Устройство для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала

(51) ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(088.8 люча 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО СИГ АЛА полн низко фазов ностивызван а. Поэт ичность(57) Изо ния точн етение служит дти устройства,его массы и об повьппетакже ментов с а ройства, и 1 з.п. ф-ль уменьшенройство ма, Уст 20, сме одержит ключи 4096036/223.07.862301.88,Красноярсинение тятяжмаш"В.В.Якуни621,317,7(21) (22) (46) (71) объед "Крас (72) (53) Е ИЭОБРЕТСВИДЕТЕЛЬСТВУ 4, гетеродин 5, усилитель 6 частоты, фазовращатели 10 и /2, сумматоры 11 и 15 мощнос)итель 12 мощности, квадратор ок 19 вычитания и блоки 21 и становления сигналов. Введение 2, 7, 8 и 17, линий 14 и 18 ки и делителя 26 частоты искнеобходимость в использовании ительных смесителей, усилителя частоты, делителя мощности, ащателя на 1(/2, сумматора мощи квадратор ому ошибки, ные неидент ю этих элеалогичными элементами лностью исключаются. 1 ил1 13688Изобретение относится к высокочастотной технике и может использоваться для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала.Целью изобретения является повышение точности и уменьшение массы и объема устройства.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.10В устройстве вход 1 исследуемого сигнала соединен с первым входом третьего ключа 2, второй вход которого соединен с входом 3 опорного сигнала, а выход - с входом смесителя 4, гетеродинный вход которого соединен с выходом гетеродина 5. Выход смесителя 4 соединен с входом усилителя 6 низкой частоты, выход которого соединен с входом четвертого ключа 7, первый выход которого соединен с первым входом пятого ключа 8, а второй выход - с входом второго ключа 9. Первый выход ключа 9 соединен с входом второго фазовра щателя 10 на Л/2, выход которого соединен с первым входом второго сумматора 11 мощности, второй вход которого соединен с вторым выходом ключа 9. Выход сумматора 11 мощности соединен с вторым входом ключа 8, выход которого соединен с входом делителя 12 мощности, первый выход которого соединен с входом первого фазовращателя 13 на Д 2, Выход фазоГ 35 вращателя 13 на )/2 соединен с входом первой линии 14 задержки, выход которой соединен с первым входом первого сумматора 15 мощности, второй вход которого соединен с вторым вы ходом делителя 12 мощности, Выход сумматора 15 мощности соединен с входом квадратора 16, выход которого соединен с входом шестого ключа 17, второй выход которого соединен с входом второй линии 18 задержки, выход которой соединен с вторым входом блока 19 вычитания, первый вход которого соединен с первым выходом ключа 17. Выход блока 19 вычитания соединен с входом первого ключа 20, первый вьжод которого соединен с входом первого блока 21 восстановления сигналов, а второй выход - с входом второго блока 22 восстановления сигналов. Выходы первого 21 и второго 22 блоков восстановления сигналов соответственно соединены с первым 23 и вторым 24 выходами устройства. 172Управляющие входы ключей 9 и 20 соединены с выходом импульсного генератора 25, Управляющие входы ключей 2, 7, 8 и 17 соединены с выходом делителя 26 частоты, вход которого соединен с выходом импульсного генератора 25.Устройство работает следующим образом.