Способ измерения фазового набега четырехполюсников и устройство для его осуществления

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО НАБЕГА ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ысокоч ге пакет ния отно Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фаэометрии, и может быть использовано для измерения набега фазы пассивных четырехполюсников, в особенности, имеющих большое ослабление в полосе про-пускания, например фильтров, фазовых корректоров, согласующих устройств; ослабителей и т.д., а также для измерения тех физических свойств материалов и веществ, изменение которых свя 10 зано с набегом фазы в образце контролируемого материала или вещества.Известен способ измерения фазовых углов, вносимых четырехполюсником,35 согласно которому входной сигнал четырехполюсника создают из двух поочередно действующих пакетов напряжений, из которых один - низкой фиксированной частоты, а другой -20 переменной частоты, изменяющейся в полосе пропускания контролируемого четырехполюсника. Информация онабеге фазы содержится в фазовом сдвиастотного колебально пакета низкочасто ного, которые в одинаковой мере ослабляются контролируемым четырехполюсником 1 1.Недостатком известного способа является снижение точности измерения при больших ослаблениях контролируемого четырехполюсника.Известен также способ измерения фазовых набегов, который основан на трехкратном преобразовании частот с коммутацией сравниваемых по фазе сигналов в одном из каналов, по которому фазовые сдвиги сигналов переменной частоты переносятся на фиксированную низкую частоту, на которой проводят фазовые измерения 21Недостатком известного способа и устройства, его реализующего,является снижение точности измерения при большом ослаблении контролируемого четырехполюсника. Это объясняет ся тем, что на входы смесителей по885919шунтированный ключом, присоединенко второму входу второго смесителя,выход которого через последовательно соединенные первый избирательныйусилитель и ограничитель подсоединен ко второму входу Фазового детектора, выход которого через второйизбирательный усилитель соединенс одним из входов фазочувствитель 10 ного выпрямителя, второй вход которого присоединен к выходу низкочастотного управляемого генератора, авыход - ко входу индикатора.Устройство для осуществления способа представлено на чертеже.Устройство содержит первый и второй генераторы 1 и 2 радиочастот,первый смеситель 3, фильтры 4 и 5. верхних и нижних частот, первый 6 ивторой 7 фазовращатели, автоматическийпереключатель 8, низкочастотный управляемый генератор 9, контролируемыйчетырехполюсник 10, ключ 1, второйсмеситель 12, первый избирательный а 25 усилитель 13, амплитудный ограничитель 14, фазовый детектор 15, второйизбирательный усилитель 16, Фазочувствительный выпрямитель 17 и индикатор 8.Способ измерения фазового набега. четырехполюсииков осуществляетсяследующим образом.Иэ двух сигналов О и О ,каждыйиз которых имеет переменную частотуЭ 5Ю,1 и и)в диапазоне радиочастотО = Ощ соз (щ 1 + Ч)О = Ощ соэ (цй +Ч)с амплитудами О Ощи началЬнымифазаЧи ЧХ образу т путем бала40 сного смешивания сигнал вида ступают сигналы со входа и выхода контролируемого четырехполюсника, т.е. с большим динамическим диапазоном. Поэтому уже при первом,преобразовании частоты возникают амплитудно-фазовые погрешности, квторые, сохраняются при последующих преобразованиях и присутствуют в выходном сигнале Фазового детектора,Цель изобретения - повышение точности.Поставленная цель достигается тем,что в способе измерения фазового набега четырехполюсников,заключающемся в воздействии на контролируемый четырехполюсник испытательными сигналами двух разных частот, переносе ослабленных сигналов на одну частоту с использованием вспомога- тельного сигнала, сравнении их фаз с опорным сигналом и определении фазового набега по разности результато сравнения, частоты испытательных сиг налов выбирают равными соответственно разности и сумме частот двух сиги лов, в качестве одного из которых используют вспомогательный сигнал, в качестве другого - опорный сигнал, а начальную фазу испытательного сигнала разностной частоты вначале рабочего диапазона компенсируют,Устройство для осуществления пред лагаемого способа, содержащее первый и второй смесители, автоматический переключатель, низкочастотный управляющий генератор, соединенный с упра ляющим входом автоматического переключателя, фазовый детектор, амплитудный ограничитель, индикатор,первый и второй генераторы радиочастот и контролируемый четырехполюсник, снабжено фильтром верхних и нижних частот, первым и вторым Фазовращатепями, первым и вторым избирательными усилителями и фаэочувствительным выпрямителем, причем один из входов первого и второго смесителей соединен с выходом первого генератора, выход второго генератора соединен с одним иэ входов Фазового детектора и вторым входом первого смесителя, выход которого присоединен через последовательно соединенные фильтр нижних частот, первый и второй Фазовращатели к одному из входов автоматического переключателя и через фильтр верхних частот - к другому его входу, а выход через контролируемый цетырехполюсник,эа. От О 1, - амплитудал45 образованного сигнала;- крутизна характеристики смеси 1теля,Из сигнала (2) выделяют сигналразностной частотыОво, СОВШ-щ)4,- 1и сигнал суммарной частотыО"-Об 0 (ашЬЧ55 Частоты в,1 и о регулируют так,чтобы разностная частота мр= ю - шоставалась постоянной,а суммарная частота Ю= щ+ щ изменялась в рабочемоставалась постоянной, а суммарная изменялась в рабочем диапазоне контролируемого четырехполюсника, Фазу сигнала разностной частоты раздельно регулируют первым 6 и вторым 7 фазовращателями. Оба сигнала подают на соответствующие входы автоматического переключателя 8, частота переключения которого задается ниэкочастотньй управляющим генератором 9. К выходу переключателя 8 подключен контролируемый четырехполюсник 1 О, который шунтирован ключом. 