I §ЛтвI §Ltv
l msmml Изобретение относитс к области фазоизмерительной техники и может быть использовано при созданин поворотной фазоизмерительной аппаратуры Известно устройство - калибратор фазы, содержащее высокочастотное управл емое фазосдвнгакщее устройство , двухханальный преобразователь частоты, низкочастотный калибровак«ьй фазовращатель, фазовый дискриминатор и реализует идею, заключающуюс в автоматическом переносе фйзового сдвига, устанавливаемого с помощью низкочастотного калиброванного фазовр.ащател иа фиксированной часто те, использу двухканальный преобра ователь частоты til. Недостатком данного калибратора вл етс наличие сдаественной погрешности воспроизведени угла сдвига фаз в диапазоне частот 10 МГц « 100 МКц. Известно также устройство - фазометрическа поверочна установка, содержаща в двух каналах последова тельно включенные перестраиваемый синхронизированный блок фазовой автоматической подстройки частоты: пе рестраиваемый генератор высокой частоты , усилитель мощности, аттенюатор , смеситель, вход которо го соединен с выходом общего дп двух каналов перестраиваемого гетеродина , частотозадающие узлы которо го механически соединены с аналогич ными узлами перестраиваеьапс генераторов высокой частоты, усилитель-ог раничитель, выход которого подключен к второму входу блоку фазовой автоматической подстройки частоты, а его первый вход через формирователь импульсов и фазовращатель сое дтоген с общим генератором опорной частоты, индикаторное устройство, однрканальш 1й фазоизмеритель, выпол нёииь из Низкочастотного фазоизмерительного устройства дополнительного кругового фазовращател и выно ной головки, содержакцей последовательно включенные согласующее устройство , смеситель и фильтр низкой частоты, выход которой соединен с одним из входов низкочастотного фаз измерительного устройств;а, друт-ой вход последнего через круговой фазо , вращатель подключен к выходу генера тора опорной частоты, а выход соединен с входом индикаторного устрой ства, ПРИ этом второй вход смесите11 л выносной голо.вки подключен к выходу общего гетеродина .. Недостатком его вл етс наличие суйественной погрешности воспроизведеки угла сдвига фаз в диапазоне частот 0 МНц « 100 МГц - около , Целью насто щего изобретени вл етс повьппение точности воспроизведени угла сдвига. Эта цель достигаетс за счет того , что высокочастотна мера угла сдвига фаз, содержаща фазовращатель, перестраиваемый генератор высокой частоты, соединенные между собой. два усилител и два смесител , круговой фазовращатель, вход которого подключен к генератору опорной частоты , снабжена отсчетным блоком св занным через введенный микропроцессор с цифровым отсчетным табло двум балансными модул торами, двум кварцевы т фильтрами, выходы которых подключены к входам введенньнс широкополосных усилителей, нульиндикатором фазы, двум дискретными фазовращател ми и двум буферными каскадами, причем выход перестраиваемого генератора высокой частоты соединен с гетеродинными входами смесителей и первыми входами балансных модул торов, отсчетньй блок св зан с круговым фазовращателем, вход которого соединен с вторьм входом первого балансного модул тора, а выход с вторым входом второго балансного модул тора, nepBbrfi вход нуль-индикатора фазы подключен к выходу первого усилител непосредственно, а второй его вход подключен к выходу другого усилител через фазовращатель , выходы щирокополосных усилителей подключены через дискретные фазовращатели к входам буферных каскадов , вторые входы смесителей соединены с выходами буферных каскадов, а Bbfe{d5 балансных модул торов с входами кварцевых фильтров. Сущность устройства по сн етс чертежом где изображена блок-схема высокочастотной меры угла сдвига фаз. Высокочастотна мера угла сдвига фаз содержит фазовращатель 1, перестраиваемый генератор высокой частоты 2, усилители 3 и 4, смесители 5 и 6, круговой фазовращатель 7, генератор опорной частоты 8, отсчетный блок 9, микропроцессор 10, два балансных мo vл тopa К) и 12, цифровое отсчетное табло 13, кварцевые фильт ры 14 и 15, широкополосные усилители 16 и 17, нуль-индикатор фазы 18, дискретные фазовращатели 19 и 20, буферные каскады 21 и 22. Высокочастотна мера работает ел дуюцим образом. Генератор 2 вырабатывает высокочастотный сигнал и, : u,,.)t, где о) - частота высокочастотного ко лебани ; и - амплитуда, поступающий на входы балансных модул торов 10 и П. На вторые входы модул торов 10 и М поступают сигналы с входа и выхо да кругового фазовращател 7, сдвиг фаз между которыми ч устанавливаетс отсчетным блоком 9 в качестве та кого может быть использован угломер ь инструмеит с высокой разрешаищей способности l-Um C089t, UjtoU C08(t+4), где 9 - частота колебаний генератои - амплитуда колебаний, посту пахмфпс на вторью входа модул