Устройство для измерения фазового времени задержки четырехполюсников

.Супьян621. 317, 39 (Авторское с9132, С 04торское свид3282, кл. С Скрипник и В,Я (53) (56) У 102 3,3)идетельство10/06, 198тельство С4 Р 10/06,Р936. МЕРЕНИЯ ФАЗОЧЕ ТЫРЕХПОЛЮСВО ДЛЯ И ЗАДЕРЖКИ быть использ зового времени ников с больши бретения являе цей способност ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ПНТ СССР 4448927/24-2127.06.8815.04.90; Бюл. Ф 14Винницкий политехническ(57) Изобретение може вано для измерения Фа задержки четырехполюс затуханием, Целью изо ся повышение разрешаю ЯО 3557543 измерения Фазового времени задержкичетырехполюсников с большим затуханием, Устройство содержит перестраиваемые генераторы 1 и 9 высокой частоты, балансный модулятор 2, перестраи"ваемый генератор 3 низкой частоты,частотомер 4, усилитель 5 с АРУ, исследуемый четырехполюсник 6, балансные смесители 7 и 3, элемент 10 перестройки частоты, переключатель 11,ФНЧ 12, калиброванную линию 13 задержки, переключатель 14 на два положения, усилители-ограничители 15, 19,ФНЧ 16, 18, 20, перемножитель 17, интегратор 21 и индикатор 22, Поставленная цель достигается введением калиброванной задержки на низкой частоте, а также синхронной перестройкойчастоты генераторов 3 и 9 по сигналус интегратора 21 до установки на интеграторе нулевого значения, 2 ил,Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой разрешающей способностью фазового времени задержки и фазовой постоянной четырехполюсников с большим затуханием.Целью изобретения является повыше ние разрешающей способности измерения 1 р фазового времени задержки чатырехпо" люсников с большим затуханием.На Фиг. 1 приведена структурная схема устройства для измерения Фазового времени задержки; на Фиг. 2 - 15 спектральные диаграммы напряжений в наиболее характерных узловых точках.Устройство содержит первый перестраиваемый генератор 1 высокой частоты, балансный модулятор 2, входами 2 О подключенный к выходу первого перестраиваемого генератора 1 высокой частоты и к выходу низкочастотного перестраиваемого генератора 3, к ко- торому также подключен вход цифрового 25 частотомера 4, выход балансного модулятора 2 через усилитель 5 с автома" тической регулировкой усиления подключен одНовременно на вход исследуемого четырехполюсника 6 и первый вход 30 второго балансного смесителя 7, выход исследуемого четырехполюсника 6 подключен к первому входу первого балансного смесителя 8, вторые входы балансных смесителей 7 и 8 подключены к выходам второго перестраиваемого генератора 9 высокой частоты, управляемый вход которого подключен одновременно к управляемому входу перестраиваемого генератора 3 низкой час- о тоты и к выходу элемента 10 перестройки частоты, вход которого соединен с, выходом второго однополосного переключателя 11, выход первого балансного смесителя 3 через первый фильтр д 5 12 нижних частот подключен одновременно к входу калиброванной линии 13 задержки и к первому входу первого однополосного переключателя 14 на два положения, второй вход которого подключен к выходу калиброванной линии 13 задержки, выход первого однополосного переключателя 14 на два положения через последовательно соединенные первый усилитель-ограничитель 15 и второй Фильтр 16 нижних частот подключен к первому входу перемножителя 17, выход второго балансного сме;сителя 7 через последовательно соединенные третий фильтр 18 нижних частот,второй усилитель-ограничитель 19 ичетвертый, фильтр 20 нижних частотподключен к второму входу перемножителя 17, выход которого через интегратор 21 подключен одновременно квходу второго однополосного переключателя 11 и входу индикатора 22,Устройство работает следующим образом,Высокочастотный сигналЦ, = Ц, сов(Сж + Ц), ),поступающий с выхода высокочастотного перестраиваемого генератора 1, подвергается балансной модуляции в балансном модуляторе 2 сигналом низкой частотыП (С) = Б, сов(И +Ц)д),поступающим с