Устройство для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9/04 25/О 511 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ 8.с.,Гг.,11,",Б;Б, РЕТЕ АНИЕ ИДЕТЕПЬСТВУ Н АВТОРСКОМ 21(54) УСТРОЙСТВО ТУДЫ И ФАЗЫ ВЫС (57) Изобретени частотной техни польэовано для ДЛЯ ИЗМЕРЕ ОКОЧАСТОТНО е относится ке и может измерения,801444675 и фазы высокочастотного сигнала. Целизобретения - повышение точностиустройства эа счет уменьшения по"грешности преобраэования исследуемого и опорного сигналов - достигаетсяза счет введения элемента ИЛИ 25 илинии 15 задержки в устройство, содержащее ключи 2, 7, 14, 17 и 20,гетеродин 5, смеситель 4, усилитель6 низкой частоты, фазовращатели 8и 11,на 1/2, сумматоры 9 и 13 мощности, делитель 10 мощности, линии 12и 18 задержки, квадратор 16, генератор 27, делитель 26 частоты, блок 19вычитания и блоки 21 и 26 восстановления сигналов. 1 з.п. ф-лы. 2 илИзобретение относится к высокочастотной технике и может использоваться для измерения амплитуды и Фа. зы высокочастотного сигнала.Цель.: изобретения является повышение точности устройства за счет уменьшения погрешности преобразования исследуемого и опорного сигналов1 ОНа фиг1 изображена структурнаясхема устройства; на Фиг,2 " времен"ные диаграммы сигналовВ устройстве вход 1 исследуемого сигнала. соединен с первым входом первого ключа 2, второй вход которого соединен с входом 2 опорного сигнала, а выход - с входом смесителя 4. Гетеродинный вход смесителя соединен20 с выходом гетеродина 5. Выход смесителя 4 соединен с входом усилителя 6 ,низкой частоты, выход которого соединен с входом второго ключа 7, первый выход которого соединен с входом первого фазоврашателя 8 на Т 1/2, выход которого соединен с входом первого сумматора 9 мощности, второй вход которого соединен со вторым выходом второго ключа 7, а выход - сЗО входом делителя 10 мощности, первый выход которого соединен с входом второго фазоврашателя 1 на ц/2, выход которого соединен с входом первой ,линии 12 задержки, выход которой соединен с первым входом второго сум матора 13 мощности, второй вход которого соединен с первым выходом пятого ключа 14, второй выход которого соединен с входом третьей линии 15 за" держки, выход которой соединен с 40 третьим входом второго сумматора 13 мощности, выход которого соединен с входом квадратора 16, выход которого соединен с входом третьего клю" ча 17, первый выход которого соеди нен с входом второй линии 18 задержки, выход которой соединен с первым входом блока 19 вычитания, первый вход которого соединен со вторым выходом. третьего ключа 17, а выходс входом четвертого ключа 20, первый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого 21 и второго 22 блоков восстановления сигналовВыход первого блока 21 восстановления сигналов соединен с первым выходом 23 устройства, а выход второго блока 22 восстановления сигналов - с вторым выходом 24 уст" ройства. Первый и второй входы элемента ИЛИ 25 соответственно соединены с выходами делителя 26 частоты и импульсного генератора 27, а выход -. с управляющим входом второго ключа Выход импульсного генератора,27 так" же соединен с входом делителя 2 о частоты и управляющим входом четвертого ключа 20, а выход делителя 26 частоты - с управляющими входами первого 2, третьего 1 и пятого 14 ключейУстройство работает следующим образом.С выхода импульсного генератора 27 импульсные сигналы длительности 7, поступают на управляющий вход четвертого ключа 20, второй вход элемента ИЛИ 25 и вход делителя 26 частоты, на выходе которого Форми" руются импульсные сигналы длительности л ъ э 11, где коэффициент де-. ления делителя 26 частоты 1 з, 2. С выхода делителя 26 частоты импульсные сигналы длительности А 1 ц поступают на управляющие входы первого 2, третьего 17 и пятого 14 ключей, а также на первый вход элемента ИЛИ 25. Таким образом, на выходе элемента ИЛИ 25 устанавливается сигнал "0" только при отсутствии импульсных сигналов на выходах