Способ определения фазоамплитудной погрешности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1734040 А 1 19) 51)5 6 01 В 25/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ бд3 а(71) Краснодарский научно-исследовательский институт радиоизмерительной аппаратуры "РИТМ"(56) Авторское свидетельство СССРМ 1183917, кл. 0 01 й 25/00, 1983.Авторское свидетельство СССРМ. 1449927, кл. О 01 В 25/00, 1987,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОАМПЛИТУДНОЙ ПОГРЕШНОСТИ(57) Изобретение относится к фазоизмерительной технике. Цель изобретения -повышение точности определения фазоамплитудной погрешности. Способ определения фазоамплитудной погрешностизаключается в том, что аттенюатором устаИзобретение относится к фазоизмерител ьной технике и может быть использовано для определения фазоамплитудной погрешности аттенюаторов, преимущественно для определения погрешностей аттенюаторов, используемых в электронных фазометрах и калибраторах фазы.Целью изобретения является повышение точности измерения фазоамплитудной погреш ности.На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения фазоамплитудной погрешности,Устройство для измерения фазоамплитудной погрешности содержит высокочастотные генераторы 1 и 2 регулируемой навливают начальное значение ослабления, пропускают через аттенюатор высокочастотный сигнал, частота которого равна частоте аттенюатора, суммируют сигнал рабочей частоты, прошедший через аттенюатор, с неослабленным испытательным сигналом близкой частоты; выделяют низкочастотное напряжение огибающей разностной частоты испытательных сигналов; сравнивают по фазе напряжение огибающей с вспомогательным напряжением разностной частоты испытательных сигналов; компенсируют .фазовращателем разность фаз сравниваемых напряжений, меняют местами испытательные сигналы рабочей и близкой частот, суммируют ослабленный испытательный сигнал близкой частоты с неослабленным испытательным сигналом рабочей частоты. Последующие операции, предусмотренные способом, приводятся в описании изобретения, 1 ил,частоты, балансный смеситель 3, согласующие усилители 4,5, переключатели 6 и 7, входной коаксиальный кабель 8, поверяемый аттенюатор 9, выходной коаксиальный кабель 10, опорный коаксиальный кабель 11, детектор 12, включающий высокочастотный диод 13 и нагрузочный резистор 14, низкочастотный избирательный усилитель 15, фильтр 16 нижних частот, установочные фазовращатели 17 и 18, фазометр 19, частотомер 20, сумматор 21 (например, тройник, включающий согласующие резисторы 22 - 24).Выходы генераторов 1 и 2 соединены с входами смесителя 3 и через усилители 4,5 - с противоположными входами переключа( Огибаю тектором 12 квадратично стикой. Низ ющей (5) у усилителем 40 частоту р ге выходе изби том дополни- 2 л аирующая крутизна прера 12 с учетом усилениилителя 15;вый сдвиг, вносимый д где 31 - результ зования детекто бирательного усЛ р - фазо 5 тором 12;Л р 4 - фазотелем 15. изтекОдноврем ильтра 16 телей 6 и 7. К выходу переключателя 6 через кабель 8 подключен аттенюатор. 9, выход которого через кабель 10 соединен с одним входом сумматора 21, выход которого соединен с детектором 12, Выход переключателя 7 через кабель 11 соединен с другим входом сумматора 21. Нагрузочный резистор 14 детектора 12 через усилитель 15 и фазовращатель 18 соединен с одним входом фазометра 19, другой вход которого соединен с входом частотомера 20 и выходом фазовращателя 17, вход которого соединен с выходом фильтра 16, вход которого соединен с выходом смесителя 3.Способ осуществляют следующим образом.