, частота сигнала в резонансном 60 усилителе 7 может быть равна тольколишь(е 0(Чр =О). , При этом на выходефазового детектора 9 существует некоторая постоянная составляющая,поддерживающая равенство вп-= сс, рпго И Если ссп. в силу каких-то причинизменилось, т. е. м= эвго+ ьипг фаж вый сдвиг, .вносимый блоками 6 и 8 равенйЛ+ да При прежней час тате сигнала в резонансном усилителе 7 (и условие баланса фаэ в кольОце выполняться уже не будет, т.е.5 установится некоторая новая частота ио+Я., при которой фазовый сдвиг за счет фазовой характеристики резонансного усилителя скомпенсирует величину ди)п 1 ,Однако так было бы при разомкнутой системе ФАПЧ.При замкнутой же системе изменение час.тоты сигнала на выходе резонансного усилителя приводит к изменению постоянной составляющей на выходе фазового детектора 9 и изменению 15 частоты перестраиваемого генератора 11 таким образом, чтобы шпг вновь стало равно ш пго при котором частота сигнала в резонансном усилителе вновь станет равной ио . Предполо О жим теперь, что стал отличным от 0 измеряемый Фазовый сдвиг, т.е. Ч 0=Ч 4.40.,При частоте перестраиваемого генератора сон,- и частбте .сигнала в резонансном усилителе Юо 25 вновь перестает выполняться условие баланса фаз. Частота сигнала в резонансном усилителе стремится измениться, меняется уровень постоянной составляющей на выходе фазового детектора 9, а значит и частота пере-страиваемого генератора 11.При этом блоки 6 и 8 начнут вносить какой-то Фазовый сдвиг. Очевидно, переходной процесс завершается и частота сигнала и резонансном усилителе вновь равна изо при изменении частоты перестраиваемого генератора на такую величину аоп, при которойвыполняется Равенство Ч 1 = М В-"-ЩГЛ 3. В этом случае произойдет компенсация 40 измеряемого фазового сдвига,в кольце и частота сигнала в резонансном усилителе вновь равна во.,Таким образом, значение измеряемого фазового сдвига может быть оп" ределено по изменению частоты перестраиваемого генератора относительно (.п-о.Предложенное устройство обладает той же чувствительностью к изменению измеряемой разности фаэ, что и известное, но в отличие от последнего в нем не используется калиброван:ный Фазовращатель, точность градуировки которого, как правило, не превышает 10-э, что и определяет точностные воэможности известного фазометра, В предложенном устройстве измеряемая разность фаз преобразуется в изменение частоты сигнала, точность измерения которой может быть значительно выше, что и приводит к увеличению гочности.Формула изобретенияЭлектронный фазометр, содержащий Фазовый детектор, опорный генератор, соединенный с первым входом Фазового детектора, резонансный усилитель, соединенный со вторым входом фазового детектора, первый и второй блоки согласования, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго оцнополосных модуляторов, выход первого однополосного модулятора соединен с вторым входом второго, а выход второго - с входом подавителя амплитудной модуляции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности, он снабжен перестраиваемым генератором, линией задержки, третьим и четвертым однополбсными модуляторами,причем первый вход третьего однополосного модулятора соединен с выходом подавителя амплитудной модуляции, а. выход через резонансный усилительподсоединен к первому входу четвертого однополосного модулятора и второму входу фазового детектора, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора, выход которого соединен с вторым входом третьего однополосного модулятора и через линию задержки - с вторым входом четвертого однополосного .модулятора, выход которого подсоединен к второму входу первого однополосного модулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 362256, кл. С 01 й 25/04, 1974.2 Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2654969, кл. С 01 й 25/04,1978,. Тираа 73 И Государс делам изоб Москва, ЖПодпи венного комитета С етений и открытий 5, Раушская наб.,