торов 10 и П. На выходах модул торов tO и П имеем и - t f cos ()t - cos {(« Uj« . I cos ) CfJ 9)t-«-v3, где К - коэффициент передачи модул торов 9 и 10. После модул торов 10 и 11 сигнал подаютс на кварцевые фклъгры 14 и 15, кали;1ый из которых настроен иа частоты и) +у . После 4а{льтрации и усилени широк по«лос1в 1ми усилител ми 16 и 17 е « .... - U,-U,)tl t)+9) t-Hf-у(4.) где и , амплитуды сигналов на выходах усилителей 16 и 17; 514 -у (if)- систематическа погрешность воспроизведени угла сдвига фаз. Сигналы UgDj поступают на входы повер емой фазоизмерительной аппаратуры , а также через буферные каскады 2} и 22 и дискретные фазовращатели 19 и 20 на входы смесителей 5 и 6, на гетеродинные входы которых поступает сигнал с выхода генератора 2 с частотой колебанийи). На выходах смесителей 5 и 6 имеем: lIg U cos9t, U,)4, где и - амплитуда сигналов на выходах смесителей 5 и 6. Сигналы с выходов смесителей 5 и 6, усиленные усилител ми 3 и 4, поступают через фазовращатель 1 на вход нуль-индикатора фазы 18. Высокочастотна мера угла сдвига фаз воспроизводит сдвиг фаз с высокой точностью, если известна функциональна зависимость t(t) от угла сдвига фаз ч, который 4«ксируетс с высокой точностью отсчетным блоком 9. Дл определени и хранени параметров зависимости К(ч) используютС .Я дискретные фазовращатели 19 и 20,. отсчетный блок 9 и микропроцессор 10. Блок 9 устанавливаетс в положе1те j, а фазовращателем 1 устанавливаетс нулевое показание нуль-индикатора фазы 10. Дискретным фазовращателем 19 вводитс фазовый сдвигф, , а блоком 9 устанавливаетс нулевое положение нуль-индикатора 10. Показание блока 9 в этом положении равно р, . Разность показаний блока , -f, соответствует сдвигу фаз, вносимому дискретным фазовращателем . Провод последовательно вьппеуказанные операции К раз, например, 40, выбира различные значени Ь) необ зательно равноотсто щие, получим К значений разностей ) - р, которые ввод тс и хран тс в пам ти микропр9цессора 10. Отклонени разностей 1 - р от значени угла сдвига фаз Ф вызваны наличием погрешности f (ч), то есть нелинейностью зависимостей угла сдвига фаз &Ч между выходнь ш напр жени ми широкополосных усилителей 16 и 17 от угла сдвига фаз Ч на выходах кругового фазовращател 7, фиксируемого блоком 9, Параметры К/2l msmml The invention relates to the field of phase-measuring technology and can be used to create rotary phase-measuring equipment. A device is known - a phase calibrator containing a high-frequency controlled phase-shifting device, a two-channel frequency converter, a low-frequency calibrator, a phase converter, a phase discriminator and implements the idea, a conclusion, concluding a phase converter, a low-frequency calibrator, a phase converter, a phase discriminator and implements the idea, concluding a phase converter phase shift set using a low-frequency calibrated phasor and fixed often those and Using a two channel frequency converter til. The disadvantage of this calibrator is the presence of a reproduction error in the phase angle in the frequency range 10 MHz ~ 100 MHz. It is also known a device - a phase-metering installation that contains a tunable synchronized block of phase automatic frequency control in two channels: a tunable high-frequency generator, a power amplifier, an attenuator, a mixer, whose input is connected to the output of a common dp of two tunable heterodyne channels, frequency-generating nodes of which are mechanically connected to analogous nodes of tunable high-frequency generator, amplifier-limiter, output It is connected to the second input of the phase automatic frequency control unit, and its first input is through a pulse shaper and a phase rotator soto dtogen with a common reference frequency generator, an indicator device, a single channel of the 1st phase meter, executed from the Low Frequency Phase Measuring Device of an additional circular phase shifter and a head of an additional circular phase shifter and a head of an additional circular phase shifter and a head of the head of an additional circular phase shifter and a head of an additional circular phase shifter and a head of the head of an additional circular phase shifter and a head of the head and the head of the head of the additional circular phase changer and the head of the head and the head of the head of the head of the additional frequency consistently included matching device, mixer and low-frequency filter, the output of which is connected to one of the inputs of the low-frequency phases of of the test device; a, the other's last input through a circular phase; the rotator is connected to the output of the reference frequency generator, and the output is connected to the input of the indicator device; at the same