Устанавливают на выходе генератора 1 рабочую частоту 11, в аттен юаторе 9 устанавливают начальное значение ослабления. На выходе генератора 2 устанавливают. близкую частоту 12, которую выбирают меньше частоты 11 на фиксированное значение низкой частоты О 2 = Огп 2 сов (2 лг 2 + р 2),где 1 - текущее время;Оп 1, Оп 2 - амплитуды испытательных сигналов близких частот;11, 12 - частоты испытательных сигналов. близких частот;р 1, щ - начальные фазы испытательных сигналов близких частот, через согласующие усилители 4 и 5 поступают на входы переключателей 6 и 7, При положении переключателей, указанном на чертеже, усиленный усилителем 4 сигнал 1) ослабляется аттенюатором 9 и далее поступает на первый вход тройника 21, сигнал 2) после усиления усилителем 5 непосредственно воздействует на второй вход тройника 21, входные сопротивления которого равны волновым сопротивлениям кабелей 10 и 11, В результате суммирования ослабленного и неослабленного сигналов близких частот на диод 13 воздействует двухчастотный сигнал ОЗ = а 1 Огп 1 СОЗ 2 Л 11 (С - т 1) + р 1+ф 1 + Л гра + О гп 2 со э 2 л 1г)+Ъ+ЛР 21,где а 1 - коэффициент передачи аттенюатора при начальном ослаблении;Ь р 1 и Лщ - фазовые сдвиги, вносимыеусилителями 4 и 5 и их соединительными 5 кабелями;г 1 и т 2 - задержки сигналов соответственно в кабелях 8,10 и 11;Лр, - фазовый сдвиг аттенюатора 9 на 10 частПоскольку расстройка Е = г 1 - г 2 сигналов 1),(2)мала по сравнению с частотой (т 1 + т 2)/2, то сигнал (3) можно считать узкополосным. Огибающая такого сигнала может быть представлена в форме где А 1 - амплитуда большего сигнала;К = А 2/А 1 - отношение амплитуд суммруемых сигналов;ф 1 и Я - начальные фазы суммированых сигналов.В рассматриваемом случае К= а и 1112 = Р, поэтому огибающая сигнала 3) А 1 (с) = Ов 1 1 + сР + 2 а сов 2 л Г т30 = - 2 л (г 1 т 1 - 1 гтг + р 1 + у 2 + Ь р 1 -щую 5) сигнала 3) выделяют де, Для этого диод 13 выбирают с й вольт-амперной характерикочастотное напряжение огибасиливается избирательным 15, настроенным на разностную нераторов 1 и 2, Напряжение на рательного усилителя 15 с учетельных фазовых сдвигов1734040 где 32 - результирующая крутизна преобразования канала формирования вспомогательного напряжения; 10Ьу 5 - фазовый сдвиг, вносимый в этом канале преобразования.Напряжения 04 и 05 через фазовращатели 17 и 18 поступают на входы фазометра 19, 15Фазовращателем 17 компенсируют разность фаз по нулевому показанию фазометра 19, изменяя таким образом начальную фазу вспомогательного сигнала (7),В момент компенсации, определяемый 20 по нулевому значению индикатора фазометра 19, выполняется условие 2 7 г Ет - 2 к (т 1 г 1 - 1 га 2) +25 Р 1 ф 2 + Ьр 1 + Ьра + у 6 - Ьр 2 Ьз + 130где Ьсрб и Ьср 7- фазовые сдвиги, вносимыефазовращателями 18 и 17 соответственно,Условие (8) компенсации выполняется,если фазовращателем 17 вносится фазовыйсдвиг 35(9) где Ьд 4 - начальная установка фазовращателя 18,45Переключателями 6 и 7 меняют местами по отношению к аттенюатору 9 испытательные сигналы (1) и (2) рабочей иблизкой частот. Суммируют ослабленныйиспытательный сигнал близкой частоты,прошедший через аттенюатор 9 с неослабленным испытательным сигналом рабочейчастоты 55 вспомогательное низкочастотное напряжение разностной частоты 05 =52 Ощ 1 Оп 2 сов (2 Е++ ф 1 - ф 2 + Ьф 5) (7) Ь ф 4 = 2 л Е 1 + ф 1 - (Щ + Ь Р 5 + Ь Р, (8) Ьр = 2 л(тгг - М 1) + + ЬР 1 + ЬРа + ЬР 4 ЬР 2 + + Ьфз+ Ьу 4 - Ь 5,Ов =а 02 сов 2 л 12 (1 - г 1 + + Р 2 + Ьфа + ЬР 21+ + 01 сов 2 л 11 (1 - г 1) +Р 1 + Ь Р 1 (10) где Ьдъ - фазовый сдвиг аттенюатора 9 наПчастоте 12,Вторично выделяют низкочастотное напряжение огибающей 09 =2 Я 1 аОпцОв 2 сов 2 л Е 1+(11) где Ьф - фазовый сдвиг, вносимый детектором 12.Напряжение 09, прошедшее фазовращатель 18, сравнивают по фазе с напряжением 05, прошедшим фазовращатель 17. Компенсируют разность фаз по нулевому показанию фазометра 19, изменяя начальную фазу напряжения огибающей (10) фазовращателем 18,В момент компенсации, определяемый по нулевому показанию на индикаторе фазометра 19, выполняется условие 2 2 г Ес + 2 л (1271 т 1 г 2) + ф 1 - р 2+ Ь 1 - ЬЮ 2 ЬРа + + Ь УЯ + Ь У 4 + Ь У 4 = 2 л Е 1 + У 1 -- у 2 + Ь а + Ь у,з + 2 л (2 тг - 171 ++ Ьр, + Ьрая +Ь 1 - ЬуЯ+ Ьр. (13) Повторно меняют местами по отношению к аттенюатору 9 испытательные сигналы близких частот, переключая переключатели 6 и 7 в исходное положение, указанное на чертеже.Повторно суммируют ослабленный испытательный сигнал рабочей частоты, прошедший аттенюатор, с неослабленным сигналом близкой частоты (см. выражение (3.Третий раз выделяют низкочастотное напряжение огибающей (см. выражение (6.