Устройство для измерения фазоамплитудных характеристик четырехполюсников

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик ои 978068(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 26.06. 81(21) 3307124/18-21 Р 1 М К з с присоединением заявки Йо 6 01 й 25/00 Государственный комитет СССР ио деяам изобретений и открытий(23) Приоритет 53) УДК 621.317. .77(088.8) Опубликовано 3(ИЫ 2.Бюллетень йо 44 Дата опубликоваимя описания 30.11,82 Г, Г. Красиков, С. Н, Попов, Г. Ф. Дегтярев и .А;:А;.:;3 йбаевТомский институт автоматизированных систем управлейиМ".Яи радиоэлектроники .ф ам,(72) Авторыизобретения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФЪЗОИ 1 ПЛИТУДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТНРЕХПОЗБОСНИКОВ Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть ис- . пользовано для автоматического измерения зависимости фазового сдвига на выходе исследуемого.четырехполюсника от изменения амплитуды гармонического сигнала на его входе.Известно устройство, содержащее в своем составе источник испытательного сигнала, соединенный со входом испытуемого четырехполюсника и Фазометра, соединенный с его выходом 13,К недостаткам известного устройства следует отнести низкую точность измерения в широком частотном и динамическом диапазонах входных испытательных сигналовНаиболее близкий по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения Фаэоамплитуд,ных характеристик четырехполюсннков,Известное устройство содержит последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, Формирователь испытательного сигнала, двухканальныйизмерительный преобразователь, низкочастотный Фаэометр и индикатор, атакже схему управления фазоизйерительным устройством,С его помощью возможно измерение характеристик в динамическом диапазо" не до 75 дБ с фаэоамплитудной погрешностью +1,5 , но в частотном диапазоне лишь до 40 ИГц, причем при измерении в более широком динамическом и частотном диапазоне погрешность измерения возрастает до нескольких единиц градусов 2),Недостатком такого устройства дляизмерения Фаэоамплитудных характеристик четырехполюсников является низкая точность измерения в широком динамическом и частотном диапазонах.Низкая точность измерения обусловлена тем обстоятельством, что известные двухканальные преобразователи,с помощью которых осуществляется стабилизация амплитуды испытательногосигнала и перенос измеряемой разности Фаэ на Фиксированную частоту, какоторой работает низкочастотный фазс 1 метр, вносят существенные амплитуд 25 нозависииые Фазовые сдвиги, возрастающие. с ростом частоты испытательного сигнала. Амплитудно-занимаемыеФаэовые сдвиги в измерительных преобразователях вносятся входными устройЗО .Стваки и смесителями, 9780 б 8С целью устранения влияния смесителей на точность измерения в двухканальные преобразователи вводят входные устройства, позволяющие сжать динамический диапазон испытательного сигнала до уровня, при ко тором амплитудноэависимне фазовые :двиги смесителей достаточно малы. Так, н известном устройстве эту задачу выполняют усилители с АРУ. Од- - нако известные компрессоры амплитуды,10 в том числе и усилители с АРУ, в процессе стабилизации амплитуды сами вносят существенные фазовые сдвиги, значительно возрастающие с расширением частотного диапазона. 15Цель изобретения - расширение динамического и частотного диапазонов.Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, индикатор, формирователь испытательного сигнала, двухканальный измерительный преобразователь, у которого выходы соединены со входами низкочастотного фазометра, один из входов соединен с одним иэ выходов формирователя испытательного сигнала непосредственноа два других соединены со вторым . выходом формирователя испытательного сигнала через исследуемые четырехполюсники, а также блок управления, соединенный тремя выходами соответственно с управляющим входом Формирователя испытательного сигнала, низкочастотного Фаэометра и индикатора, соединенного с выходом низкочастотного Фаэометра, введены два запоминающих блока, блок вычитания, пороговый блок, два управляющих ключа и элемент совпадения, причем генератор тактовых импульсов соединен со вхо дом формирователя испытательного сигнала через элемент совпадения, вход которого соединен также с одним из входов блока управления, входы порогового блока соеденены с выходами двухканального измерительного преобразователя, а три выхода порогового блока соединены соответственно со вторым входом элемента совпадения, с управляющим входом двухканального измерительного преобразователя и с другим входом блока управления, выход низкочастотного фазометра через адин из управляемых ключей и запоминающий блок соединен с одним из входов блока вычитания и одновременно через второй управляемый ключ соединен с другим входом блока вычитания, выход которого, в свою очередь, через второй запоминающий блок соединен со входом ввода коррекции низкочастотного фаэометра, управляемые входы первого и второго ключа соединены, соответственно, с четвертым и пятым выходами блока выправления, а управляющие входы вышеназванных запоминающих блоков 65 соединены с шестыми и седьмыми выходами того же блока управления.