Устройство для измерения фазового времени задержки

СОЮЗ СОВЕТСНИСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕО 1 УБЛИН 7 28 ТЕНИ ЕТЕЛЬСТ нст СР 88. АЗОВ вый г нер а 1 одГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЩРЫТИЯМПРИ ГЙНТ СССР ОПИСАНИЕН АВТОРСКОМУ(56) Авторское свидетельство СУ 1406562, кл. О 04 Р 10/06, 1 9 (54) УстРОйстВО ДЛЯ ИЗЖРЕНИЯ ф 0- ГО ВРЕМЕНИ ЗАДЕРЖКИ(57) Изобретение может быть использо вано. для измерения фазового времени задержки и его неидентичности четырехполюсников, имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики. Целью изобретения явля,ется Расширение Функциональных возможИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может найти широкое практическое 1 применение для измерения фазового времени задержки и его неидентичности четырехполюсников, имеющих большую неравномерность амплитудно-частотной характеристики.Целью изобретения .является расширение функциональных возможностей с сохранением требуемой точности измеренияСтруктурная схема устройства для измерения фазового времени задержки и его неидентичности приведены на чертеже.Устройство содержит пер е тор 1 высокой частоты, выходом 1 80162 О 51)5 0 04 Р 10/06, 0 0 ностей с сохранением требуемой точности измерения. Устройство содержит первый генератор 1 высокой частоты, первый блок 2 сдвига частоты, усилитель с АРУ 3, исследуемй четырехполюсник 4, образцовый четырехполюсник 5, первый переключатель б, второй блок 7 сдвига частоты, первый смеси- тель 8,второй генератор 9 высокой частоты, фильтры 1 О и 12, усилители- ограничители 11 и 18, счетный фазовращатель 13, перемножитель 14, второй переключатель 15, второй смеси- тель 16, третий и четвертый Фильтры 17, 19 нижних частот, установочный фазовращатель 20, интегратор 21, выЯ ходной прибор 22, блок 23 сдвига частаты, фазорасщепитель 24, ключ 25 и генератор 2 б низкой частоты, 1 ил.С: ключенный через первый блок 2 сдвига ачастоты и усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления к входу исследуемого четырехполюсника 4 и квходу образцового четырехполюсника 5, фвыходы которых подключены к первому Ои второму входам первого переключа- Ютеля б на два положения, выход которого через второй блок 7 сдвига частоты подключен к первому входу первогосмесителя 8, вторым входом подключен" ффного к выходу второго генератора 9 фаадвысокой частоты, выход первого смесителя 8 через последовательно соединенные первый фильтр 10 нижних частот,первый усилитель-ограничитель 11,второй фильтр 12 нижних частот и от620985 З(,) =Пя,соз Щ+ Р),114(о)щцо оовО,-О)1-щц+ю, - 1 фоов ы+ю)1,"ю 1 о 1+%1 чю 1 (5) счетный фазовращатель 13 подключен кпервому входу перемножителя 14, второй переключатель 15, второй вход второго смесителя 16 подключен к выходувторого генератора 9 высокой частоты,а его первый вход - к выходу ,первого генератора 1 высокой частоты через первое положение второго переключателя 15 на два положения, выход вто рого смесителя 16 через последовательно соединенные третий фильтр 17 нижних частот, второй усилитель-ограничитель 18, четвертый фильтр 19 нижних частот и установочный фазовращатель 20 подключен к второму. входу перемножителя 14, выхд которого через интегратор 21 подключен к выходному прибору 22, выход образцового четырехполюсника 5 через третий блок 2023 сдвига частоты подкЛючен к второму входу второго переключателя 15 надва положения, противоположные входы цепей управления первого 2, второго 7 и противоположные входы цепи управления третьего .23 блоков сдвигачастоты соединены с первым и вторымвходами фазорасщепителя 24, вход которого через ключ 25 подключен к выходу генератора 26 низкой частоты.Устройство работает следующим образом,В режиме измерения фазового времени задержки высокочастотное напряже-йие 0 . где 11 я 1=11 п) Б, /2 - результирующая амплитуда напряженияеНапряжение, описываемое выражением (5), поступает на вход первого фильтра 10 нижних частот, на выходекоторого выделяется напряжение с.