Способ поверки высокочастотных калибраторов фазы

,1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ БйБА Ъ СЕЫ пове 3946224/24-211 ,08.8523.03.87.Бюл. В 11С,А,Кравченко и.И.Х,Иох621,317,7 (088,8) ие воз и высо сть,ЫСОКОЧАСТОТНЫХ 4) ПОСОБ ПОВЕРКИАТОРОВ ФАЗЫзобретение отним измерениям еряе"КАЛИИ ится к электможет быть с риче ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ использовано для аттестации и ки высокочастотных фазозадающ ройств. Целью изобретения явл повышение точности и обеспече можности автоматической повер кочастотных калибраторов фазы вым фазометром, имеющим погре примерно равную погрешности и мого калибратора, при полной тизации процесса поверки, Сущ129 предложенного способа заключается вследующем, Высокочастотный контрольный сигнал преобразуют в низкочастотный, Формируют из него два сигналатипа меандр. Устанавливают первыйиз М-фазовых сдвигов контрольногосигнала и оставляют его постояннымпри Изменении фазовых состоянийсформированных меандров, проводя приэтом измерения суммарного фазовогосдвига, Таким же образом производятизмерения до последнего М-значенияфазового сдвига. Из полученного массива результатов измерений формируют матрицу размером М х К (где Ксостояния калибратора). Погрешностьаттестуемого калибратора фазы опре 8680 деляют как частное суммы модулей отклонений от среднего значения погрешностей по К вертикальным столбцам и М строк, а погрешность фазометра как частное суммы того же повсем М горизонтальным строкам иК столбцов. Устройство для реализации способа содержит генератор 1,поверяемый калибратор 2 фазы, низкочастотный цифровой фазометр 3, управляемый делитель 4 частоты, преобразователи 5, 6 частоты, фильтры 7,8 нижних частот, программируемыесинтезаторы 9,10 частоты, интерфейсный блок 11, электронно-вычислительную машину 2, цифропечатающую машину 13, дисплей 14, 2 ил. 1 табл.Изобретение относится к электри-"ческим измерениям, а именно к фазовым измерениям между двумя электрическими напряжениями, и может бытьиспользовано для аттестации и поверки высокочастотных фазозадающих устройств (калибраторов фазы),Цель изобретения - повышение точности и обеспечение возможности. автоматической поверки высокочастотных 0калибраторов фазы цифровым фазометром, имеющим погрешность примерноравную погрешности поверяемого калибратора, при полной автоматизации процесса поверки эа счет использованиямеандров как опоры при поверке калибратора по равноточному фазометру,На фиг, приведены диаграммы,поясняющие способ поверки высокочастотных калибраторов фазы: принциппреобразования частот и фаз (а) ифазовые состояния синусоидальныхсигналов калибратора фазы и меандров(б); на фиг.2 - структурная схемаустройства, реализующего способ.В таблице приведены суммарныезначения фазовых состояний сигналовкалибратора фазы и меандра.Устройство содержит опорный генератор 1 (ОГ), поверяемый программируемый высокочастотный калибратор 2фазы (ПКФ), низкочастотный цифровойфазометр 3 (НЦФ), управляемый дели 2тель 4 частоты (УДЧ), два преобразователя 5 и 6 частоты (ПЧ), два фильтра 7 и 8 нижних частот (ФНЧ), два программируемых синтезатора 9 и 10 частоты (СЧ), интерфейсный блок 11 (ИБ), электронно-вычислительную машину 12 (ЗВМ), цифропечатающую машину 13 (ЦПМ), дисплей 14. При этом выходы ПКФ 2 связаны через ПЧ 5 и 6 и ФНЧ 7 и 8 с. входами НЦФ 3, входы СЧ 9 и 10 соединены с ОГ 1, их выходы - соответственно с входом внеш- ней синхронизации ПКФ 2 и с входом УДЧ 4, два выхода которого соединены с вторыми входами ПЧ 5 и 6, ИБ 1 кодовыми линиями управления связан с ПКФ 2 и УДЧ 4, СЧ 9 и О, ЦПМ 13, а кодовой линией ввода информации - с выходом НЦФ 3 непосредственно и двунаправленной линией связи - с ЭВМ 2 и дисплеем 14. Способ реализуется с помощью устройства следующим образом,ОГ 1 синхронизирует работу СЧ 9 и 10. От СЧ 9 сигнал частотой Е например 120 МГц, поступает на синхрониэирующий вход ПКФ 2. С выходов ПКФ 2 синусоидальные сигналы частотой Гк = 10 МГцпоступают к Вх.1 ПЧ 5 и 6, к входам Вх,2 которых от УДЧ 4 поступают меандры (прямоугольные сигналы со3 298 скважностью 2) с частотой У. =- Г - Я, где 1 - низкая частота, при которой.