Устройство для измерения фазоамплитудных характеристик четырехполюсников

(7) Заявятел мскии институт автоматизированных систем . управления и радиоэлектроники(54 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОАМПЛИТУДНЫ ХАРАКТЕРИСТИК ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ змерител ьнцй пресбраз очастотный Фаэометр и атель, ниэхему управустройстения фазоиэмерительн 21 и цйИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для автоматического измерения зависимости Фазового сдвига на выходе исследуемого четырехполюсника от изменения амплитуды гармонического сигнала на его входе.Известен измеритель Фазоамплитудных характеристик, содержащий двухканальный преобразователь частоты, с автоматической подстройкой частоты, низкочастотные усилители и индикаторы 1 1.Недостатком этого устройства является ограниченный диапазон и низкая точность измерения 5 град. в динамическом диапазоне 50 б 0 дБ.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является уст-. ройство для измерения Фазоамплитудных характеристик четырехполюсников, содержащее генератор тактовых импульсов, индикатор, формирователь спытательного сигнала, двухканальн Недостатком этого устройства является низкая точность измерений в широком динамическом и частотном диапазонах, обусловленная наличием зависимости фазовых сдвигов от амплитуды входных сигналов во входных каскадах и смесителях, возрастающих с ростом частоты испытательного сигнала.Цель изобретения - повышение точ" 5ности измерений в широком динамичес" ком и частотном диапазонах входных сигналов.Поставленная цель достигается тем,что в устройство, содержащее генератор тактовых импульсов, индикатор, Формирователь испытательного сигнала, соединенный выходом с одним из входных зажимов устройства, второй входной зажим которого подключен кодному иэ входов двухканального из" мерительного преобразователя, а третий входной зажим устройства подключен к второму входу двухканальногоизмерительного преобразователя, выходом соединенного с одним из входов низкочастотного фазометра управляющий вход которого соединен с одним из выходов блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу Формирователя испытательного сигнала, а третий его выход под-.ключен к одному из входов индикатора,введены управляемый Фазовращатель, блок управления фазовращателем, запоминающий блок, элемент сравнения переключатель, двухканальный пороговый элемент и элемент И, при этом элемент И выходом соединен с входом формирователя испытательного сигнала,а одним из входов - с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход элемента И подключен к одному из выходов блока управления фазовращателем, второй выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, входом соединенного с вторым выходом двухканального измерительного преобразователя, а выходом - с вторым входом низкочастотного Фазометра, выход которого через первый вывод переключателя соединен с входом запоминающего блока, а через второй вывод переключателя "с одним из входов элемента сравнения,второй вход которого подключен к выходу запоминающего блока и второму входу индикатора, а выход элемента сравнения соединен с первым входом блока управления фазовращателем, третий выход которого подключен к управляоцему входу переключателя, авторой вход блока управления фазовращателем соединен с четвертым выходомблока управления и с одним из входовдвухканального порогового элемента, второй вход которого соединен с вторым входным зажимом устройства, третий входной зажим которого подключен к третьему входу упомянутого порогового элемента, первый выход которогоподключен к третьему входу блокауправления Фазовращателем, а второйего выход .соединен с третьим входомдвухканального измерительного преобраэователя.и с четвертым входом блокауправления Фаэовращателем.На чертеже приведена блок-схемаустройства. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 тактовыхимпульсов, элемент И 2 совпадений,формирователь 3 испытательного сигнала, исследуемые четырехполюсники 1и 5, двухканальный измерительныйпреобразователь 6, низкочастотныйфазометр 7, электрически управляемый фазовращатель 8, переключатель1 в 9 элемент 10 сравнения, блок 11,блок 12 управления Фаэовращателем,индикатор 13, двухканальный пороговый элемент 11, блок 15 управленияи входные зажимы 16-18,И Формирователь 3 испытательногосигнала содержит задающий генератор,устройство смещения частоты, двоичный счетчик и модулирующее устройство и служит для получения сигнала в1 виде амплитудно-модулированного гарионического колебания, поступающегона исследуемый четырехполюсник.