разностной частотой 5 . С целью нормирования амплитуды. это напряжение подается на вход первого усилителя-ограничителя 11 и далее проходит через второй фильтр 12 нижних частот, с помощью которого восстанавливается гармоническая форма напряжения и устраняются высшие гармоники и последовательно подключенный к нему отсчетный фазовращатель 13 на первый вход перемножителя 14, Это напряжение описывается выражением где Бщ- амплитуда напряжения;ф- начальная фаза,поступает с выхода генератора 1 высокой частоты через первый блок 2 сдвига частоты и усилитель 3 с автоматической регулировкой усиления на входисследуемого четырехполюсника 4 и образцового четырехполюсника 5,Выходные напряжения исследуемого 4и образцового 5 четырехполюсников описываются выражениями11(1,) =Ощ совЯ (-( )+ Ж, (2)Ь(=11 созЯ(1,-С)+Ф, (3) В положении первого переключателя 6, указанном на чертеже, напряжение, описываемое выражением (2), подается через второй блок 7 сдвига частоты на первый вход первого смесителя 8, в качестве гетеродинного напряжения которого служит напряжение, поступающее на его второй вход с выхода второго высокочастотного генератора 9; 11=Усов(Ю+ Ч)., (4) где Ц 1) - начальная фаза напряжениявысокочастотного генератора 9. При выполнении условия О 7) Щ выходное напряжение первого смесителя 8 можно представить в виде Ст 5-Цсов(5 Ь-О + ,-Ч - Р, -(6) где ч ч , )з - фазовые сдвиги., вносимые первым фильтром 10 нижних частот, первым усилителем-ограничителем 11 и вторым фильтром 13 нижних частот.1 формирование опорного напряжения с разностной частотой Л осуществляется в положении второго переключателя 15, укаэанном на чертеже, путем подачи напряжений, описываемых выражениями (1) и (4), на входы второго смесителя 16, Выделенное на выходе второго смесителя 16 с помощью третьего фильтра 17 нижних частот напряжение с разнос 1 ной частотой Л, пос 1620985ле прохождения через второй усилитель- щатель 20 поступает на второй вход пеограничитель 18, четвертый фильтр 19 ремножителя 14, Это нэнрпжение описынижних частот и установочный фазовра- вается выражением11.16Ц ьсоэ(Я+ЧЧ) ( )где М, , ч - фазовые сдвиги,о 1 1 л 1равления чередования фэз управляющихвносимые третьим фильтром 17 нижних напряжений на входах блоков 2 и 7.частот вторым усилителем-ограничите- сдвига частоты формируются напряжею10лем 18 и четвертым фильтром 9 нижних ния с частотой, равной сумме О+Ячастот, или разности 63 - Л частот высокоВ перемножителе4 осуществляется частотного и низкочастотного напряперемножение напряжений, описываемых же ний,выражениями (6) и (7) с последущцнм Так как управнякицие цепи блоковинтегрированием их произведения интег- сдвига частоты 2 и 7 включены встречратором 21, выходное напряжение кото- но, то при сдвиге частоты Ю устройстрого подается на вход выходного при- вом 2 в сторону увеличепия на величибора 22, ну Лв блоке 7 происходит сдвиг часС помощью установочного фазовраща О тоти в противоположную сторону и остеля 20 сдвигают фазу напряжения, становление первоначального значенияописываемого выражением (7), до полу- частоты бЭ, При этом фазовый сдвиг,чения нулевого значения проинтегриро- вносимый исследуемым четырехполюсни-.ванного напряжения ком 4, увеличивается на величину 6 Ч=Н )) 25 .=,3 с л и с помощью описанных выше((ь )=1.1 соэ ЯЛ,+ ) =а (8)П 1 операций переносится на рээностнуюЗатем закикают ключ 25, и напряже- частоту 5ние частоты Я,с выхода низкочастот- С помощью отсчетного фазовращатеного генератора 26 подается на вход ля 13 осуществляется осстановленнефазорасщепителя 24, выходныенапряже- ЗО первоначлльного нулевого значения ирония которого подаются на управляющие интегрированного напряжения путемцепи первого 2 и второго 7 блоковсдвига напряжения промежуточной час сдвига частоты. В зависимости от нап- тоты на регистрируемый угол Д 4;Ц( ) =.Цп 9 (Ъ+Из выражения (9) следует, что регистрируемый фазовый сдвиг исследуемого четыре хпслюсник а 4 связан со сдвигом частоты и временем задержки выражением6 Ч, = ЛД..Таким образом, искомое фаэовое время задержки определяется по формулед% б: --Л(Если первый переключатель 6 нахо-. дится в положении, противоположном .указанному на чертеже, то на вход второго блока 7 сдвига частот подается напряжение с выхода образцового четырехполюсника 5, описываемое выражением (3). С помощью операций, аналогичных описанным, можно показать, что регистрируемый фазовый сдвиг образцового четырехполюсника 5 связан Я,+ Ч -д) =Э (9)со сдвигом частоты и временем задержки выражениему: ЯТогда искомое Фэзовое время задержки будет определяться по формулег ц 4ЯДля обеспечения однозначности иэ мерения фазового времени задержки иссдедуемого 4 и образцового 5 четырехполюсников по фаэовым сдвигам ВЧ 1 иЙЧ 1 р необходимо значение частоты Яувыбирать из соотношения5 О Я -Юмллгде Ьцрк - максимальное значение измеряемого фазового времени э адержки.В режиме измерения неидентичности 551 фазового. времени задержки исследуемо го 4 и образцового 5 четырехполюсников первый переключатель 6 должен находиться в положении, указанном на чертеже, второй переключатель 15 - в1620985 ц,О :цосоэй 1. Мь+ р 1-"- ) (10)Затем заикают ключ 25 и напряжение частоты Л с выхода низкочастот ного генератора 26 подается на вход фазорасщепителя: 24, выходные напряжения которого подаются на управляемые цепи первого 2, второго 7 итретьего 23 блоков сдвига частоты.1 а=11 пгсо Ы+Л(С - Сд)+ В(12) Уиз о брет ения Формул а Устройство для измерения фазового времени з адержки, содержащее первый генератор высокой частоты, выходом. подключенный через последовательно соединенные первый блок сдвига частоты и усилитель с автоматической регулировкой усиления к входной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника, генератор низкой частоты через ключ соединен с входом Фазорасщепителя, фазы которого соединены с противоположными входами цепей управления первого и второго блоков сдвига частоты, второй генератор высокой частоты выходом подключен к вторым вхо - дам первого и второго смесителей, первый вход первого смесителя подключен к выходу второго блока сдвига частоты, выходную клемму для подключения исследуемого четырехполюсника, выход первого смесителя через последовательно соединенные первый Фильтр нижних частот, первый усилитель-ограничитель, второй фильтэ ниждАэ й:Ь -1-= ---Л"положении, противоположном указанному на чертеже, а ключ 25 - в разомкнутом положении.При работе устройства в указанном режиме на первыи вход перемножителя5 14 поступает напряжение, описываемое После перемножения напряжений, описываемых выражениями (6) и (10), осуществляется их интегрирование интегратором 21 выходное напряжение котоВ15 рого измеряется выходным прибором 22.С помощью установочного Фазовращателя 20 сдвигают фазу напряжения, описываемого выражением (10), до получения нулевого значения проинтегрированного напряжения П 1 =ц(соз 3 Л+Ч) =О, (11) Выражение (12) показьвает, что регистрируемый Фазовый сдвиг.ДЦ 1 =6 Ю- Ф .связан со сдвигом частоты.и неидентичность Фазового времени задержки исследуемого 4 и образцового 5 четырехполюсников выражением. Из, выражения (13) следует, что искомое значение неидеитичности фазового времени задержки определяется поФормуле В качестве блоков сдвига частоты могут быть использованы однополосные модуляторы на основе бапансных смесителей питаемых по высокой и низкой частотам квадратурным напряжением, а также индукционные и емкостные фазовращатели с непрерывно вращающимися роторами, причем направле- )5 ние вращения магнитных или электрических полей должно быть противоположным выражением (6), а в качестве опорного служит напряжение раэностной частотыФ полученное в результате смешивания напряжений (3) и (4) во втором смесителе 16, Зто напряжение описывается выражением При этом блоком 2 осуществляетсясдвиг частоты 001 в сторону увеличения, а блоками 7 и 23. - в сторонууменьшения, что приводит к восстановлению первоначального значения частоты Сд,В результате сдвига частоты Фазовые сдвиги, вносимые исследуемым 4 и образцовым 5 четырехполюсниками, воз( растают на величину И= Д С 1 и Дч .= = Я 6, которые переносятся на р аз ностную частоту 2,С помощью отсчетного Фаэовращателя 13 осуществляется восстановление первоначального нулевого значения проинтегрированного напряжения путем сдвига напряжения промежуточной. частоты на регистрируемый угол Д620985 Составитель Л. СорокинаТехред М.Дидык Корректор С,Шевкун Редактор М.Циткина Заказ 4245 Тир аж Подпис ноеВНИИПИ 1 осударственного комитета по изобретениям и открытиям ири ГКНТ СССР3035, Москва, Ж, Раукская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 с 11 них частот и отсчетный фазовращатель подключен к первому входу перемножителя, второй вход которого подключен к выходу второго смесителя через последовательно соединенные третий5 фильтр нижних частот, второй усили-.тель-ограничитель, четвертый фильтр нижних частот и установочный фазовращатель, а выход перемножителя через инт е гр атор подключе н к выходному прибору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей с сохранением требуемой точности измерений, в него доиол нительно введены образцовый четырехполюсник, третий блок сдвига частоты и два переключателя, причем образцовый четырехполюсник входом подкиючен к. выходу усилителя с автоматическойрегулировкой усиления, а выход - квходу третьего блока сдвига частоты,противоположные входы цепи управления которого соединены с выходом фазорасщепителя, выход третьего блокасдвига частоты подключен к второмувходу второго иере кпючателя, первыйвход которого подключен к выходу первого генератора .высокой частоты, авыход - к первому входу второго смесителя, первый переключатель первымвходом подключен к выходной клеммедля подключения исследуемого четырехиолюсника, а вторым входом - к выходу образцового четырехиолюсника, выход первого переключателя подключенк входу второго блока сдвига частоты,