делителя частоты 26 и импульсного генератора 27,На вход 1 исследуемого сигнала поступает исследуемый сигнал е , частоты 1. с неизвестными амплитудой А(С) и фазой с:ер, = А е (1) а на вход 3 опорного сигнала пос;упает опорный сигнал е , частоты и с известными амплитудой В(с)=В сопят и Фазой11(1:) = Ч = сопяте 1,= В еПервый ключ 2 под управлением импульсных сигналов длительности Л 1, поступающих на его управляющий вход с выхода делителя частоты 26, попе - ременно коммутирует сигналы е з и ец, на свой выход. С выхода первого ключа 2 дискретные сигналы ези е 11, попеременно поступают на смеси- тель 4, на гетеродинный вход которого поступает сигнал гетеродина 5. В смесителе 4 дискретные сигналы еи е 11 попеременно преоб 1 азуются в дискретные низкочастотные сигналы и ееч частоты Я . С выхода1444675 смесителя 4 дискретные сигналы е,тт и ет, попеременно поступают на усилитель низкой частоты б, где усиливаются. Таким образом, на вь 1 ходе усилителя низкой частоты б устанав 5 ливаются дискретные сигналы - исследуемый еп, (фиг.2 а) и опорный нйс (фиг.2 б); 1 О 15 ея=а. 7: еитт(с,2 дспт) (сдсиш) Е:-00 1 с , еВ(С,2 дС,тп) е ",р (С - 20-2 д с, тп),де 1 1 1 г 1коэффициент передачи смеси 25теля 4;юг - коэффициент передачи усилителя низкой частоты 6С выхода усилителя низкой частоты6 сигнал ея, действующий в промежут- З 0ки времени 2 дсцш+д.си, где ш=0,+1,2 поступает на вход второгоключа 7. Поскольку в указанные промежутки времени с выхода делителя 26частоты на вход ИЛИ 25 поступают им- З 5пульсы длительности дС, на выходеИЛИ 25 устанавливается сигнал "1",который поступает на управляющий входвторого ключа 7, который коммутируетсигнал ея на свой второй выход. Со 40второго выхода второго ключасигнале,п поступает на второй вход первогосумматора мощности 9, на выходе которого устанавливается сигнал е 1. Свыхода первого сумматора 9 мощности . 45сигнал е тпоступает на вход делителя 10 мощности, на первом и второмвыходах которого соответственно устанавливаются сигналые 50-5 Яе =е (4)5 Й 5 йй-С первого выхода делителя мощнос-.ти сигнал етт, поступает на входвторого фазовращателя 11 на.1 Ч 2,где меняет свою фазу на /2. На выходе второго фазовращателя 11 на ц/2с,учетом выражения (4) устанавливается сигнале 1,=1 с . Г В(2 дсцш, 21 р)е =1 с,т е п(с,2 дст+дс)СС-(2 дситп+дсЦ=1 сА(с), 2 дсш +Фф(5)Г 2который поступает на вход первойлинии 12 задержки, где задерживаетсяна время дси. На выходе первой линии12 задержки с учетом выражений (2)и (5) устанавливается сигнале (с-дс)(фиг,2 в), который поступает на первый вход второго сумматора мощности13. Со второго выхода делителя мощности 1 О сигнал е,.т, поступает навход пятого ключа 14, который поддействием импульсов длительностиоси, поступающих на его управляющийвход с выхода делителя 26, коммути. рует сигнал е, , на свой второй выход, Со второго выхода пятого ключа14 сигнал е поступает на входтретьей линии задержки 15, где задерживается на время 2 дс, Такимобразом, на выходе третьей линиизадержки 15 с учетом выражений (2)и (4) устанавливается сигнале (с -2 дс )е------ с А(С,23 Сш -ьЯ д р (ьиф д(фиг.2 г), который поступает на третий вход сумматора мощности 13,С выхода усилителя 6 низкой частоты сигнал ет,действующий в промежутки времени 2 дситп, где ш О,+1+ 2 поступает на вход второгоключа 7. Поскольку в укаэанные мо-.менты времени на выходе делителя.26частоты импульсы отсутствуют, а навыходе импульсного генератора 27 периодически устанавливаются импульсыдлительности Г которые поступаютМна второй вход элемента ИДИ 25, навыходе элемента ИЛИ 25 попеременно устанавливаются сигналы 1 фи н 0,которые поступают на управляющий выход второго ключа 7. Таким образом, на первом и втором выходах второго ключа 7 в промежутки времени 2 лстш с учетом выражения (3) устанавливаются соответственно сигналы:-еие", (фиг.2 е) (9)С первого выхода второго ключа 7 10 сигнал е )(1 поступает на вход перво-. го фазовращателя 8 на 