Способ измерения электрической длины линии и устройство для его осуществления

СОЮЗ СС 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 1)5 Н 04 В 3/4 ЕТЕНИЯ ИСАНИ Н АВТОРСКОМ ТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНВЦТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(56) Авторское свидетельство СССР Ф 786021, кл, Н 04 В 3/46, 1978, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДЛИНЫ ЛИНИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ.ЯО Л 579004 заключается в измерении электрическойдлины линии путем учета режима короткого замыкания и холостого хода кото 1рые создаются за счет манипуляциинагрузки поочередно с частотой Й,что позволяет обеспечить поставленную цель, Устройство, реализующееданный способ, содержит генератор 1,ответвитель 2, клавиатуру 3; блок 4манипуляции, индикатор 8, аналогоцифровой преобразователь 9, вычислитель 10, блок 11 выделения амплитудымодуляции стоячей волны, 2 с.и1 э,п.ф-лы, 6 ил,Йзобретение относится к техникеэлектросвязи и может использоватьсядля точного измерения электрическойдлины и времени задержки одномодовыхпротяженных трактов передачи сигнала,5Цель изобретения - повышение точности измерения,На фнг, 1 представлено 1 раепределение амплитуды стоячей волны в линиибез затухания; на фиг, 2 - то же,с затуханием; на фиг. 3 - зависимостьамплитуды мрдуляции стоячей волны отрасстояния для линии с затуханиемна фиг, 4 - зависимость амплитудымодуляции стоячей волны в точке измерения от частоты зондирующего сигнала; на фиг, 5 - структурная электрическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг 6 вариант выполнения блока выделенияамплитуды модуляции стоячей волны,УСтройство для измерения электрической длины линии (фиг, 5) содержитгенератор 1 синусоидального сигнала,ответвитель 2, клавиатуру 3, блок 4манипуляции состоящий из управляемой нагрузки 5, модулятора 6 и кварцевого генератора 7, индикатор 8,аналого"цифровой преобразователь 9вычислитель 10 блок 11 выделенияамплитуды модуляции стоячей воли;показана также измеряемая линия 12,Блок 11 выделения амплитуды модуляции стоячей волны содержит (фиг, 6)амплитудный детектор 13, преселектор3514 частоты, управляемый усилитель 15фильтр 16, двухсторонний ограничитель17 и выпрямитель 18,Рассмотрим линию передачи без зату-хания, в которой распространяются колебания с длиной волны , а на выходекоторой за счет манипуляции нагрузкипоочередно с частотой Я создаются ре жимы короткого замыкания. (КЗ) и холостого хода (ХХ), Две картины стоячейволны в измеряемой линии, соответствующие этим двум режимам на выходе,представлены на фиг, 1, Амплитудастоячей волны в произвольной точке ли 50нии будет меняться,с частотой Я, т,е,возникает модуляция амплитуды стоячейволны, величина которой зависит отрасстояния до управляемой нагрузки,Существенным является то, что существуют точки, в которых амплитуда моду- 55ляции стоячей волны Ч 1 равна нулю икоторые условно можно йазвать нулямимодуляции амплитуды стоячей волны,Расстояние от управляемой нагрузки доэтих точек определяется:1 Л1=(п+ - ) , где п=0,1,2 ,2Для измеряемой линии без затуханияс согласованным входом максимальнаявеличина амплитуды стоячей волны будет составлятьЧ . =27жй мам. - ДВ случае измеряемой линии с затуханиями амплитуды падаощей 7, отраженной У и стоячей волн будут зависеть от расстояния 1 до нагрузки ли-:нии как показано на фиг, 2. С ростомрасстояния 1 узлы стоячей волны становятся слабо выраженными иэ-эа уменьшения глубины и расплывания; минимумовстоячей волны, но положение экстремумов сохраняется, Так как изменения амплитуды стоячей волны и формы экстремумов с ростом расстояния происходятодинаково для обоих режимов (ХХ,и КЗ)на выходе измеряемой линии, то поло"жение нулей модуляции не зависит отзатухания в измеряемой линии, К этому же результату приводит математический анализ векторных диаграмм падающей и отраженной волн разной амплитуды, Зависимость амплитуды модуляциистоячей волны от расстояния для измеряемой линии с затуханием представлена на фиг, 3,Увеличение (уменьшение) частотызойдирующего сигнала вызывает сжатие(растяжение) картины стоячей волны визмеряемой линии, что приводит к изменению амплитуды модуляции стоячейволны в точке измерения на входе измеряемой линии, как это представленона фиг, 4. Измерял амплитуду модуляции стоячей волны Ч ди изменяя частоту зондирующего сигнала в выбранныхпределах (Р, Г,), определяют частоты фф ф ф при оры в точкеизмерения находится один из нулей модуляции амплитуды стоячей волны,Вычисление электрической длины основано на следующих соображениях, Если на некоторых частотах Еи.