выхода низкочастотного перестраиваемого генератора 3, В ре" зультате балансной модуляции на выкоде балансного модулятора 2 Формируется испытательный сигнал, представленный на фиг, 2, О , который описывается выражениемб(Й) = -- -сов-Я)Е +Цв 11 Г,2р, -ц )сояЫФО)С+Ц,ЦД, (где Ч),и (1) - начальные фазовые сдвиги сигналов 01 С) и Ь),Испытательный сигнал (.1) проходит через усилитель 5 с автоматической регулировкой усиления, на выходе которого амплитуда напряжения поддержи" вается постоянной, и подается на вход исследуемого четырехполюсника 6. Выходной ослабленный сигнал исследуемого четырехполюсника б описывается выражениемЦ,И) = - - -сов М-а)(Е-(1)+КБ Пе Гл2(- Фазовое время задержки исследуемого четырехполюсника 6 на частотах Яи Я+О соответственноо.. Сигнал (2) поступает. на первый вход первого балансного смесителя 3, на второй вход которого подается сиг. нал от второго высокочастотного перестраиваемого генератора 9.1557543 соз(сд-й,)(,г = О,50 Выделенное на выходе интегратора 21 постоянное напряжение фиксируется индикатором 22.При замыкании второго однополос"5 ного переключателя 11 напряжение (10) подается на вход элемента 10 перестройки частоты, с помощью которого осуществляется синхронное изменение (уменьшение) частоты модуляции низко частотного и второго высокочастотного перестраиваемых генераторов 3 и 9 на величину Я,(фиг. 2,в,г), при которой достигается нулевое значение проинтегрированного напряжения, т.е.сов (Я- Я) )( откуда(О-Я,) , =2 п + - , (11)220 где и - целое число фазовых цикловВеличина частоты Яизмеряется цифровым частотомером 4,Затем первый однополосный переключатель 14 на два положения переключа ют во второе положение. При этом в сигнал (5) вводится калиброванная задержка Ь, значениЕ которой выбира- ется таким, чтобы дополнительный Фазовый сдвиг превышал в 5-10 раз порог 0 чувствительности по фазе индикатора нулевого. значения проинтегрированного сигнала. При этом выходной сигнал перемножителя увеличится на величину Ц (е) = -- - --- соз фа-й).КЛ БЛ г л 354-г а, аД . )2)Напряжение (12) подается через второй однополосный переключатель 11 на вход элемента 1 О перестройки час" тоты и вновь изменяет частоту модуляции Я низкочастотного и частоту вто рого высокочастотного перестраиваемых генераторов 3 и 9 на величину д 45 (Фиг. 2;д), при которой достигается нулевое значение сигнала на выходе перемножителя 17, т.е.сан(Ы-Я ) -20 6 о) О,откуда(Я-.Яг)с, -2 ЯгЬ(о= Йп + - . (13) Значецие частоты Я также измеряетсяцифровым частотомером (. 55Приравняв выражения (11) и (13),получим,.Я-й Р -Г ог ( гЗатем первый однополосный переключатель на два положения переводят в первое положение, а второй однополосный переключатель отключают и настраивают второй высокочастотный перестраиваемый генератор 9 на нижнюю боковую частотуЯ- сигнала (2). При этом выходной сигнал второго высокочастотного генератора 9 описывается выраже- нием(й) = ц, соя Я"ф с+(1, 5) где Я - начальный фазовый сдвиг сиг(нала.Аналогично можно показать, что в результате смешивания сигналов (1) и (2) с сигналом (15) во втором 7 и первом 8 балансных смесителях, их фильтрации и ограничения по амплитуде выходное напряжение интегратора будет равно 0, 1) = - "-4 -сов (Я-й) сг, (16)Кл)П,Пв БлПри замыкании второго однополосного переключателя напряжение (16) подается на вход элемента перестройки частоты и изменяет частоту модуляции Я низкочастотного 3 и частоту второго высокочастотного 9 перестраиваемых генераторов на величину й при кото( рой также достигается нулевое значение проинтегрированного напряжения, т. е откуда+р,) = 2 п + -. (17)Величина частоты )г измеряется цифровым частотомером 4.