(14) Лфа + Л 1 а = 2 Лфа,(15) Напряжения О 4 и О 5 через фазовращатели 17 и 18 поступают на входы фазометра 19, Измеряют фазометром фазовый сдвиг между напряжением огибающей и опорным напряжением. С учетом фазовых сдвигов фазовращателей 17 (см. выражение (9) и 18 (см, выражение (13 по фазометру определяется цифровой код фазового сдвига К = (2 л Рт + 2 л (12 тг - т 1 т 1) ++Лу 4 - Лу 4+Лр - 2 лй - р 1 + + (В - Л ф 5 - 2 л (ггг - М 1 -- Лф 1 Лфа ЛР 4 + ЛР 2 ЛР - Лр + Лр; = 2 тг 2 (тг - ) --( - тг) ) + Л р. + Л р 11 + При выборе суммы электрических длин кабелей 8 и 10, равной электрической длине кабеля 11, задержка, вносимая ими в оба сигнала, будет одинаковой, поэтому т = тг. Кроме того, поскольку частоты генераторов 1 и 2 близки междусобой и 11 - 12+тг112, то фазовые сдвиги Лра и Лра близки между собой, поэтому в выражении (14) сумму Лра и Лра можно заменить удвоен 1 Вным значением, т,е. Поскольку переключение переключателей б и 7 не приводит к изменению рабочей точки на вольт-амперной характеристике диода 13, то фазовый сдвиг, вносимый детектором,12 на частоте Р, также не изменяется, поэтому ЛуЬ = ЛуЯ = Лрз, Из этого следует, что показание фазометра согласно выражению (14) соответствует удвоенному значению фазоамплитудной погрешности поверяемо го атте н юатора 9. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поскольку результат (М) определения фазоамплитудной погрешности (Л ра) аттенюатора не зависит от ослабления (сх) поверяемого аттенюатора, а также уровней (Оп, Опг) испытательных сигналов, фазоамплитудных искажений в детекторе (Л рз), фазочастотных искажений в усилителях (Л р 1, Лщ, Л р 4) и фильтре 1 Л ри), то выражение (15) справедливо для любого шага ослабления.При необходимости определения фазо-. амплитудной погрешности аттенюатора на другой рабочей частоте генераторы 1 и 2 перестраивают так, чтобы разностная частота оставалась постоянной. Контроль разностной частоты осуществляется по частотомеру 20,Формула изобретения Способ определения фазоамплитудной погрешности, заключающийся в том, что устанавливают аттенюатором начальное значение ослабления, пропускают через аттенюатор высокочастотный сигнал, частоту которого устанавливают равной рабочей частоте аттенюатора, измеряют фазометром фазовый сдвиг ослабленного аттенюатором сигнала при изменении ослабления аттенюатором с заданным шагом от начального значения до максимального, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, суммируют ослабленный испытательный сигнал рабочей частоты, прошедший через аттенюатор с неослабленным испытательным сигналом близкой частоты, которую выбирают меньше рабочей на фиксированное значение низкой частоты, выделяют низкочастотное напряжение огибающей рэзностной частоты испытательных сигналов, которое сравнивают по фазе со сформированным вспомогательным напряжением разностной частоты испытательных сигналов, компенсируют фазовращателем разность фаз сравниваемых напряжений, изменяя начальную фазу вспомогательного напряжения, меняют местами по отношению к аттенюатору испытательные сигналы рабочей и близкой частот, суммируют ослабленный испытательный сигнал близкой частоты, прошедший через аттенюатор, с неослабленным испытательным сигналом рабочей частоты, вторично выделяют низкочастотное напряжение огибающей, которое сравнивают по Фазе с тем же вспомогательным напряжением, компенсируют фазовращателем разность фаз сравниваемых напряжений, изменяя начальную фазу низкочастотного напряжения огибающей, повторно меняют местами по отношению к аттенюатору испытательные сигналы рэбо10 1734040 оставитель А.Старостинахред М,Моргентал Редактор Т,Лазоренко Те Корректор Н.Корол аказ 1 бб 8 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ельский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул,Гагарина, 101 Производственн чей и близкой частот, повторно суммируют ослабленный испытательный сигнал рабочей частоты, прошедший через аттенюатор, с неослабленным испытательным сигналом близкой частоты, третий раз выделяют низкочастотное напряжение огибающей, измеряют фазометром фазовый сдвиг между низкочастотным напряжением огибающей и вспомогательным напряжением, при этом показание фазометра соответствует удвоен ному значению фазоамплитудной погрешности аттенюатора.