С выхода импульсного генератора 25 импульсные сигналы длительности лпоступают на управляющие входы ключей 9 и 20, а также на вход делителя 26 частоты, на выходе которого формируются импульсные сигналы длительности ЬЛ ь, где коэффициент деления делителя 26 частоты Р 2. С выхода делителя 26 частоты импульсные сигналы длительности л Т, поступают на управляющие входы ключей 2, 7, 8 и 17,На вход 1 исследуемого сигнала поступает исследуемый сигнал е час тоты и 1 с неизвестными амплитудой А(Т) и фазой 9 (Т)г А(С)а на вход 3 опорного сигнала поступает опорный сигнал е частоты с известными амплитудой В = В = - сапам и фазой М (С) = М = сопяте= В еКлюч 2 под управлением импульсных сигналов длительности с, поступающих на его управляюший вход, попеременно коммутируют сигналы е 5 и е , на свой выход. С выхода ключа 2 ди кретине сигналы е и е, попеременно поступают на смеситель 4, на гетеродинный вход которого поступает сигнал гетеродина 5. В смесителе 4 дискретные сигналы е . и епопеременно преобразуются в дискретныенизкочастотные сигналы е 5 я см и вя мбэсм частоты. С выхода смегителя 4 дискретные сигналы е , и е, попеременно поступают на усилитель 6 низкой частоты, где усиливаются. Таким образом, на выходе усилителя 6 низкой частоты устанавливаются дискретные сигналы - исследуемые е и опор"5 Яный ее = 1 сА(С,2 Хгп + с,с)ъ: огде 1 с = 1 с1 с 2,коэффициент передачи смеси 10теля 4;коэффициент передачи усили 1теля б низкой частоты.Сигналы е, и е поступают на15 вход ключа 7, который под управлением импульсных сигналов длительности а, поступающих на его управляющий вход, попеременно коммутирует эти сигналы на первый и второй выходы соответственно.С второго выхода ключа 7 сигнал е поступает на вход ключа 9, которыи под управлением импульсных сигналов длительности с , поступающих на его управляющий вход, попеременно коммутирует этот сигнал на первый и второй выходы. Таким образом, на первом и втором выходах ключа 9 с учетом выражения (2) устанавливаются30 дискретные сигналы е и е соотгд, ГЯ 2 ветственно 17 4ти с учетом выражения (5) устанавливается сигнал(б)Я5 2 Якоторый поступает на второй вход ключа 8, на первый вход которого с первого выхода ключа 7 поступает сигнал еКлюч 8 под управлением импульсных сигналов длительности д , поступающих на его управляющий вход, попереФменно коммутирует сигналы е и е на выход. Последние поперемейно поступают на вход делителя 12 мощности, где поровну делятся и поступают на первый и второй выходы.В моменты времени 2 аш + а , где ш = О,+1,2.2,+3, на первом и втором выходах делителя 12 мощности соответственно устанавливаются сигналыыС первого выхода делителя 12 мощности сигнал ез, поступает на вход фазовращателя 13 на М /2, где меняет свою фазу на /2, Таким образом, на выходе фаэовращателя 13 на 1)/2 с учетом выражения (7) устанавливается сигнале э = -е = -1 - (8) Ы, , 5 Яс,В(2 ееи,2 е ееи,)(2 сп +)которые соответственно поступают на вход фазовращателя 10 на Г/2 и второй вход сумматора 11.В фазовращателе 10 на) /2 сигнал е меняет свою фазу на 1/2,15Таким образом, на выходе фаэовращателя 10 на Т /2 устанавливается сигнал(5)который поступает на первый входвторого сумматора 11 мощности.В сумматоре 11 мощности сигналые и е , складываются, Таким об.йразом, на выходе сумматора 11 мощноскоторый поступает на вход линии 14 задержки. В последней сигнал еЬ 5 задерживается на время а . Таким образом, на выходе линии 14 задержки, с учетом выражения (8) устанавливается сигнал 45 е я ( - д)еЯ5 Я ЛЪ 1 50 1 сей 3 )А(,2 а гп + д ) 1 - МИ,2 д)а 9) = -за -дгА(,2 аш) е3 - 2 аш),который поступает на первый вход сумматора 15 мощности, на второй вход которого с второго выхода делителя 12 мощности с учетом выражения (7) поступает сигнал+ дс)Д ф - 21 цпД, тт(1,2 ь гп ьц) Яе - (где тп + д т) В моменты времени гьсв, где тп = = 0,1,+ 2,3, на первом и втором выходах делителя 12 мощности соответственно устанавливаются сигналы С первого выхода делителя 12 мощности сигнал ес, поступает на вход фаэовращателя 13 на Ъ /2, где меняет 15 свою фазу на 3 /2. Таким образом, на выходе фаэовращателя 13 на а/2 с учетом выражения (11) устанавливается сигнал 1е= -е = -1 , (12)е.