точность измерения фазометра наивысшая, равной, например, 9,999 МГц. С выходов ФНЧ 7 и 8 сигналы частотой 1 кГц поступают на входы НЦФ 3, Коэффициент деления (п) УДЧ может быть различным, но кратйым 360. Однако целесообразно для упрощения, чтобы он был равен коэффициенту деления ПКФ. В случае, если п = 12, на вход УДЧ от синтезатора должен поступать сигнал с частотой Го119,988 МГц (9,999 х 12) . При других частотах сигналов на выходе ПКФ СЧ 10 согласует частотный уровень сигналов с УДЧ и с ПКФ так, что раэностная частота й,= Г - й находится в диапазоне частот от 1 до 10 кГц, где фазометр имеет высо кую точность 0,03На диаграммах фиг,1 а) в круге 1 показано, что на частоте й калибратора фазы устанавливаются фаэовые состояния (1 синусоидальных сигналов 2 ПКФ, изменяющиеся от у, до учерез б 80 на время измерительного цикла оставляют постоянным. Например, для первого измерительного цикла фазовоесостояние сигналов ПКФ - устанавливают начальное состояние фазы ме андров 6, и "прокручивают" фазовыесостояния меандров от и, до Оц, измеряя их фазометром и записывая результаты измерений с помощью ЭВМ в вертикальные столбцы таблицы, Для второго измерительного цикла устанавливают фазовое состояние сигналовПКФ, равное, затем устанавливаютначальное фазовое состояние меандров,но в обратном направлении, т,е. Вщ(фиг.16) . И так далее, для К-го измерительного цикла устанавливают фазовое состояние сигналов ПКФ равноеначальное состояние фазы меандровравное 9 и "прокручивают" фазовыесостояния меандров от 6 до дц почасовой стрелке, измеряя их фазометром. В результате этого в программеЗВМ записываются вначале фазовое состояние сигналов ПКФ, равное , , и"прокрутка" фазовых состояний меандра от О, до 6 ц через приращение2 Т- (левый вертикальный столбец табМлицы) . Фазовый сдвиг измеряется циф ровым фазометром (можно с обнулениемпоказаний фазометра, можно без обнуления - это не влияет на определениепогрешности фазометра и калибратора).Далее на калибраторе устанавливаютследующее фазовое состояние сигналов2 лчерез приращение -- и вновь осуКществляют "прокрутку" фазовых состояний меандров по часовой стрелке, ноиз положения 0, а не 6 ( второйвертикальный столбец таблицы, то жеповторяется для всех других фазовыхсостояний сигналов ПКФ, т.е. дляЧзф 1 Чк через приращения -- где М - дискМретное значение фазы меандра), и используют их как гетеродинные сигналы при преобразовании частоты. Частоты У. и Е могут меняться, но так,что Г - Г = (т. сопв)УменВ связи с тем, что меандры имеют 45высокую крутизну, фазовый сдвигмежду ними имеет минимальную погрешность,"что позволяет использовать ихв качестве "арбитра" при поверкемеры по измерителю с точностью примерно равной точности меры, если использовать метод разделения погрешностей. На круговой диаграмме (фиг.б) по казаны направления изменения фазовых состояний круг - для фазовых состоянийсигналов ПКФ и многоугольник - для фазовых состояний 6; ме 2 Тприращение , где К - дискретное значение фазы. В круге 11 показано преобразование частоты Г в постоянную низкую частоту Г,находящуюся в диапазоне частот фаэометра с наименьшей погрешностью измерения, с помощью того, что формируют два меандра на частоте Гд с фазовыми состояниями, изменяющимися от 6, до 9 андров . Направление установки на/чальньгх фазовых состояний меандров показано стрелкой А.