7)/2, на выходе которого устанавливается сигнале 2 Ч- д емэг(10) который поступает на первый вход первого сумматора 9 мощности, на второй1 вход которого поступает сигнал еС выхода первого сумматора мощнос" ти 9 сигналы ери епоступаютМЙ 1 Ч 11на делитель 10 мощности, на первом 20 и втором выходах которого в промежутки времени 2 Лщ, 2 Грп, где а, п 0,2 1,+2 соответственно устанавливаются сигналы е)ряйй 1 Ц) д ел)й 14132 фе 2а в промежутки времени 2 дюп, 2 п+)Г 2С первого выхода делителя 10 мощ" НОСТИ СИГНаЛЫ Е г 1 Ц), Е ПОС- тупают на вход второго фаэовращателя 111 на Г/2, на выходе которого соответственно устанавливаются сигналыЕ НЯ,)Ц 1 Д 1 Ц 2= Э. Е)1 а 1 Ц 1,)1 ю (13)МЙ 2 ег 1 ц 2Э )рйег) 1 (14) 40 которые поступают на вход первой линии 12 задержки, где задерживаютсяна время Зй.На выходе первой линии 12 задержки в промежутки времени 2 да, 2),п,(16)С выхода первой линии 12 задержкисигналы епостуйают на первый вход второгосумматора 13 мощности.Со второго выхода делителя мощности 10 сигнал еп 1 ц 2 и е эг 2)чй 1 Ц)02 83202 фдействующие в промежуткй времени2 дй,щ, где а О, 21,ф 2 поступаютна вход пятого ключа 14, которыйкоммутирует эти сигналы на свойпервый выход,На первом выходе пятого ключа 14в промежутки времени 2 Ма, 2 а,где а,п=О, +г,й 2 с учетом выражений (11), (10) и (8) устанавливается сигнал л ф н 521 Ц 1,)2- , В(2 дС щ 21 и). Д 1 К 1 е.ю и -Ее- (2 2)п+7 р Ц (фиг. 2 к) (18)С первого выхода пятого ключа 14сигналы е)121 ц 1,) и е Э 51 поступают на второй вход второго суммато"ра 13,Во втором сумматоре 13 сигналы15 Я ЛЪ 11 ВЯ ЛЭЭ У МЙ 1 Фд Ца 1), 1 У г 1 Й 2 е 11 Ц 1 А 51 е мй 1 Ц 1 Д 2 Р )Я 2,)2 Уммируются и поступают на вход квадрато-ра 16, где. возводятся в квадрат,1 На выходе квадратора 16 в проме" жу времени 2 ча 2 " где п),п = =О,+1,2, устанавливается сиг"нал йд (, 2 д чщ, 2 )р и),На выходе квадратора 16 в проме"жУтки вРемени 2 ДР, 27 ч и+ р,гДе щ,п=- "+1) 1 1О,-1,22 устанавливается сиг. нал 6,(й,2 Ищ, 2 Гчл+ 1 Ч) .На выходе квадратора 16 в промежутки времени 2 днщ-ас, 22,п, гдеп,щ=.О,+1,ф 2 устанавливается=игнал е (,2 асщ-дТн,2 п).квНа выходе квадратора 16 в промежутки времени 24 щ-дан2 п+,где щ,п=О,ф 1,12 устанавливаетсясигнал: е ц в(,2 анщ-айн,2 нп+ Г)С выхода квадратора 16 сигналые 1 вв(й,2 ащ, 2 лп), е 51 в(й,2 дсш,е о (й,2 ай-М, 2 п+ "т) поступаютна вход третьего ключа 17, которыйпод управлением импульсных сигналовдлительности Л й, поступающих на егоуправляющий вход с делителя частоты26, коммутирует первые два из указанных сигналов на свой первый выход,вторые два - на свой второй выход,С первого выхода третьего. ключа 17сигналы ев(й, 2 а тп, 2 Сн и) и е 1 в(С,2 атщ,2 Гнп+ 2) поступает на вход второй линии задержки 18, где задерживаются на время а н, Таким образом, навыходе второй линии задержки 18 устанавливаются сигналыео,(йф 2 дйнщ-дн 27 ип) =еой,(2 а "нщ) д"н ф 2 "п)еттл (1 в 2 ди ш г.м э 2 л,п+а 1)едвй, 30которые поступают на первый вход блока вычитания 19, на второй вход которого с второго выхода третьего ключа 17 поступают сигналы еяв(С,2 аш, З 5лп) и ея в(с,2 дщ,2 лп+1)В блокевычитания 19 сигналы е 51 1 (й,2 аш 2 п) и е 1 в(е,2 а сш-ай,2 лп),еттл.1,=(е,2 ащ-айн,2 п+) и е тв(й,2 д 1 ш-а ,2 лп+ ) попарно вычитаются. Таким образом, на выходе блокавычитания 19 в промежутки времени, 2 1 щ-ан 2 ьп, где ш,п=Од 1,+2,нустанавливается сигнал е ,(С,2 ьцш,2 лн), а в пРомежУтки вРеменй 2 аЕшаен в 2 цп+3 ну где щ,п О, 1,+2,устанавливается сигнал е 1 ,(й,2 айнш-,- дсн, 2 ьнп+ Гн),С выхода блока 19 вычитания сигналы е,(,2 дщ- аг ,2 1 нп) Я,(й,2 ае ш-Ж, 22 п+ т), поступают навход четвертого ключа 20, которыйпод управлением импульсных сигналовдлительности 2 поступающих на егоуправляющий вход с выхода импульсного генератора 27, попеременно коммутирует эти сигналы на свой первыйи второй выходы, соответственно, Спервого и второго выходов четвертого ключа 20 сигналы е,(е,2 асцщ-а поступают соответственно на входы первого 21 и второго 22 блоков восстановления сигналов, где из дискрет" ных сигналов преобразуются в аналоговые. Таким образом, на выходе первого блока 21 восстановления сигналов устанавливается сигнал1(й) -2 с А(с) В созч(1)-тн 3(21) который поступает на,первый выход 23 устройства для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала, а на выходе второго блока 22 восстановления сигналов устанавливается сигнал 121 сфА(С)Вяз.