д который поступает на вход линии 14задержки. В последней сигнал ег Ч 25ГР.задерживается на время дС, Такимобразом, на выходе линии 14 задержкис учетом выражений (12), (6), (3)и (4) устанавливается сигнал 30е(с+И )еЕЯ йм 2 гкоторый поступает на первый вход сумматора 15 мощности, на второй входкоторого с второго выхода делителя12 мощности с учетом выражения (11)поступает сигнал ООЪ6= ДВ(где,2 + 55Ь-Ф : Мт ац1 21+, )(2 Мв,гп) е Зт.-2,ев 1 8(й - гп) . В сумматоре 15 мощности сигналы,поступающие на его первый и второйвходы, суммируются. Таким образом,на выходе сумматора 15 мощности вмоменты времени 2 ЬТ в + аТ, гдецв = О,+1,2,+3 устанавливаетсясигнал е е - + езйо га л 1а в моменты времени гдтцг - сигнал С выхода сумматора 15 мощностисигналы етс и е с поступают найС 1вход квадратора 16, где возводятся вквадрат.С выхода квадратора 16 сигналые п(гдСв + д С, 2 п + ),е (2 дсв + д с, 2 с,р), стд(гдсв,га,п + с), е (2 ьсв, 2.п) поступают на вход ключа 17.Ключ 17 под управлением импульсныхсигналов длительности дС 4, поступающих на его вход, коммутирует сигналые (2 Мв, 2 сп) и е ,(гат.в,2 й + ц ) на первый выход, а сигналы е то(2 Юцв + д сц,гп), е якв"(гьсв +а,гп + 1 ) - на второйвыход, Со стороны выхора ключа 17сигналы е(где,р + ь ,2 п) итткпе, й(гдтп + ь ,гп +с,) поступают йа вход линии 18 эарержки, грезадерживаются на время д с . Такимобразом, на выходе линии 18 эарержкиустанавливаются сигналы еэ л (гдев, гцп) = е (гаеров+Яке+ д т) -И "чп э (17 леттлз 1 (где, п 1, (2, и + ) = (18) е, кп (гас в +де)-М,2 тп+ сц),которые поступают на второй вход блока 19 вычитания, на первый вход которого с первого выхода ключа 17 поступают сигналы е д (2 ьтв,г.цп) и е (2 Мвтп,2 сп + ц) . В блоке 19/ вычитания в мсмент времени 2 где и = О+1213 выли сигналы е, (2 л щ,2 с и)ч (2 лттп2 Т и), Ра выходе бло вычитания в моменты времени П таютсяЯкК ка 1", 2)п устанавливается сигнал е (2 лтгп 2 сп) = е (2 дСгп2 сп) - е (26 т,2 г и)= -2 ко(ТМ,пт) Я(ссп) кА(С 2 мтп 2 сп) В(2 Ьетп 2 сп)совам(2 ЛетпК) - Ч(а р 1 (т)3ст =- агсср- 1 8+2 оп,1 (т) ф где гп = О 1, -2+311 о сравнению с известным устрой ством, в котором формирование двухнизкочастотных сигналов Ь, и еосуществляется с помощью двух смесителей и двух усилителей низкой частоты, а Формирование двух выходных 20 сигналов 1,(с) и 1(Т) - с помоптьюдвух делителей мощности, двух фаэовращателей ца 1 Т/2 двух сумматоровмощности и двух квадраторов, в предлагаемом формирование двух циэкочас тотных сигналов е и слз осуществлюасяс.тся с помощью сме-.цте.ля 4 и усилителя 6 а формирование двух выходных сигналов 1;(Г 1 н 1,2(с) - спомс щью одного делителя 12 мощности, ВО одного фазовращателя 13 на ц /2, одного умматора 15 мощности одногоквадратора 16. В результате ошибка,вызванная неидентичцостью двух смесцпе,тей, двух усилителей цгэкой частоты, двух делителей мощности, двух з,1вфаэоврашателей ца и /., двух сумматоровв мощгости и двух квадраторов, полостью исключается. Вме то смесите.гя, усилителя низкой частоты, де.ти 4 т, толя мощности, фазовращателя ца г/2,сумматора мощности и квадратора, используемых в известном устройстве, впредлагаемом используются делитель26 частоты, четыре ключа 2,7,8 и 17,две линии 14 и 18 задержки. Б результат масса и отнем устрсиства а в моменты времени 2 с г. + Г - сигчнал е, (2 лгп,2 сп+с) = естли"- т (.