Одновременно он формирует сигнал, являющийся гетеродинным для смесителейдвухканального измерительного преобразователя.Двухканальный измерительный преобразователь 6 содержит входные кас-.кады, смесители и осуществляет перенос измеряемой разности Фаз на фиксированную частоту, а также компрессию амплитуды входного сигнала.целью одновременного измеренияи наблюдения Фазоамплитудных харакИтеристик (ФАХ) индикатор 13 удобновыполнять в виде электроннолучевойтрубки (ЭЯТ), В этом случае блок15 управления выполняет разверткулуча ЭЛТ, задает время измерения,46Время обратного хода луна,во времяобратного хода. луча формирует на экране ЗЛТ нулевую линию и т.д,Пороговый элемент 14 срабатываетпри достижении сигналом на любом иэвходов заданного уровня. При измерениях ФАХ в динамическом диапазонеболее 100 дБ таких уровней может оказаться несколько.Входные каскады двухканального измерительного преобразователя 6 имеютдва режима работы. При малых амплитудах входного сигнала, лежащих на уровне собственных шумов смесителей, входные каскады работает в режиме усиления, а после срабатывания порогового элемента 14 переходят в режим ослабления входного сигнала. Уровни срабатывания порогового элемента и значение ослабления коэффициента пе-901943 23 5редачи входных каскадов выбираютсяиз условий, чтобы амплитуда сигналана входе смесителей измерительногопреобразователя в процессе измерения ФАХ все время, находилась в диапазоне, в котором амплитудно-зависимыефазовые сдвиги, вносимые смесителями,отсутствуют,Устройство работает следующим образом.Импульсы тактового генератора 1,поступая на вход двоичного счетчика,управляющего работой модулирующегокаскада Формирователя 3 испытательного сигнала, дискретно изменяют его 13коэффициент передачи. В результатена вход исследуемого четырехполюсника 4 и 5 подается испытательныйсигнал со ступенчатым изменением амплитуды. Изменение фазы исследуемого Ичетырехполюсника от амплитуды на еговходе переносится двухканальным измерительным преобразователем 6 нафиксированную частоту низкочастотного фазометра 7, который, в своеочередь, преобразует изменение Фазыв удобную для индикации величину, вданном случае в напряжение, На экранеЭЛТ индицируется измеряемая фазоамплитудная характеристика в виде 36последовательности дискретных точек.Пусть первоначально амплитудасигнала на входе исследуемого четырехполюсника соответствует минимальному значению его динамического 33, диапазона. После начала измеренияФАХ процесс нарастания амплитуды испытательного сигнала на входе четырехполюсника продолжается до тех пор,пока не достигает порогового значения, 4 вПри достижении амплитуды входногосигнала порогового значения на первом выходе двухканального пороговогоэлемента 14 возникает управляющее напряжение, подающее команду на срабатывание блока управления фазовращателем 12 таким образом, что на еевтором выходе сигнал, поступающий науправляющий вход элемента И 2 совпадения, становится равным нулю. Генератор 1 тактовых импульсов отключается рт входа формирователя 3 испыта-тельного сигнала, и на входе исследуемого четырехполюсника фиксируетсязначение амплитуды испытательногосигнала, при котором достигается порог срабатывания, а измеренное значение фазы для данной амплитуды записывается в запоминающем блоке 11. ЬПо истечении времени записи с четвертого выхода блока 15 управления йа пороговый элемент 14 и блок 12 управления фазовращателем подается синхронизирующий сигнал, по получению которого прежде всего срабатывает двухканальный пороговый элемент 14. В этот момент на его втором выходе появляется управляющее напряжение, которое переводит входные каскады в режим ослабления и подает команду для срабатывания блока 12 управления фазовращателем таким образом, что выход низкочастотного фазометрэ 7 подсоединяется с помощью переключателя 9 ко входу элеиента 10 сравнения и одновременно начинается перестройка электрически управляемого Фазовращателя 8. Этот процесс продолжается до тех пор, пока измеряемое значение фазы не становится равным значению, записанному в запоминающем блоке 11, При равенстве фаз с выхода элемента 10 сравнения на блок 12 управления Фазовращателем подается управляющее напряжение, которое прекращает процесс перестройки электрически управляемого Фазовращателя 8; переключатель 9 возвращается в свое первоначальное положение и на управляющий вход элемента И 2 совпадения начинает поступать сигнал,разрешающий прохождение тактовых импульсов на вход формирователя испытательного сигнала 3. Процесс измерения ФАХ продолжается. После окончания всего цикла измерения ФАХ входные каскады и фазовращатель возвра" щаются в первоначальное положение.