На чертеже показана структурная схема предлагаемого устройства.Устройство для измерения фаэоамплитудных характеристик четырехполюсников содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовых импульсов, элемент 2 совпадения, ФормироВатель 3 испытательного сигнала, исследуемые четырехполюсники 4 и 5, двухканальный измерительный преобразователь б, низкочастотный Фазометр 7, индикатор 8, Выход низкочастотного Фазометра 7 через управляемый ключ 9 и запоминающий блок 10 подключен к одному из входов блока 11 вычитания и одновременно через второй управляемый ключ 12 подключен к другому входу блока 11 вычитания, выход которого через второй запоминающий блок 13 подключен ко входу ввода коррекции низкочастотного Фазометра 7. Входы порогового блока 14 соединены с выходами двухканального измерительного преобразователя б, а выходы порогового блока подключены ко второму входу элемента 2 совпадения, к управляющему входу двухканального измерительного преобразователя б и ко входу блока 15 управления, к другому входу которой подключен выход элемента 2 совпадения, Выходы блока 15 управления подключены: первый - к формирователю 3 испытательного сигнала, второй - к низкочастотному фазометру 7, третий - к индикатору 8, четвертый и пятый - к управляющии входамключей 9, шестой и седьмой - к управляющим входам запоминающих блоков 10и 13, Формирователь 3 испытательногосигнала содержит задающий генератор,блок смещения частоты, двоичный счетчик и модулирующий блок и служит дляполучения сигнала в виде амплитудномодулированного гарионического колебания, поступающего на исследуемыйчетырехполюсник. Одновременно с егопомощью формируют сигнал, являющийсягетеродинным для смесителей двухканального измерительного преобразователя,Двухканальный измерительный преобразователь б содержит входные блоки,смесители и осуществляют перенос измеряемой разности фаэ на фиксированную частоту, атакже компрессию ам.".плитуды входного сигнала.При использовании электронно-лучевой трубки для одновременного измерения и наблюдения ФАХ блок 15 управления фаэоизмерительннм устройствомосуществляет развертку луча ЭЛТ, задает время измерения, время обратного хода луча; во время обратного хода луча Формирует на экране ЭЛТ нулевую линии и т.д,Пороговый блок 14 срабатывает при достижении сигналом на любом из входов заданного уровняПри измерении ФАХ в динамическом диапазоне более 100 дБ таких уровней может оказаться несколько. 5Входные блоки двухканального измерительного преобразователя б имеют два режима работы. При малых амплитудах входного сигнала, лежащих на уров- не собственных шумов смесителей, вход-О ные блоки работают в режиме усиления, а после срабатывания порогового блока 141 переходят в режим ослабления входного сигнала, Уровни срабатывания порогового блока и значение коэффициен та ослабления входных блоков выбираются исходя иэ того, чтобы амплитуда сигнала на входе смесителей иэмерительного преобразователя в процессе измерения ФАХ все время находилась в диапазоне, в котором амплитудно-зависимые фазовые сдвиги, вносимые смесителями, допустимо малы.Устройство работает следующим образом. 25Импульсы тактового генератора 1, поступая на вход двоичного счетчика, управляющего работой модулирующего блока формирователя 3 испытательного сигнала, дискретно изменяют его коэффициент передачи. В результате навход исследуемых четырехполюсников 4 и 5 подается испытательный сигнал со ступенчатым изменением амплитуды. Изменение фазы исследуемого четырехполюсника от амплитуды на его входе переносится двухканальным измерительным преобразователем б на фиксированную частоту низкочастотного фазометра 7, который, в свою очередь, преобразует изменение фазы в удобную для 40 индикации величину, в.данном случае в напряжение. На экране ЭЛТ индицируется измеряемая фаэоамплитудная характеристика в виде последовательности дискретных точек, 45 Пусть первоначально амплитуда испытательного сигнала на входе иссле дуемого четырехполюсника соответствует минимальному значению его динамического диапазона, После начала измерения ФАХ процесс нарастания амплитуды испытательного сигнала яа входе четырехполюсника будет продолжаться до тех пор, пока не достигнет порогового значения. При достижении амплитуды входного сигнала порогового зна" чения пороговый блок 14 с помощью элемента 2 совпадения отключает генератор 1 тактовых импульсов от входа формирователя 3 испытательного сигна ла и на входе исследуемого четырехполюсника фиксируется значение амплитуды испытательного сигнала, при котором был достигнут порог срабатывания. Одновременно пороговый блок 14 выра= 65 батывает команду для блока 15 управления, по получении которой открывается ключ 9 и гасится индикатор 8.