Устройство для измерения фазового времени задержки четырехполюсников

,35 ц 5 С 04 Р 10/О НИ держит высок элемент 2 пе едуемыи че мьп. аттенюа 5 и 6 частоты ий ин экоц частоты,Фильтр 10 детектор 11, и СССР 1981. ССР 1987. ы, усилитель 14 низкойлинию 15 заЛЦП 1, микроЦАП 20, Цель типлиеи и сключе ниеми задержки зал(, на постоян ости о ерс г счет введения зад ной промежуточной сто ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОПОКРЫТИЯПРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗО(56) Авторское свидетельство1(- 1029133, кл. С 04 Р 10/06,Авторское свидетельство СН 1446587, кл. С 04 Р 10/06,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ ЧЕТЫРЕХПОЛОСНИКОВ(57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - повышение точности иэиеренияФазового времени задержки четырехполюсников. Устроиство сочастотный генератор 1,рестройки частоты, искрехполюсник 3, управляетор 4, преобразователигетеродин , Фильтр 8 нусилитель-ограничительнизкой частоты, ФазовыйФильтр 12 низкой частотограничитель 13, Фильтрчастоты, калиброваннуюдержки, коммутатор 16,ЗВМ 18, дисплей 19 иобеспечивается уменьшенкативной погрешности иИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может бытьиспользовано дпя измерения с высокойточностью фазового времени задержкичетырехполюсников и в широком диапазоне частот,Целью изобретения является повыше ние точности измерения фазового времени задержки четырехполюсников в 10широком диапазоне частот.На чертеже приведена структурнаясхема устройства.Устройство содержит высокочастотный генератор 1, входом подключенный 15к выходу элемента 2 перестройки частоты, выход высокочастотного генератора 1 подключен одновременно к входной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника 3 и к входу 0управляемого аттенюатора 4, выход исследуемого четырехполюсника 3 подключен к первому входу первого преобразователя 5 частоты, а выход управляемого аттенюатора к первому входу второго преобразователя 6 частоты, вторые входы первого.5 и второго 6 преобразователей частоты подключены квыходам гетеродина 7, управляемыйвход которого подключен к выходу эле 30мента 2 перестройки частоты, выход,первого преобразователя 5 частоты через последоватеп)ьно соединенные первыщ фидьтр 8 нижних частот, первыйусидитель-ограничитель 9 и второйфильтр 10 нижних частот подключен кпервому входу фазового детектора 11,выход второго преобразователя 6 частоты через последовательно соединенный третий фильтр 12 нижних частот, 40второй усилитель-ограничитель 13 ичетвертый фильтр 14 нижних частотподключен через калиброванную линию15 задержки к первому входу коммута"тора 16, второй вход которого подключен непосредственно к выходу четвертого фильтра 14 нижних частот, выходкоммутатора 16 подключен к второмувходу фазового детектора 11, выходкоторого через аналого-цифррвой преобразователь 17 соединен с шиной данных микроЗВИ 18, к первому выходу ко-торой подключен цифровой .дисплей 19,а к второму выходу - многоканальныйцифроаналоговый преобразователь 20,первый аналоговый выход которого соединен с управляющим входом элемента2 перестройки частоты, второй выход -с управляющим входом управляемого ат где Ч( - начальная фаза испытательного сигнала.Сигнал, описываемый выражением (1), поступает одновременно на входную клемму исследуемого четырехполюсника 3 и на вход управляемого аттенюато-. ра 4.Выходной сигнал исследуемого четырехполюспика 3 описывается выражениемП, (С) = К 4, ) П,со о 42, ( С- с, ) + 4(,(2) где К(Я,) - коэффициент передачи исследуемого четырехполюсника на частоте Я,;л( - фазовое время задержкисигнала на частоте Я,.Сигналы, описываемые выражениями (2) и (1), подаются на первые входы первого 5 и второго 6 преобразователей частоты. На вторые входы преобразователей частоты подается сигнал с выхода гетеродина 7(3) Ц,(Е) = Б, соз(Я 1 + Ц ),где Ч) - начальиая фаза сигнала геК.теродина,В резуЛьтате ПреОбразоВания сигналов (2) и (3) и (1) и (3) выходные сигналы преобраэователей 5 и б частоты при условии, что (4)Я , описываются выражениями; Ц (Е) = -К(У,)Ц Р, 1-Д)1+(4 -с 1 +соя (4), Кд,) С 4 П, + Д),Сигнал, описываемый выражением (4), подается на вход первого фильтра 8 нижних частот, на выходе которого вы" деляется сигнал с разностной частотой тенюатора 4 и третий выход - с управляющим входом коммутатора 16.Устройство работает следующим образом,На выходе высокочастотного генератора 1 с помощью элемента 2 перестройки частоты формируется испытательныйсигнал с начальным значением частоты Я,1557544 гдеи- погрешности преобразования второй разностифаз ( = (Я, +Я) ,Напряжение описываемое выражени 95ем (11), преобразуется в код аналогоцифровым преобразователем 17 и запоминается в памяти микроЭВ 11 18.С приходом очередной команды напряжением с третьего выхода цифроана Ологового преобразователя 20 коммутатор 16 переключается, напряжение,описываемое выражением (9), поступаетна второй вход фазового детектора 11через калиброванную линию 15 задержки,15Величина калиброванной задержки отакже выбирается из условия работыфазового детектора 11 в пределах линейного участка характеристики103д" с -Ч о 1020В этом случае выходное напряжениеФазового детектора 11 уменьшается.дозначенияБи = 8(1+ ) (Я+О) ( -(, )+3, (12)где и 39 - погрешности, третьегопреобразования разности(12), кодируется и запоминается в памяти микроЭВМ 18.