Фазовые состояния сигналов ПКФПо горизонтальным строкам таблицы, т.е. по линии фазометра, за основу берется одинаковое показаниефазометра. Так во всей первой строкепоказание фаэометра ф включающее всебя значение и погрешность углафазового сдвига, во второй строкев третьей строке (р , в -йстроке ( в Мстроке (.1298680бзначения погрешности по всем К столбцам, деленная на число строк М. Складывая значения угла фазового сдвига по строкам, получают К-кратные значения угла фазового ,сдвига 1 УФС 1 и погрешностей фазометра, т,е, Кс К у, , К ц ,К рКцмПутем нахождения среднего значения погрешности и отклонений относительно него получают значение погрешности фаэометра-6 ма с - максимальное отрицательное отклонение от 15 где среднего значения погрешности по всемстрокам;1 -6 макс- максимальное положительное отклонение от среднего значения погрешностипо всем строкам;К - число столбцов.Аналогично, складывая углы фазового сдвига по столбцам, получают 25 М-кратные значения УФС и погрешностей калибратора фазы, т.е. И(у МЧЩ, М 1, Путем нахождения среднего значения погрешности и отклонений относительно него получают ЗО значение погрешности калибратора фазы среднего значения погрешности по всем столбцам; 406- максимальное положительное отклонение от среднего значения погрешности по всем столбцам;М - число строк. 45Таким образом, погрешность фаэометра при проверке определяется как сумма абсолютных значений максимального отрицательного и максимального положительного отклонений от сред него значения погрешности по всем М строкам, деленная на число столбцов К. Погрешность калибратора при поверке определяется как сумма абсолютных значений максимального от Ч Кмакс " амоко где -6 м- максимальное отрицательное отклонение от рицательного и максимального полокительного отклонений от среднего Формула изобретения Способ поверки высокочастотных калибраторов фазы, заключающийся в измерении фазовых сдвигов и сравнении измеренных значений при различных значениях амплитуды и частоты высокочастотного сигнала, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше-ния точности и автоматизации процесса измерения, высокочастотный контрольный сигнал преобразуют в низкочастотный сигнал, формируют из него дна сигнала типа меандр, устанавливают первый из М-фазовых сдвигов контрольного сигнала, оставляют его постоянным при изменении фазовых состояний, сформированных меандров калибровочного сигнала от первого до последнего возможного, проводя при этом измерения суммарного фазового сдвига, зэ.тем производят установку второй из М-фазовых сдвигов контрольного сигнала и операции изменения суммирования и измерения фазовых сдвигов состояний калиброванных сигналов повторяют, таким же образом производят измерения сигналов до последнего М значения фазового сдвига и вновь повторяя измерения фазовых сдвигов при измерении контрольного сигнала от М значения к первому значению фазового сдвига контрольного сигнала, повторяя указанные операции по всем К состояниям сигналов калибратора и М состояниям меандров из полученного массива результатов измерений производят разделение погрешностей калибратора фазы по К вертикальным столбцам и измеритель-. ного блока по М горизонтальным столбцам, при этом погрешность аттестуемого калибратора фазы определяют как сумму абсолютных значений максимальных отрицательного и положительного отклонений от среднего значения погрешностей по К вертикальным столбцам деленную на М строк, а погрешность фазометра определяют как сумму абсолютных значений максимальных отрицательного и положительного отклонений от среднего значения погрешности по всем горизонтальным строкам,деленную на К столбцов.