1. Выход контролируемого четырехполюсника соединен со вторым смесителем 12, на второй вход которого подается выходной сигнал генератора 1 радиочастоты. Первый избирательный усилитель 13, настроен" ный на частоту. сигнала генератора 2, из ряда комбинационных частот выходного сигнала смесителя 12 выделяет и усиливает соответствующий сигнал частоты генератора 2, разность Фазы которого по отношению к сигналу генератора 2 после ограничения ампли- . тудным ограничителем 14 измеряется фазовым детектором 15, Информация о фазовом набеге контролируемого четырехполюсника 10 в диапазоне радиочастот содержится в разности выходных сигналов фазового детектора .15 в соседние полупериоды коммутации выходного сигнала четырехполюсника, т.е, в величине огибающей пакетов выходных сигналов Фаэового детектора 15. Для этого служат второй избирательный усилитель 16, .настроенный на частоту генератора 9, и фазочувствительный выпрямитель 17,вы" ходкой сигнал которого, пропорциональный величине фазового набега конт ролируемого четырехполюсника 10,фиксируется индикатором 18. Установка нуля производится в замкнутом состоянии ключа 11 с помощью фазовращателя б по нулевому показанию индикатора 18. Компенсация фазового угла в начале диапазона осуществляется фазовращателем 7.Таким образом, повышение точности измерений фазового набега четырехполюсников в диапазоне радиочастот, имеющих большое ослабление, достигается благодаря уменьшению динамического диапазона входных сигналов преобразователя частоты, возможности усиления выходного сигнала контролируемого четырехполюсника и выбора уровня ограничения Фазового де тектора , обеспечивающего его неизмен ную амплитуду,Динамический диапазон входных сигналов фазового детектора определяется только неравномерностью амплитудно- частотной характеристики котггролируемого четырехполюсника, а не его начальным ослаблением.При измерениях фазового набега ослабителей, имеющих ослабление до 90 дБ, достигается точность измерений + 0,17. ЭФормула изобретения 1. Способ измерения фазового набега четырехполюсников, заключающийся в воздействии на контролируемый р четырехполюсник испытательными сигналами двух разных частот, переносеослабленных сигналов на одну частотус использованием вспомогательногосигнала., сравнении их фаз с опорным И сигналом и определении фазового набега по разности результатов сравнения,о .т л и ч а ю щ и й. с я тем,что, с целью повышения точности,частоты испытательных сигналов выЗф бирают равными соответственно разности и сумме частот двух сигналов,в качестве одного из которых используют вспомогательный сигнал, в качестве. другого - опорный сигнал, аначальную Фазу испытательного сигнала разностной частоты в начале рабочего диапазона компенсируют.2. Устройство для осуществленияспособа по п. 1, содержащее первыйи второй смесители, автоматическийпереключатель, низкочастотный. управляющий генератор, соединенный суправляющим входом автоматическогопереключателя, фазовый детектор, амплитудный ограничитель, индикатор,первый и второй генераторы радиочастот и контролируемый четырехполюсник, о т л и ч а ю щ е:е с я тем,что оно снабжено фильтром верхних инижних частот, первым и вторым фазовращателями, первым и вторым избирательными усилителями и фазочувствительным выпрямителем, причем одиниз входов первого и второго смесителей соединен с,выходом первого фф генератора, выход второго генератора соединен с одним из входов фазового детектора и вторым входом первогосмесителя, выход которого присоединенчерез последовательно соединенныефильтр нижних частот, первый и второй фазовращатели к одному из входовавтоматического переключателя и через фильтр верхних частот к другомуего входу, а выход через контролируемый четырехполюсник, зашунтированный ключом, присоединен ко второмувходу второго смесителя, выход которого через последовательно соединенные первый избирательный усилитель и ограничитель, подсоединен ковторому входу фазового детектора,выход которого через второй избирательный усилитель соединен,с .однимиз входов фазочувствительиого выпрямителя, второй вход которого присоединен к выходу низкочастотного управляемого генератора, а выход - ковходу индикатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Скрипник Ю.А, Модуляционныеизмерения параметров сигнапов и цепей. М., "Советское радио", 1975,с.278-280.2. Соловов В,Я. Фазовые измерения.М., "Энергия", 1973, с. 18-23.