-2 лт тп) с 2 1 сл= а- (2 сп+ с ) АГ2 лт,тп2 т. + с)В(2 лТтп 2 сп+с) згп Ю 2 лТгп21 с,п+с,) - Ч (2 лс, гп,г тт +сс, )1,С выхода блока 19 вычитания огналы е т(2 ДС тп,2 сп) и е 1 ь(2 Лтгп, 2 сп +:,. ) поступают на вход ключа 20, который под управлением и."лульсных сигналов длительности 1 , поступающих на его управ:гяюший вход, попеременцо коммутирует зти сигналы на первый и второй выходы соответс твенно. С первого выхода ключа 20 сигнал е т (2 лтчтп 2 сч и) поступает на вход блока 21 восстановления сигналов, где из дискретного сигнала преобразуется в аналоговый сигнал частоты й 1 (г) = -21 с А(т) В сов 1 ст(с) - Ц(1,С второго ыхола ключа 20 сигнале (26 стп2 с п +с ст ) поступает та вход блока 22 осстацовлеция сигна." уменьшаются формула г,зобрс:теля нала, содержащее входы для подключения исследуемого и опорс гс сигцат (г 1=21 сА(т) В ззп 1 сг(т) -оС выхода первого блока 21 восстафнолоция сигналов сигнал 1 (с, посту пает ца петрвый вьгход 23 устройства, а с выхода второго блока 22 воссталов, смеситель гетеродшцый ходкоторого соединен с выходом гетеролина, а выход - с входом усилителянизкой частоты, делителт мощностипепвый выход которогс сок л си г ло где иэ гпскретцого сигнала преобраэус тсяаналоговый сигнал часто. Устройство для измерения ампты с литуды и фазы высокочастс тцого сиг10 368817 соединены с выходом импульсного генератора, а выходы первого и второгоблоков восстановления сигналов соответственно соединены с первым ивторым выходами устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшениямассы и объема устройства, в неговведены четыре ключа, две линии задержки и делитель частоты, причемвход для подключения исследуемогосигнала соединен с первым входомтретьего ключа, второй вход которого Составитель А,ЗаборняТехред И.Попович Корректор М.Лемчик Редактор И.Шулла Заказ 288/48 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Моска, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 9 1 входом первого фазовращателя на й /2, а второй выход - с вторым входом первого сумматора мощности, выход которого соединен с входом квадратора, блок вычитания, выход которого соединен с входом первого ключа, первый выход которого соединен с входом первого блока восстановления сигнала, а второй выход - с входом второго блока восстановления сигналов, второй ключ, первый выход которого соединен с входом второго фазовращателя на 3/2, а второй выход с вторым входом второго сумматора мощности, выход второго фазовращателя на 3 /2 соединен с первым входом второго сумматора мощности, причем управляющие входы первого и второго ключей соединен с входом для подключенияопорного сигнала, а выход - с входомсмесителя, выход усилителя низкойчастоты соединен с входом четвертогоключа, первый выход которого соединен с первым входом пятого ключа, авторой выход - с входом второго ключа, второй вход пятого ключа кото О рого соединен с выходом второго сумматора мощности, а выход - с входомделителя мощности, выход первого фазовращателя на %ф/2 соединен с входом первой линии задержки, выход ко торой соединен с первым входом первого сумматора мощности, выход квадратора соединен с входом шестогоключа, первый выход которого соединен с первым входом блока вычитания, 2 О а второй выход - с входом второй линии задержки, выход которой соединенс вторым входом блока вычитания, причем управляющие входы третьего, четвертого, пятого, шестого ключей сое динены с выходом делителя частоты,вход которого соединен с выходом импульсного генератора. 2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве устройства восстановления сигналов используются фильтры низких частот.