Низкочастотный фазометр оказываетсяподключенным к запоминающему блоку 10,в котором записывается измеренноезначение фазы для данной амплитуды.По истечении времени записи пороговыйблок 14 переключает входные блокидвухканального измерительного преобразователя б в.режим ослабления и вырабатывает команду для блока 15 управления. По получении этой команды .блок управления запирает ключ 9 и открывает ключ 12 так, что низкочастотный фаэометр оказывается непосредственно подключен ко входу блока 11 вычитания. Одновременно с этим на блок11 вычитания поступает значение разности фаэ, ранее записанное в запоминающем блоке 10. Вычитающий блок 11вырабатывает сигнал, пропорциональный скачку фазы, возникшему в результате переключения входных блоков преобразователя б. Этот сигнал коррекции записывается в запоминающем блоке 13, с выхода которого вводитсяв низкочастотный фазометр 7 таким образом, что компенсирует ранее возникший скачок фазы. После этого значениефаз для амплитуды испытательного сигнала, при котором был достигнут порогсрабатывания, индицируется индикатором 8, По истечении времени, необходимого для введения коррекции и индика=ции разности фаэ для рассматриваемого значения амплитуды, блок управления вырабатывает команду на запирание ключа 12 и разрешение прохожденияимпульсов генератора 1 тактовых импульсов на вход формирователя испытательного сигнала 3, Процесс измерения ФАХ продолжается. После окончания всего цикла измерения ФАХ входные и запоминающие блоки возвращаются в первоначальное положение. Таким образом, в предлагаемом устройстве в момент, когда амплитуда сигнала на входе смесителя достигает значения, при котором могут возникнуть недопустимые амплитуднозависимые фазосые сдвиги, происходит остановка процесса измерения ФАЗ, изменение коэффициента передачи входных блоков измерительного преобразователя б на величину, гарантируемую при дальнейшем продолжении измерения ФАХ, отсутствие-.амплитуднозависимых фазовых сдвигов смесителейВозникающее при этом за счет изменения коэффициента передачи входных устройств приращение фазы устраняется в результате автоматического введения поправки в низкочастотный фазометр.Частотный диапазон измерения фаэо амплитудных характеристик четырехполюсников, разработанный по предлага978068 формула изобретения 7 Подписное аз 92 краж ВНИИП Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 илиал емой схеме, в пять раз превышаетчастотный диапазон известного устройства при меньшей погрешности измеренияУстройство для измерения фаэоамплитудных,характеристик четырехполюсников, содержащее генератор тактовых 10 импульсов, индикатор, формирователь испытательного сигнала, двухканальный измерительный преобразователь, у которого выходы соединены с входаминизкочастотного фазометра, один из вхо.- .15 дов соединен с одним из выходов формирователя испытательного сигнала непосредственно, а два других - с вторымвыходом формирователя испытательного сигнала через исследуеьие четырехпо люсники, а также блок управления, соединенный,тремя выходами соответственно с управляющим входом формирователя испытательного сигнала, низкочастотного, фаэометра и индикатора, соединенного с выходом низкочастотного фазометра, о т л и .ч а ю щ .ее с я тем, что, с целью расширения динамического и частотного диапазонов, в него введены два запоминающих блока, блок вычитания, пороговый блок, два управляемых ключа и элемент совпадения, причем генератор тактовых импульсов соединен.с входом форМирователя испытательного сигнала через элемент совпадения, выход которого Всоединен также с одним из входов блока управления, входы пороговогЬ блока соединены с выходом двухканального измерительного преобразователя, а три выхода порогового блока соединены соответственно с вторым входом элемента совпадения, с управляющим входом двухканального измерительного преобразователя и с другим входомблока управления, выход низкочастот ного фазометра через один из управляемых ключей и запоминающий блок соединен с одним из входов блока вычитания и одновременно через второй уп" равляэмый ключ соединен с другим входом блока вычитания, выход которого через. второй запоминающий блок соединен с входом ввода коррекции низкочастотного фазометра, управляемые .входы первого и второго ключей соединены соответственно с четвертым и пятым выходами блокауправления а управляющие входы запоминающих блоков соединены с ыастым и седьмым выходами того же блока управления. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Витмаер Г. А. и др, Об автома.тизации комплексных измерений фазоста-.бильных устройств. Труды 1 Ч Всесоюзной конференции. Каунас, 1971, т. 111,с. 65-68.2. Витмаер Г, А. и др. Прибор дляавтоматического измерения фаэоампли"тудных характеристик четырехполюсников. ПТЭ, 19719 5 с, 266.