В устройстве в момент, когда амплитуда сигнала на входе смесителя достигает значения, при котором могут возникнуть амплитудно-Фазовые сдвиги, происходит остановка процес-. са измерения ФАХ, изменение коэффициента передачи входных каскадов измерительного преобразователя на величину, гарантирующую при дальнейшем продолжении измерения ФАХ отсутствие амплитудно-зависимых Фазовых сдвигов смесителей. Возникающее при этом за счет изменения коэффициента передачи входных каскадов приращение Фазы отрабатывается электрически управляемым фазовращателем. Поскольку точность отработки в основном опре" деляется разрешающей способностью низкочастотного Фазометра и элемента, сравнения, то погрешность измерений7 . 901 уменьшается до десятых долей градуса в динамическом диапазоне больше 100 дБ и в широком частотном диапазоне, что дает выигрыш по точности измерений на порядок.Формула изобретенияУстройство для измерения фазоамплитудных характеристик четырехпосйосников, содержащее генератор тактовых импульсов, индикатор, формирователь испытательного сигнала, выход которого соединен с одним из входных зажимов устройства, второй входной зажим которого подключен к одному из входов двухканального измерительного преобразователя,а третий входной зажим устройства подключен к второму входу двухканального измерительного преобразователя, выходом соединенного с одним из входов низкочастотного фазо" метра, управляющий вход которого соединен с одним из выходов блока управления, второй выход которого подключен к управляющему входу формирователя испытательного сигнала, а третий его выод подключен к одному из входов индикатора, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерений в широком динамическом и частотном диапазонах, в него введены управляемый фазовращатель, блок управления фазовращателем, запоминающий блок, элемент сравнения, переключатель, двухканальный порого.вый элемент и элемент И, при этом элемент И выходом соединен с входом формирователя испытательного сигнала, а одним из входов - с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход элемента И подключен к одному943 35Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Справочник по радиоизмерительным приборам. Под ред. В.С. Насонова, т.1. М., "Сов,радио", 19772. Труды Ч Всесоюзной конференции по радиоизмерениям. Каунас, 1971,май, т. 1, с, 65-68 (прототип),Виз выходов блока управления фазовращателем, второй выход которого соединен с управляющим входом управляемого фазовращателя, вход которого у соединен с вторым выходом двухканального измерительного преобразователя,а выходом - с вторым входом низкочастотного фазометра, выход которогочерез первый вывод переключателя сое- Ю динен с входом запоминающего блока,а через второй вывод переключателяс одним из входов элемента сравнения,второй вход которого подключен квыходу запоминающего блока и второму 1 входу индикатора, а выход элементасравнения соединен с первым входомблока управления фазовращателем,третий выход которого подключен к управляющему входу переключателя, а 36 второй вход блока управления фазовращателем соединен с четвертым выходом блока управления и с одним извходов двухканального порогового элемента, второй вход которого соединен 2 Ф с вторым входным зажимом устройства, . третий входной зажим которого подключен к третьему входу упомянутогопорогового элемента, первый выходкоторого подключен к третьему входу ЭФ. блока управления фазовращателем,авторой его выход соединен с третьимвходом двухканального измерительногопреобразователя и с четвертым входом блока управления фазовращателем.901943 Составитель Л. МурановТехред;Т.фанта Корректор,О. Би ктор Е, Папп аказ 12373/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Тираж 718НИИПИ Государстпо делан изоб035, Москва, ИПодписноеенного комитета СССРетений и открытий5, Раущская наб., д. 4/5