time, the second input of the external remote mixer is connected to the output of the common local oscillator. it is the presence of the natural reproducing error of the phase angle in the frequency range 0 MNC "100 MHz - about. The purpose of the present invention is to demonstrate the accuracy of the reproduction of the shift angle. This goal is achieved due to the fact that a high frequency measure of the phase angle, containing a phase shifter, a tunable high frequency oscillator, interconnected. two amplifiers and two mixers, a circular phase shifter, the input of which is connected to the reference frequency generator, is equipped with a reading unit connected through an input microprocessor with a digital reading board with two balanced modulators, two quartz filters and outputs of which are connected to the inputs of the input wideband amplifiers, zero phase indicator , two discrete phase shifters and two buffer stages, with the output of a tunable high-frequency generator connected to the heterodyne inputs of the mixers and the first by the moves of the balanced modulators, the readout unit is connected to the circular phase shifter, the input of which is connected to the second input of the first balanced modulator, and the output to the second input of the second balanced modulator, nepBbrfi input of the zero phase indicator is connected to the output of the first amplifier, and the second the input is connected to the output of another amplifier through a phase shifter, the outputs of broadband amplifiers are connected via discrete phase shifters to the inputs of the buffer stages, the second inputs of the mixers are connected to the outputs of the buffer stages, and Bbfe {d5 balanced modulators with quartz filter inputs. The essence of the device is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a high frequency measure of the phase angle. The high-frequency measure of the phase angle contains a phase shifter 1, a tunable high-frequency generator 2, amplifiers 3 and 4, mixers 5 and 6, a circular phase-shifter 7, a reference frequency generator 8, a reading unit 9, a microprocessor 10, two balanced tuners K) and 12 , digital reading board 13, quartz filters 14 and 15, wideband amplifiers 16 and 17, zero phase indicator 18, discrete phase shifters 19 and 20, buffer cascades 21 and 22. The high-frequency measure works in a duly manner. Generator 2 generates a high-frequency signal and,: u ,,.) T, where o) is the frequency of the high-frequency oscillation; and - the amplitude arriving at the inputs of the balanced modulators 10 and P. The second inputs of the modulators 10 and M receive signals from the input and output and the circular phase shifter 7, the phase shift between which the h is set by the reading unit 9 l toolkit with high resolution abilities l-Um C089t, UjtoU C08 (t + 4), where 9 is the oscillation frequency of the generator — oscillation amplitude, the post pahmpfs at the second inputs of modulators 10 and P. At the outputs of the modulators tO and P, tf cos () t - cos {("Uj". I cos) CfJ 9) t - "- v3, where K is the modulus of transmission coefficient trench 9 and 10. After the modulators 10 and 11 are supplied to the signal quartz fklgry 14 and 15, Cali, the first of which the frequency and configured ua) + y. After 4a {ltration and amplification, it is wide for “los1 in 1” amplifiers 16 and 17 e “... - U, -U,) tl t) +9) t-Hf-y (4.) Where and, the amplitudes of the signals on the outputs of the amplifiers 16 and 17; 514-y (if) - systematic reproduction error of the phase angle. The signals UgDj are fed to the inputs of the phase-measuring equipment being tested, as well as through buffer stages 2} and 22 and discrete phase shifters 19 and 20 to the inputs of mixers 5 and 6, the heterodyne inputs of which receive a signal from the output of the generator 2 with the oscillation frequency). At the outputs of mixers 5 and 6, we have: lIg U cos9t, U,) 4, where and is the amplitude of the signals at the outputs of mixers 5 and 6. Signals from the outputs of mixers 5 and 6, amplified by amplifiers 3 and 4, flow through the phase shifter 1 to the input phase null indicator 18. A high frequency phase angle measure reproduces the phase shift with high accuracy if the functional dependence t (t) on the phase angle h is known, which 4 "is xi with high precision by the reading unit 9. For determining and storing the K dependence parameters (h) useWith .I discrete phase shifters 19 and 20 ,. the readout block 9 and the microprocessor 10. Block 9 is set to position j, and phase shifter 1 sets the zero indication of the phase indicator 10. The phase shift 19 introduces the phase shift, and block 9 sets the zero position