пу(е) -Ч/, (22) который поступает на второй выход 24 устройства для измерения амплитуды и фазы высокочастотного сигнала.Амплитуда и фаза исследуемого сигнала (1), с учетом выражений (21), (22), определяется по формуламт А(т.)1, Ц(с) =агсйд--- -+ тт+2 нр1,И) где р О,+1,ф 2По сравнению с прототипом, в котором формирование низкочастотных сигналов евт ,и ев,иэ низкочастотного сигнала ен и передача низкочастотного сигнала е в от усилите ля 6 низкой частоты к делителю 10 мощности осуществляется с помощью трех ключей, одного фаэовращателя на П/2 и одного сумматора мощности, в новом устройстве аналогичные действия осуществляютпомощью одного ключа, одного фазовращателя на У/2 и одного сумматора мощности. В результате ошибка, вызванная неиден тичностью плеч двух ключей, и поте ри преобразования, вносимые этими ключами, полностью исключаются. Формула изобретения1. Устройство для измерения амплитуды и Фазы высокочастотного .сигнала, содержащее входы для подключения исследуемого и опорного сигив лов, соответственно соединенные с первым и вторым входами первого клю-. ча, выходы которого соединены с вхо 1444675дом смесителя, гетеродинный вход которого соединен с выходом гетеродина, а выход - с входом усилителя низкой частоты, второй ключ, первый выход которого соединен с входом первого фазовращателя на 1(2, первый сумматор мощности, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом первого фазовращателя 10 , на Г/2 и вторым выходом второго ключа, делитель мощности, первый выход которого соединен с входом второго фазовращателя на П 2, выход которого соединен с входом первой линии задержки, второй сумматор мощности, первый вход которого соединен с выходом первой линии задержки, а выход " с входом кнлдратора, выход которого соединен с входом третьего 20 ключа, первый ньпсод которого соединен с входом второй линии задержки, блок вычитания, первый и второй входы которого соогветственно соединены с выходом второй линии задержки и вторым выходам третьего ключа, а выход - с входом четвертого ключа, пер" вый и второй выходы которого соответственно соединены с входами первого и второго блоков восстановления сигналов, выходы которых соответственно соединены с пардью и вторым выходами устройства, пятый ключ, импульсныйгенератор, выход которого соединенс управляющим входом четвертого ключа и входом делителя частоты, выход.которого соединен с управляющимивходами первого, третьего и пятогоключей, отличающееся тем,что, с целью повышения точности устройства,:в него введены элемент ИЛИи третья линия задержки, причем выходы делителя частоты и импульсногогенератора соответственно соединеныс первым и вторым входами элементаИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, вход которогосоеДинен с выходом усилителя низкойчастоты, выход первого сумматорамощности соединен с входом делителямощности, второй выход которого сое"динен с входом пятого ключа, первыйвыход которого соединен с вторымвходом второго сумматора мощности,а второй выход - с входом третьейлинии задержки, выход которой соединен с третьим входом второго сумматора мощности. 2.,Устройство по и,1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в качестве блоков восстановления сигналов используются фильтры низкой частоты.итель А.ЗаборЛ.Олийнык орректор. В.Романе 3 Тираж 772 ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений 13035, Москва, Ж, Ра Заказ 6501 4 Подписноео комитета СССРи открытийушская наб: д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная