Способ определения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты

)5 6 01 В 25/ ОПИСА К АВТОРСКО Е ИЗОБРЕТ ИЯ СВ ЕЛЬСТВ анализируемом и реобразователе частоты сигнальное напряжение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напряжение промежуточной частоты преобразуют во вспомогательном преобразователе частоты сигнальное напряжение с частотой, большей гетеродинной на величину промежуточной частоты, с помощью гетеродинного сигнала в напряжение громежуточной частоты, измеряют разность фаэ между сигналом поомежуточной частоты с анализируемого преобразователя частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, иэмеояют разность между напряжениями промежуточной частоты с анализируемого преобразователя частоты и вспомогательного преобразова 1 еля, преобразуют в напряжение промежуточной частоты во вспомогательном преобразователе сигнальное напряжение с частотой. меньшей гетеродинной на величину промежуточной частоты, и измеряют разность фаз между сформированным во вспомогательном преобра ователе напряжением промежуточной частоты и опорным колебанием промежуточной частоты, при этом искомую фазоамплитудную погрешность определяют как полусумму трех измерений, 2 ил,Изобретение тельной технике при построении лей фазовых пог сивных четырех смесителей. Целью изобретения явние точности определения ной погрешности преобраэо яется фазо повыше- мплитудчастоты. ван ая схего:поНа фиг.1 представленама примера устройства, ре трукт иэую ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1126894, кл. 6 01 В 25/00, 1982.Чупров И.И, Измерение частотных характеристик смесителей, Техника средств связи. Вып.4, 1981, с.58, серия Радиоизмерительная техника,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ фАЗОАМП- ЛИТУДНОЙ ПОГРЕШНОСТИ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЧАСТОТЫ(57) Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при построении прецизионных измерителей фазовых погрешностей активных и пассивных четы рехполюсни кое. Цель изобретения - повышение точности оп ределения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты. Способ заключается в том, что формируют гетеродинный сигнал, опорный сигнал промежуточной частоты двух сигнальных напряжений, частота которых соответственно больше и меньше частоты гетеродинного сигнала на величину промежуточной частоты, преобразуют в относится к фаэоизмериможет быть использовано прецизионных измеритеешностей активных и пасолюсников, в частности(2) соб; на фиг.2 структурная схема четырех- частотного генератора 1,Устройство для определения ФАП смесителей содержит четырехчастотный генератор 1, фазовращатель 2, аттенюатор 3, испытуемый и вспомогательный смесители 4 и 5, трехполюсные коммутаторы 6, 7 и 8, низкочастотный фазометр 9.В устройстве первый выход четцрехчастотного генератора 1 соединен с первым входом первого трехполюсного коммутатора 6, выход которого подключен ко входу аттенюатора 3, выход которого соединен с сигнальными входами испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5. Второй выход четырехчастотного генератора 1 через переменный фазовращатель 2 соединен со вторым входом первого трехполюсного коммутатора 6. Вторые (гетеродинные) входы смесителей 4 и 5 соединены с третьим выходом четырехчастотного генератора 1, Четвертый выход четырехчастотного генератора 1 соединен с первыми входами трехполюсных коммутаторов 7 и 8, вторые входы которых соединены с выходами испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 соответственно, а выходы со входами низкочастотного фазометра 9.Четцрехчастотный генератор 1 состоит из НЧ опорного генератора 10, смесителя 11, ВЧ опорного генератора 12, первого и второго фильтров 13 и 14, Выход НЧ опорного генератора 10 соединен с первым входом смесителя 11, а также является четвертым выходом четырехчастотного генератора, Выход ВЧ опорного генератора 12 соединен со вторым входом смесителя 11, а также является третьим выходом четырехчастотного генератора. Выход смесителя 11 Соединен со входами фильтров 13 и 14, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами четырехчастотного генератора 1. Четырехчастотный генератор 1 предназначен для формирования на каждом из четырех выходов следующих сигналов (для упрощения записи амплитудные множителиу колебаний опущены);гетеродинного сигнала (ВЫХ.З):О 1= з 1 п (вС+р 1), (1) где д)1 - начальная фаза колебания;опорного сигнала промежуточной частоты (ВЫХ,4)02 зи (ЙТ+ р 2),где щг - начальная фаза колебания;сигнального напряжения частоты (а+ Ц(ВЫХ,1)Оз = эмап сл + И) 1+ р., (3) 5 10 15 20 25 30 35 40 где р+ =р 1 +р 2+Л +Й,Ь 1 - фазовый сдвиг, вносимый смесителем 11;Й - фазовый сдвиг, вносимый фильтром 13, настроенным на частоту (в+ 1;сигнального напряжения частоты (а- й) (ВЫХ.г)О 4 = зп со - Й) 1 + р- (4) где р- = р 1 - ущ + Д + Лз:Й - фазовый сдвиг, вносимый фильтром 14, настроенным на частоту (в - Й),Трехполюснцй коммутатор 6 предназначен для подачи на входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 сигнальных колебаний вида (3) или (4) в зависимости от состояния коммутатора,Трехполюсный коммутатор 7 предназначен для подключения ко входу фазометра 9 либо сигнала с выхода испытуемого смесителя 4, либо опорного колебания ПЧ ида (2) с четвертого выхода четырехчастотного генератора 1.Трехполюсный коммутатор 8 предназначен для подключения ко входу фазометра 9 либо сигнала с выхода вспомогательного смесителя 5, либо опорного колебания ПЧ вида (2) с четвертого вьиода четцрехчастотного генератора 1,Заметим, что коммутаторы 6,7,8 в зависимости от назначения и условий работы измерительного комплекса, в котором предполагается испольэовать предложенно устройство, могут быть с электронным или ручным управлением. Предполагается, что коммутаторы 6.7,8 не вносят дополнительных фазовых сдвигов(особенно это относится к коммутатору 6, функционирование которого происходит на высокой частоте) в силу симметричности их эквивалентной схемы. Переменный аттенюатор 3 является дискретным и его коэффициент передачи принимает и дискретных значений, при которых и производятся измерения ФАП смесителя 4. Переменный фазовращатель 2 предназначен для обеспечения равенства электрической длины тракта формирования первого и второго сигнальных напряжений на входах испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 на частотах (в + Й) и (в - 0) с учетом возможной фазочастотной зависимости переменного аттенюатора 3, Перед измерениями электрические длины трактов прохождения первого и второго сигнальных колебаний подстраиваются таким обра ом, чтобы вцполнялось равенствоу) =у- =(р (5)510 15 20 25 30 35 40 55 ГДЕ тР- = ЛЗ + Лвтт( - ) И тР+ .=- Л 2 + Лвтт( - ), а (6) Лвтт(+), Лвтт( - ) - фазовые сдвиги, вносимые переменным аттенюатором 3 в сигнальные колебания суммарной (в+Й) и раэностной (гд- Й) частот соответственно,После выравнивания электрических длин трактов на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 в зависимости от положения коммутатора б поступают напряжения О 4 = 3 и о) + Й) т + ф 1 + О 2 + Л 1 + Лтр) (7) 05 = з 1 и в - Й) 1 + О 1 - р 2 + Л 1 + Лтр) (8) Рассмотрим последовательность выполняемых действий в способе.При подаче на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 напряжения (7) на их выходах формируются колебания промекуточной частоты (ПЧ), фазы которых имеют вид т,овых 1 - Йт + О 2 + Л 1 + тр + СМФ 1, (9)Овых 2 = Йт +О 2 + Л 1 +Отр + СМФ 2, (10) где СМФ 1 и СФМ 2 - фазоамплитудные погрешности испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 при некотором фиксированном полокении переменного аттен юато ра 3.При подаче на сигнальные входы испытуемого и вспомогательного смесителей 4 и 5 напряжения (8) фазы ПЧ-колебаний на их выходах имеют вид выхз = Йт + (О 2 - Л 1 тОтр + СМФ 1, (11) твых 4 = Йт + О 2 Л 1 фтр + СМФ 2 (12) Измерения фазоамплитудной погрешности испытуемого смесителя 4 производятся следу 1 ощим образом,В первом измерении измеряют разность фаз между ПЧ-напряжением с выхода смесителя 4 вида (9) и опорного колебания ПЧ вида (2), при этом коммутатор б находится в положении, обеспечивающем прохождение сигнального напряжения (7) на входы обоих смесителей 4 и 5.