Устройство для воспроизведения фазовых сдвигов

Гасударственный квете СССР м делам изоаратвикй и открытмв) УСТ ВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ Ф СДВИГОВ 1 Х ся к фазоизмерит быть использсочной фаэоизмеИзвестен фазовый калибратор радиочастот, содержащий два аттенюатора, управляемое высокочастотное фаэосдвигаюшее устройство, включающее управляемый фаозоврашатель 180 сдвига, управляемыйо .т фазоврашатель 90, синхронизированный генератор, выполняющий функции плавного фазоврашателя, два реле, управляюшие управляемыми фазоврашателями 180 ио90 сдвигов, схему управления, связанную с синхронизированным генератором через механический управляюший элемент, два преобразователя частоты, гетеродин и схему стабилизации промежуточной частоты, две схемы бесфазовой автоматической регулировки усиления, два смесителя, дискретное фазозадаюшее устройство, измерительную схему сравнения и задаюший геМГц, ам- аттенюатое частот 10 кГцкоторых регулирую литу ами. Изобретение относи тельной технике и мож вано при создании пов рительной аппаратуры. Однако наличие фаэо-амплитудной погрешности не позволяет задавать фазовыедг с ской точностью в ирокодинамическом диапазоне амплитуд выходных сигналов калибратора. Причиной этого является собственная фаза-амплитуднаяпогрешность преобразователей частоты исхем бесфазовой автоматической регулировки усиления.ОИзвестна также установка для поверкивысокочастотных фазометров, содержашаяуправляемый высокочастотный двухканальный фазозадаюший узел (УВДФУ), содержаший генератор образцовой частоты, блок 5опорных частот, три электронных коммутатора, два высокочастотных круговых фазоврашателя, два блока синтеза частот,два широкополосных усилителя 2.УВДФУпозволяет получать на выходных зажимахустановки два напряжения с регулируемыми фазовыми сдвигами 0- плюс 360 в3 6874Установка сцвбжена низкочастотнымфазозадвюцим ус тройс твом, содержащимдва идентичных канала, включающих последовательно соединенные круговой фвзоврацсатель, формирователь импульсов, делитель частоты н формирователь короткихимпульсов. Фазовые сдвиги между сигналами нв выходах низкочастотного фазоэадающего устройства (НФУ) заданы с высокой точностью (0,01 ),1 оДля повышения точности задаваемыхфазовых рассогласований, снижения уровня фазо-амплитудной погрешности и устранения погрешности от подключения несогласованной нагрузки установка снабжена двумя идентичными кольцевыми автоматическими системами, состоящими из последовательно включенных емкостного делителя напрякения, подключенного к выходному зажиму установки, смесителя, уси 20лителя-ограничителя следящего типа, импульсно-фазового детектора, узла автоматики, Чвязанного с одним иэ выходов,НФУ, реверсивного двигателя, соединен 25ного с УВДфУ.Для формирования гетеродинного напряжения используе тс я дополнительныйблок синтеза частот, вход которого соединен с УВДфУ, а выход через широкозополосный усилитель связан с гетеродиннымивходами смесителей (в дальнейшемэтот блок синтеза частот и широкополосный усилитель называют перестраиваемыйгетеродин),Недостатком установки является значительная фазо-амплитудная погрешность(более 1 ), вносимая емкостнымделителем напряжения, снижающая точность воспроизведения фазовых сдвигов в широком 4динамическом диапазоне амплитуд выходных сигналов установки,Цель изобретения - повышение точности воспроизведения фазовых сдвигов вшироком динамическом диапазоне амплитуд выходных сигналов.