После этого командой от микроЭВМ18 выходное напряжение по первому выходу цифроаналогового преобразователя 20 приводится к исходному значению,при котором восстанавливается первоначальное значение частоты высокочастотного генератора 1 и гетеродина 7.Полученное на выходе фазового детектора 11 напряжение о П л Ь о(19)л л( )45 50Программой микроЭВМ 18 предусмотрено изменение частоты испытательногосигнапа через равные интервалы, которые формируются из постоянного числашагов изменения частоты, проведениечетырех новых измерений при возвратных изменениях частоты на один шаготносительно установленной частоты ивведение калиброванной задержки.(15) 0 = 8(1+)Ю (, - оо)+39, (13) где о и 39 - погрешности четвертогопреобразования разностил лФаз =ш( -о)кодируется и запоминается в памяти микроЭВМ 18.Иэ зафиксированных значений напряжений (10) и (11) определяют их разность при условии, что==9=о=и 8, =8,=8,=8,=8,11 о- Б 9 = 8(1+)0 е (14)Из зафиксированных значений напряжений (12) и (13) определяют вторую разность Далее находят отношение разностньпнапряжений о 9 ( Й ) 1, Ф(" "о)(16) Из полученного соотношения (16)находят значения л 11 о Б 9) Ф11 о о 91 йПеред каждым следующим циклом измерений исключают калиброванную залдержку о и, иэменяя частоту испытательного и опорного сигналов получают значения Ьаэового времени задержРки на частотахИ, =У; +6 И61йМ) = Г щ Г . ю (18)11 1 1 11 1+11 и. оО1 1 где И, - текущее значение частотысравниваемых по фазе сигналов.Далее определяют частотные приращения фазового времени задержки относительно значения Фазового времени задержки на самой низкой частоте: По значениям частотных приращений (19) можно построить частотную характеристику фазового времени задержки исследуемого четырехполюсникац Й)"огде Й - число дискретных частот, накоторых измеряется Фазовоевремя задержки,575441 О Составитель М.КатановаТехред И,Дццытс Редактор Л.Веселовская Корректор Л Гатай Заказ 717 Тираж 350 ПодписноеВНИКПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул, Гагарина,101 9 15Результаты ряда измерений обрабатываются в процессоре микроЭВМ 18 исоответствующая частотная характеристика фазового времени задержки исгледуемого четырехполюсника 3 воспроизводится иа цифровом дисплее 19Лнализ предложенного технического решения по сравнению с прототипом показывает, что введение дополнительных узлов позволяет повысить точность измерения фазового времени задержки. Так относительная погрешность прототипа составляет +2 , Введение дополнительных узлов обеспечивает идентичность фазочастотных характеристик преобразовательтых каналов, а поэтому абсолютные адцитивные погрешности преобразования каждой разности Фаэ,3,3, О практически равны нулю. Кроме того, как следует из выражения (20), на результат измерения не влияет мультипликативная ,) составляющая фазочастотной погрешности в рабочем диапазоне частот, а введение залдержки ь на постоянной промежуточной частоте исключает погрешность от дисперсии задержки, присущей прототипу, что позволяет достигнуть относительной погрешности измерения не более +Следовательно, выигрыш в повышении точности измерения составляет не менее двух раз, а выбор фазовых приращений порядка единиц градусов обеспечивает татоке исключение неоднозначности определения Фазовых углов. Формула изобретенияУстройство для измерения Фазового времени задержки четырехполюсников, содержащее высокочастотный генератор, входом подключенный к выходу элемента перестройки частоты, выход высокочастотного генератора подключен к входной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника и к входу 5 10 15 20 25 30 35 40 45 управляемого атьенюатора, Фазовыйдетектор, одним входом подключенньптк входу и выходу калиброванной линиизадержки через коммутатор ныхсд Фазового детектора через аналого-цифровой преобразователь соединен с шинойданчых микроЭВМ, к выходу Которойподключен цифровой дисплей и многоканальный цифроаналоговый преобразова-тель, первый аналоговый выхсд которого соединен с управляющим входом элемента перестройки частоты, второй гыход - с управляющим входом аттепюатора и третий выход - с управляющимвходом коммутатора, о т л и ч,а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения Фазового времени задержки четырехполюсников вшироком диапазоне частст, в него доголнительно введены два преобразователя частоты, гетеродин, четыреФильтра нижних частот и два усилителяограничителя причем первый преобразователь частоты первым входом подключен к выходной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника,а второй преобразователь частоты пе"вым входом подютючен к выходу управляемого .аттекюатора, вторые входыпреобразователей частоты подключенык выходу тетеродина, управляемыйвход которого подключен к выходу элемента перестройки частоты, выход первого преобразователя, частоты черезпоследовательно соединенные первыйФильтр нижних частот, первый усилитель-ограничитель и второй фтцтьтрнижних частот подключен к другомувходу Фазового детектора, выход вто.рого преобразователя частоты черезпоследовательно соединенные третийФильтр нижних частот, второй усилитель-ограничитель и четвертый фильтрнижних частот подключен одновременнок входу калиброванной линии задержки.