of the zero indicator 10. Block 9 shows this position is equal to p,. The difference in block readings, -f, corresponds to the phase shift introduced by the discrete phase shifter. The wire is sequentially labeled with the indicated operations K times, for example, 40, choosing various values of b) optionally equally spaced, we obtain K values of differences) p, which are entered and stored in the memory of microprocessor 10. Deviations of differences 1 - p from the value of the shear angle Phase F caused by the presence of an error f (h), that is, the nonlinearity of the dependences of the phase angle & H between the output voltages of wideband amplifiers 16 and 17 on the phase angle H at the outputs of the circular phase rotator 7, detected by block 9, Parameters K / 2
S769451«S769451 "
гармонических составл ющих зависи- с , реша систему из К линейных мости (Sf) и значение Ч, определ ютт уравнеиий с К неизвестшшиharmonic components depending on deciding the system of K linear bridges (Sf) and the value of H, determine the equation with K for unknowns
,Il{««(,-coSH j} 5Z{(siHr.n,-s;«nf,), , Il {«« (, - coSH j} 5Z {(siHr.n, -s; "nf,),
..- К/4-f ..- K / 4-f
,IIJHJcosnn-cosh,|E rs;««2n-SihfiK) п 1h-1 где К„ - амплитуды косинусной и синусиой составл ющей гар моники зависимости t (р) Количество раэиостей - выбираетс исход из характера зависимос ти t (л) . Рассчитанные параметры Н зависимости («)гфан тс в пам ти микро процессора 10,что позвол ет учесть нелинейность зависимости угла сдвига фаз на эыходах усилителей 16 и 17 от угла сдвига фаз , .ксируеыого блоком $t путем введени поправок. Эта операци проводитс микропроцессором 10 что позвол ет шздуцировать на {91фровом отсчетном табло t3 истинное значение угла сдвига фаз между высокочастотшлми сигналами на выходах усилителей 16 и 17. Хедпенные уходы сдвига фаз в усилител х 16 и 17 63 И 4 не оказывают ВЛИЯЮ1Я на точность воспроизведени угла сдвига фаз т.к. дл определени параметров зависимости V(ч) используютс разности показаний блока 9, Точность воспроизведени угла сдвига фаз определ етс погревшостью определени отсчетов ,BH чувствительностью кульи дйкатора фазы 18. Дл проверки правильности pacc4fH танных параметров зависимости f() используютс дискретный фазоврацатель 20 Провод описанные мани пул ции вновь К раз, получим К значений разностей - Н, Использу вновь полученные разности рассчитывают значени Н Е . Если значени , и Н из первой серии опытов определены верно, то Е . В изготовленном варианте макета высокочастотной меры угла сдвига фаз использовались четыре пары квар цевых фильтров 14 и 15 с разностными частотами 10,7 МГц, 30,0 МГц, 64.0 МГц, 99.5 МГц. Погрешность воспроизведени угла сдвига фаз составл ет не более 0.1°. Насто ща мера угла сдвига фаз позвол ет воспроизводить углы сдвига фаз с большой точностью в диапазонах частот 10 КГц +100 МГц. , IIJHJcosnn-cosh, | E rs; "" 2n-SihfiK) n 1h-1 where K "are the amplitudes of the cosine and sine component of the harmonic of the dependence t (p) The number of distributions is chosen based on the nature of the dependence t (l). The calculated parameters H of the dependence («) hfantms in the memory of the microprocessor 10, which makes it possible to take into account the nonlinearity of the dependence of the phase angle on the outputs of amplifiers 16 and 17 on the angle of phase shift that the block $ t has due to introducing corrections. This operation is carried out by microprocessor 10, which makes it possible to identify on the {91frame reading board t3 the true value of the phase angle between the high-frequency signals at the outputs of amplifiers 16 and 17. The phase shift displacements in the amplifiers 16 and 1763 and 4 do not have an effect on angle reproduction phase shift To determine the parameters of the V (h) dependence, the differences of the indications of block 9 are used. The reproduction accuracy of the phase angle is determined by the readout accuracy of the readings, BH sensitivity of the phase 18 cultivator. To verify the correctness of the pacc4fH parameters of the f dependence (), the discrete phase reflector 20 is used. again K times, we get K difference values - H; Using the newly obtained differences, we calculate the values of Н Е. If the values, and H from the first series of experiments are determined correctly, then E. In the manufactured version of the high-frequency phase angle measure model, four pairs of quartz filters 14 and 15 were used with difference frequencies 10.7 MHz, 30.0 MHz, 64.0 MHz, 99.5 MHz. The reproduction error of the phase angle is not more than 0.1 °. This measure of the phase angle makes it possible to reproduce the phase angle with high accuracy in the frequency range of 10 KHz +100 MHz.