Для этого предлагаемое устройстводля воспроизведения фазовых сдвигов, содержашее управляемый высокочастотныйдвухканальный фвзозадаюший узел, выходыкоторого соединены с выходными зажимами через аттенюаторы, перестраиваемыйгетеродин, связанный с управляемым высокочастотным двухканальным фвзозадаюшим узлом, низкочастотный фазозадаюшийблок, два основных канала из последовательно соединенных смесителей, входы которых соединены с вых"дными зажимамиусилителей-ограничителей и фазовых детек 09торов, вторые входы которых подключены к выходам низкочастотного фаэозадающего блоке, вход указанного блока соединен с управляемым высокочастотным двухканальным фвэозадающим узлом, выходперестраиввемого гетеродина подключен к гетеродинным входам смесителей, снабжено двумя вычитаюшими блоками, выходы которых подключены к управляющим входам управляемого высокочастотного двухканального фазозадвющего узла, дои олни тельным перес трвиваемым гетеродином, двумя дополнительными каналами из последовательно соединенных смесителей, входы которых подключены к выходным зажимам усилителей -ограничителей из фазовых детекторов, вторые входы которых соединены с дополнительными выходамп низкочастотного фазозадаюшего блока, а выходы - с первыми входами вычитаюших блоков, вторые входы которых соединены с выходами фазовых детекторов основных каналов, выход дополнительного перестраиваемого гетеродина соединен с гетеродинными входами смесителей дополнительных каналов, причем дополнительный перестраиваемый гетеродин соединен с управляемым высокочастотным двухканальным фазозадающим узлом. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для воспроизведения фазовых сдвигов в широком диапазоне амплитуд.Устройство содержит управляемый высокочастотный двухканальный фазоэвдаюший узел 1, выходы которого соединены с выходными зажимами 2 и 3 через аттенюаторы 4 и 5, перестраиваемый гете- родин 6, низкочастотный фаэозадаюший блок 7, два основных канала из последовательно соединенных смесителей 8 и 9 усилителей-ограничителей 10 и 11. и фазовых де текторов 1 2 и 1 3, вы читающиеблоки 14 и 15, дополнительный перестрвиваемый гетеродин 16, два дополнительных канала из последовательно соединенных смесителей 17 и 18, входы которыхподключены к выходцымзажимвм 2 и 3 соответственно, усилителей-ограничителей 19 и 20, фазовых детекторов 21 и 22.Устройство работает следуюсцим образом.Узел 1 вырабатывает двв сигнала, чвстоты которых равны и могут устанавливаться с заданной точностью, а фазовые сдвиги регулируются цапряйениями, поступающими на управляюпие входы узла 1.687409 уб: Ц со 5(ЯС- Ч 2+Ч+Р),где Ч цц - фазс амплитудные погрешности усилителей-ограничителей 10 и 11,Напряжения на выходах фазовых детекторов 12 и 13, пропорциональные разности фаз между сигналами на выходе усилителя-ограничителя 10 и первом выходеблока 7, усилителя-ограничителя 11 и1 О втором выходе блока 7, равны Сигнал с узла 1 поступает на блок 7, который вырабатывает четыре низкочастотных напряжения, фазы которых равны +ф 1 ф "+" Ф 2 и -Ф 2 и заданы с высокой точностью. 5Выходные сигналы узла 1 поступают через аттенюаторы 4 и 5 на выходные зажимы 2 и 3. Зти сигналы имеют вид: цтМфффг ф 1 418 2(2 Р 2 Ь 6.)где 0 Цп - амплитуды выходных сигналлов устройства, изменяющие ся в широких пределах;Ц 31 разность фаз между выходными сигналами узла 1;Ч 3ц 3 - фазо-амплитудные погрешнос 2ти аттенюаторов 4 и 5.Выходные сигналы устройства постуРпают на входы смесителей 8, 9, 17 и 18, На гетеродинные входь. смесителей 8 и 9 поступает выходное напряжение перестраиваемого гетеродина 6, равное25а на гетеродинные входы смесителей 17и 18 - выходное напряжение дополнитель 30ного перестраиваемого гетеродина 16,равное=вЩГМ- МЦ фгде Я - частота. сигналов на выходах 35 смесителей 8, 9 17 и 18.Смесители, усилители-ограничители и фазовые детекторы основного и дополнительного каналов, подключенных к одноименнымвыходным зажимам 2 или 3, 40 считаются идентичными,На выходах смесителей 8 и 9 после фильтрации продукта преобразования частот Ьг и Ь + Я получают сигналы, равные 45ЦЦ СОВ(Я 1-Ц- Р 2+ ),ЦфЫп сОБ(Ю-Ц 3 + Ч) ) где Ь ц О - фазо-амплитудные погрешЧЪ ь50 ности смесителей 8 и 9 соответственно.С помошью усилителей-ограничителей 10 и 11 изменения амплитуд сигналов на выходах смесителей 8 и 9 устраняются но при атом вносится фазо-амплитуд 155 ная погрешность. На выходах усилителей- ограничителей 10 и 11 имеют05=,СБ(Ю- Р Р 2 ф 3+ "Ягде К 1 К 2- коэФфициенты передачи фазовых детекторов 12 и 13.