(Г) Г ),которым соответствуют длины волн влинии 1, и В в точке измерения находятся нули модуляции амплитуды стоя;чей волны, то геометрическая длина лиии 1 может быть записанаАмплитудный детектор 13 блока 11,фиг. 6) выделяет огибающую высоко"частотных колебаний частоты Г;, поступающих на его вход, преселектор 14частоты осуществляет предварительнуюфильтрацию колебаний частоты Я изсигнала амппитудного.детектора 13. Выделенный сигнал усиливается управляемам усилителем 15, коэффициент передачи которого устанавливается в начале измерений в виде кода вычислителем10, Фильтр 16 частоты й осуществляетокончательную фильтрацию сигнала,двухсторонний ограничитель 17 поэво"ляет избежать неоднозначности измерения 7 д из-за превышения максимальноговходного напряжения АЦП 9, Выпрямитель 18 формирует из сигнала частотыЙ постоянное напряжение Чд, пропорциональное амплитуде входного сигнала,Полоса фильтра 16 определяет полосу пропускания блока 11, а следовательно и отношение сигнал/шум на еговыходе, Так как полезная информация 25заключена не в фазе, а в амплитудевходного сигнала, то принципиальныхограничений на повышение добротности фильтра 16 нет,30 Формула изобретений1. Способ измерения электрической длины линии, заключающийся в подаче на вход линии гармонического сигнала, определении на входе линии экстремума стоячей волны и вычислении электрической длины линии, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точно ти измерения, перед определением на входе линии экстремума стоячей 40 волны модулируют амплитуду стоячей волны путем изменения с частотой Й условий отражения гармонического зондирующего сигнала от выхода измеряемой линии за счет создания режимов короткого замыкания и холостого хода, измеряют амплитуду модуляции стоячей волны на входе линии, изменяют частоту гармонического зондирующего сигнала и измеряют ее при нулевом значенииамплитуды модуляции стоячей волны навходе линии.2, Устройство для измерения электрической длины линии, содержащее генератор синусоидального сигнала, индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерения, введены вычислитель, первыйвыход которого соединен с управляющимвходом генератора синусоидапьного сигнала, последовательно соединенные ответвитель, вход которого соединен свыходом генератора синусоидальногосигнала, блок выделения амплитуды модуляции стоячей волны, управляющийвход которого соединен с вторым выходом вычислителя и аналого-цифровойпреобразователь, тактовый вход и выходкоторого соединен соответственно стретьим выходом и входом вычислителя,четвертый выход которого соединен свходом индикатора, клавиатура, входвыход которой соединен с входом-выходом вычислителя, второй выход ответвителя является входом измеряемой линии, блОк манипулЯции, состОЯщий изуправляемой нагрузки, подключенной .кизмеряемой линии, и последовательносоединенных кварцевого генератора имодулятора, выход которого подключенк управляющему входу управляемой нагрузки,3, Устройство по и, 2, О т л и ч аю щ е е с я тем, что блок выделенияамплитуды модуляции стоячей волны содержит последовательно соединенные амплитудный детектор, вход которого является входом блока выделения амлитуды модуляции стоячей волны, преселектор частоты, управляемый усилитель,второй вход которого является управляющим входом блока выделения амплитуды модуляции стоячей волны, фильтр,двухсторонний ограничитель и выпрямитель, выход которого является выходомблока выделения амплитуды модуляциистоячей волны,1570004 Составитель Е,Голуб Н,Яцола Техрец П,Серд 1 окова Корректор В, Реда ВНИИП Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 аз 459И Государственного113035 Тир оьж оск 529 Подгисноета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССРЖ, Раушская наб., д 4/5