Результат Фт первого измерения очевидно равен Ф 1= СМФ 1+ Л 1 +Рур, (13) Затем, не изменяя полокения коммутатора 6, измеряют разность фаз Ф 2 между напояжениями ПЧ и выходов испытуемого и вспомогательного смесителей, т е, разность между выражениями (9) и (10): Ф 2 = СМФ 1 СМФ 2 (14) Наконец, переключив коммутатор б в положение, обеспечивающее прохождение сигнального напряжения вида (8) на входы обоих смесителей, измеряют разность фаз ПЧ- напряжений с выхода вспомогательного смесителя 5 и опорным колебанием ПЧ (2). Результат третьего измерения очевидно равен разности выражений (12) и (2) Фз = СМ Ф 2 Л 1 Дтр. (15) В этом положении коммутатора б можно провести контрольное измерение разности фаз - определить разность выражений (11) и (12), равную (14),Вычисляя полусумму трех измерений, определяют искомую фазоампл 11 туднук погрешность испытуемого смесителяСМФ 1= (Ф 1+ Ф 2+ ФЗ)/2, (16) Необходимые для проведения измерений положения коммутаторов 7 и 8 очевидны из указания напряжений, разность фаз между которыми измеряется, Видно, что в итоговое соотношение (16) не входит неизвестная погрешность вспомогательного смеси геля СМФ 2, хотя следует отметить, что из выражений (13), (14), (15) может быть также определена и величина СМФ 2.Повторяя описанную последователь - ность действий для следующей точки диапазона амплитуд сигнала, задаваемой переменным аттенюатором 3, получают фазоамплитудную зависимость испытуемого смесителя 4 в видеСМФ 1= (Е),Если предельная гогрешность разометра схемы измерения составляет +: Л;, то можно считать, что погрешность измерения фазоамплитудной гогрешности смесителя в одной точке заданного амплитудного диапазона не превышает . 1,73 Аах:При использовании, например, для измерения разности фаз серийного фазолтетра типа ФК 2 - 29, имеющего предел основной погрешности изм".рения разности фаз + 0,5 в частотном диапазоне до 1000 МГц, пределы погрешности измерения ФАП в предложенном способе равны . 0,87,Следует еще раз подчеркнуть, что в предложенном способе собственно измерение разности фаз производится нэ промежуточной частоте, которая моет быть сделана достаточно низкой, а в этом случае, как известно, точностные характеристики фазовых измерений могут быть еще повышены. В качестве вспомогательного смеси геля при реализации предложенного способа может использоваться практически любой смеситель, поскольку к его ФАП не предьявляется никаких требований.Ф ор мул а и зоб ретен и я Способ определения фазоамплитудной погрешности преобразования частоты, заключающийся в том, что формируют гетеродинное напряжение и первое и второе сигнальные напряжения, частота которых соответственно больше и меньше частоты гетеродинного напряжения на величинупромежуточной частоты, изменяют в заданном диапазоне амплитуду сигнальных напряжений, преобразуют первое и второе сигнальные напряжения в измерительном канале на промежуточную частоту с помощью гетеродинного напряжения, а также выполняют вспомогательное преобразование частоты и измеряют разность фаз, о тличающийся тем,что,сцелью повышения точности измерения, дополнительно формируют первое опорное напряжение промежуточной частоты, а вспомогательное преобразование частоты производят над гетеродинным напряжением и вторым сигнальным напряжением, в резуль тате чего формируют второе опорное напряжение промежуточной частоты, измеряют разность фаз между выходным напряжением промежуточной частоты измерительного канала и первым опорным напряжением 10 промежуточной частоты, измеряют разность фаз между первым и вторым опорными напряжениями промежуточной частоты, а затем измеряют разность фаэ между выходным напряжением промежуточной час тоты измерительного канала и вторымопорным напряжением промежуточной частоты, после чего определяют фазоамплитудную погрешность преобразования частоты как полусумму трех упомянутых измерений 20 разности фаз.1691775 ю 1(юР) йл.5(э) зьи 4(Р Фиг Р Составитель М,КатанаевРедактор М.Самерханова Техред М.Моргентал Корректор О.Ципл Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 3925 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПодписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ СССР