На выходах смесителей 17 и 18 после фильтрации продукта преобразования частот И и (Ы - Я) получают сигналь 1, равные3= Ъ,СОБ 61 + фг+ Ч 3 з)ц =У сов(Я.+ + М )Сигналы на выходах усилителей-ограничителей 19 и 20 равны15- У,СоЯ(Я Р Р 2 Ч Ф)/ Ц -Ц СОЬЯМг ф Р ф Ч),БНапряжения на выходах фазовых детекторов 21 и 22, пропорциональные разности фаз между сигналами на выходе усилителя-ограничителя 19 и первом дополнительном выходе блока 7, усилителя- ограничителя 20 и втором дополнительном выходе блока 7, равны7 1 1г. Ъ Р 4) / 0 = (-Р -ч - р - Р),9 2 2 2 5 Напряжения на выходах вычитаюшихблоков 14 и 15 равны0 1(2+ чг)10-К 2(2 + 2 ЧВыходные напряжения блоков 14 и 15 изменяют фазы высокочастотных сигналов на выходах узла 1, пока управляющие напряжения Ю и Г пе будут равны нулю09"-1(1(29+2 Ч,+2 Р 2) =(З 1Ц,3=Кь (292+ 2 Р 2 )=О .Разность фаз высокочастотных сигналов на выходных зажимах 2 и 3, равная1(РФ с, - сР, равнаМР - Ю =Ф 4 - Р 25Таким образом, разность фаз выходных высокочастотных сигналов устройства равна разности фаз между низкочастотными сигналамн на выходах блока 7, не 10 зависимо от фазо-амплитудной погрешности аттенюаторов, смесителей и усилителей-ограничителей.Предлагаемое устройство цоэволяет повысить точность воспроизведения фазовых сдвигов в широком динамическом диапазоне амплитуд выходных сигналов. Обеспечивая идентичность смесителей, усиди телей-ограничителей и фазовых детекторов, соответствуюших основных и дополнительных каналов, можно получить значение фаза амплитудной погрешности 0,2 и меЭ. иее в динамическом диапазоне выходных сигналов 60 дВ во всем диапазоне рабочих частот устройства. 25Формула изобретенияУстройство для воспроизведения фазовых сдвигов, содержашее управляемый высокочастотный двухканальный фазозадаюший узел, выходы которого соединены с выходными зажимами через аттенюаторы, перестраиваемый гетеродин, связанный с управляемым высокочастотным дву- канальным фаэозадаюшим узлом, низкочастотный фазозадаюший блок, два основных канала из последовательно соединенных смесителей, входы которых соединены с 40овыходными зажимами, усилителей-ограничителей и фазовых детекторов, вторые входы которых подключены к выходам низкочастотного фазозадаюшего блока,вход указанного блока соединен с управляемым высокочастотным двухканальнымфазозадаюшим узлом, выход перестраиваемого гетеродина подключен к гетеродиннымвходам смесителей, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышенияточности воспроизведения фазовых сдвигов в широком динамическом диапазонеамплитуд выходных сигналов, оно снабжено двумя вычитаюшнми блоками, выходыкоторых подключены к управляюшим входам управляемого высокочастотного двухканального фазозадаюшего узла, дополнительным перестраиваемым гетеродином,двумя дополнительными каналами из последовательно соединенных смесителей, входыкоторых подключены к выходным зажимам,усилителей-ограничителей и фазовых детекторов, вторые входы которых соединеныс дополнительными выходами низкочастотного фазозадаюшего блока, а выходы - спервыми входами вычитаюших блоков, вторые входы которых соединены с выходамифазовых детекторов основных каналов, выход дополнительного перестраиваемого гетеродина соединен с гетеродинными входами смесителей дополнительных каналов,причем дополнительный перестраиваемыйгетеродин соединен с управляемым высокочастотным двухканальным фазозадаюшимузлом. Источники информации, принятые вовнимание при акспертизе1, Сб. "Доклады Всесоюзной научнотехнической конференции по радиотехническим измерениям, Новосибирск, 1970,ст. Е. К. Батуревич и др, "Фазовые калибраторы радиочастот",2. Авторское свидетельство СССРМо 427643, МКИ 5 01 % 25/04 1974.687409 Заказ 5572/43 Тираж ЦНИИПИ Государстве 90 Подпи го комитета СССР ий и открытий Раушская наб д. 4 по делам иэобрете035, Москва, Ж,илиад ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель А. Старостина Редактор Т, Иваном Техред И. Асталош Корректор А. Гриценко 10