После введения калиброванной задержки Д путем перевода однополосного переключателя на два положения во второе положение выходное напряжение интегратора 21 увеличивается и изменяет частоту Я перестраиваемых( генераторов 3 и 9 на величину Я, при Которой досТигается равенствосоз М+г) "г 2 фа"д Ою откуда (Ойг)-21 гд(о= 2п + 29 .1557543 1 ОИзмерение частоты .9 также осуществляется цифровым частотомером 4,Приравняв выражения (17) и (18),получим5ф+1,) ьй ф 1+2) ср -2 Й Асс(19)Решая уравнение (19) относительнос, получаемл 2 й 26 ьо 2 Рй лл 10е а(Д Д Р Р. о фФазовую постоянную исследуемогочетырехполюсника 6 можно определитьисходя из выражений 5 л 4 кР Р лгде Р - переменная частота высокочастотного сигнала перестраи -ваемого генератора 1.Для обеспечения однозначности измерения фазового времени задержки по разности частот Р-Р и Р,-Г необходимо соблюдать следующее условие: 50 55/103 цбиое 101 )макс ф10 8(Я ) 2 ФОксгде 3 порог чувствительности пофазе индикатора нулевогозначения проинтегрированногосигнала; л1 МаКСо а, - максимальное значение фазового времени задержки исследуемого четырехполюсника начастотах 0) - й и Я+Я,Введение в предложенное решениедополнительных узлов обеспечиваетразрешающую способность + 0,25 мкс(прототип имеет разрешающую способность +1,0 мкс). Следовательно, разрешающая способность измерения фазового времени задержки увеличиваетсяв четыре раза,Формула изобретения Устройство для измерения фазовоговремени задержки четырехполюсников,содержащее перестраиваемый генераторнизкой частоты, к выходу которогоподключен цифровой частотомер, усили",тель с автоматической регулировкой 25 30 35 40 45 усиления, выходом подключенный к входной клемме для подключения исследуемого четырехполюсника, а выходнаяклемма подключена к первому входупервого балансного смесителя, к выходу которого подключен первый фильтрнижних частот, первый усилительограннчитель, выходом подключенныйчерез второй фильтр нккних частот к первому входу перемножителя, первь;йвход, второго балансного смесителяподключен к выходу усилителя с автоматической регулировкой усиления,выход второго балансного смесителячерез последовательно соединенныетретий Фильтр нижних частот, второйусилитель-органичитель и четвертыйфильтр нижних частот подключен к второму входу перемнояителя, выход которого через интегратор подключен к индикатору, и первый генератор высокойчастоты, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения разрешающей способности измерения фазовоговремени задержки четырехполюсников сбольшим затуханием, в него дополнительно введены балансный модулятор,второй высокочастотный перестраиваемый генератор, элемент перестройкичастоты, однополюсньш переключательна одно положение, однополосный переключатель на два положения и калиброванная линия задержки, причем первый высокочастотный генератор выполнен перестраиваемым, балансный модулятор входами подключен к выходу первого высокочастотного перестраиваемого генератора и к выходу перестраиваемого генератора низкой частоты, выходбалансного модулятора подключен квходу усилителя с автоматической регулировкой усиления, элемент перестройки частоты входом подключен к выходу второго однополосного переключателя, выход элемента перестройки частоты подключен одновременно к управляемым входам перестраиваемого генератора низкой частоты и второго высокочастотного перестраиваемого генератора, первый и второй выходы которогоподключены, соответственно к вторымвходам первого и второго балансныхсмесителей, первый однополосный переключатель входом подключен к выходу интегратора, калиброванная линия задержки входом подключена одновременнок выходу первого фильтра нижних час,тот и к первому входу второго однопо-.2557543 лосного переключателя на два положения, а выход калиброванной линии задержки подключен к второму входу однополосного переключателя на два положения, выходом подключенного к входу первого усилителя-ограничителя й)-Лрй) И.Катано остави Редактор Л.Веселовска х ектор Э.Лончакова,Дидык каз 717 аж 351ета по изобретенияма, Ж, Раушская на исно Н Государственного 113035, КНТ СССР коми открытиям пр д. 4/5 оскв оизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101