радиоимпульсный амплифазометр

Формула изобретения

РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ АМПЛИФАЗОМЕТР, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов, первый делитель и направленный ответвитель, первый детектор, первый усилитель, первый АЦП и первый регистр, последовательно соединенные аттенюатор, фазовращатель, второй делитель, первый квадратурный делитель, второй детектор, второй усилитель, второй АЦП и второй регистр, второй выход первого квадратурного ответвителя соединен с последовательно соединенными третьим детектором, третьим усилителем, третьим АЦП и третьим регистром, последовательно соединенные четвертый детектор, четвертый усилитель, четвертый АЦП и четвертый регистр, а также формирователь импульсов, вход которого соединен с выходом первого усилителя, а выход с входом синхронизатора, выход синхронизатора соединен с тактовыми входами АЦП, вход данных с шиной данных вычислительно-индикаторного блока, дешифратор адреса, выходы которого соединены с управляющими входами регистров и синхронизатора, а адресные и управляющие входы с шиной адреса и шиной управления вычислительно-индикаторного блока, выходы регистров соединены с шиной данных вычислительно-индикаторного блока, при этом второй выход первого делителя является выходом, вход аттенюатора входом для подсоединения соответственно входа и выхода исследуемого четырехполюсника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные второй и третий квадратурные делители, пятый детектор, пятый усилитель, пятый АЦП и пятый регистр, при этом первый вход второго квадратурного ответвителя соединен с выходом направленного ответвителя, второй вход с введенной согласованной нагрузкой, а второй выход с вторым входом первого квадратурного ответвителя второй выход второго делителя соединен с вторым входом третьего квадратурного ответвителя, второй выход которого соединен с входом четвертого детектора, причем тактовый вход пятого АЦП соединен с выходом синхронизатора, управляющий вход пятого регистра с выходом дешифратора адреса, а выход подключен к шине данных вычислительно-индикаторного блока.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в измерителях комплексных параметров импульсных СВЧ-цепей и сигналов.

Цель изобретения заключается в увеличении точности измерений.

Радиоимпульсный фазометр содержит генератор 1 импульсных СВЧ-сигналов, синфазные делители 2 и 9, исследуемое устройство 3, направленный ответвитель 4, согласованную нагрузку 5, аттенюатор 6, фазовращатель 7, квадратурные ответвители 8, 10, 11, детекторы 13-17, усилители 18-22, аналого-цифровые преобразователи 24-28, регистры 30-34, формирователь импульсов 12, устройство синхронизации 23, дешифратор адреса 29 и вычислительно-индикаторный блок 35, который, в свою очередь, содержит: процессор, ОЗУ, ПЗУ, индикатор, переднюю панель, интерфейс индикатора, интерфейс передней панели, шину данных, шину адреса, шину управления с соответствующими стандартной архитектуре микроЭВМ функциональными взаимосвязями (см. чертеж).

Радиоимпульсный амплифазометр работает следующим образом.

С выхода генератора 1 радиоимпульсные сигналы поступают на вход делителя 2. С одного выхода делителя 2 сигнал поступает на вход исследуемого устройства 3, а с другого выхода на вход ответвителя 4. Измерительный сигнал с выхода исследуемого устройства 3 через последовательно соединенные аттенюатор 6 и фазовращатель 7 поступает на вход делителя 9. Опорный сигнал с выхода ответвителя 4 поступает на первый вход квадратурного ответвителя 8, второй вход которого нагружен на согласованную нагрузку 5. На входах детекторов 14-17 опорный и измерительный сигналы суммируются, причем благодаря делителю 9 и квадратурным ответвителям 8, 10, 11, суммирование происходит с дополнительными фазовыми сдвигами, приблизительно равными 180^о, 0^о, -90^о, +90^о соответственно. Опорный сигнал, ответвленный ответвителем 4 поступает на вход детектора 13. Продетектированные в детекторах 13-17 сигналы представляют собой видеоимпульсы, которые поступают на входы усилителей 18-22 соответственно, напряжения на выходах которых с учетом квадратичности характеристик детекторов соответственно равны:

P_o= U (1)

P_i= U+, (2) где U комплексная амплитуда сигнала на выходе генератора 1;

_i комплексные коэффициенты передачи (ККП) цепей: генератор 1 усилители 18-22, минуя измеряемое устройство 3;

_i ККП цепей: генератор 1 усилители 18-22, проходя измеряемое устройство 3;

ККП аттенюатора 6, фазовращателя 7, исследуемого устройства 3 соответственно.

Величины, определяемые равенствами (1) и (2), преобразуются в АЦП 24-28 в цифровой код и заносятся в регистры 30, 31-34. С выхода усилителя 18 опорного сигнала видеоимпульс поступает на вход формирователя 12 импульса синхронизации. Нужный момент отсчета относительно переднего фронта радиоимпульса обеспечивается задержкой синхроимпульса в устройстве 23 синхронизации. Величина задержки определяется оператором через вычислительно-индикаторный блок 35. Цифровой код, величина которого равна требуемой задержке, по шине данных вычислительно-индикаторного блока 35 поступает на входы данных устройства 23 синхронизации. Цифровые сигналы с выходов регистров 30-34 по сигналам с дешифратора 29 адреса заносятся в оперативное запоминающее устройство вычислительно-индикаторного блока 35 по его шине данных. Адресные входы дешифратора 29 адреса соединены с шиной адреса вычислительно-индикаторного блока 35, а управляющие к шине управления.

Сначала из амплифазометра устраняют измеряемое устройство 3. При этом ККП последнего равен К_х 1. Затем с помощью аттенюатора 6 и фазовращателя 7 последовательно устанавливают не менее четырех значений ослабления и фазового сдвига. Оптимальным, с точки зрения соотношения объема работ, производимых оператором и точностью калибровки амплифазометра, можно считать использование пяти амплитудно-фазовых соотношений ():

()₁=0 аттенюатор 6 вносит бесконечное ослабление, фазовращатель 7 в произвольном положении;

()₂= 1, ()₃= e ()₄= eⁱ, ()₅= e аттенюатор 6 вносит нулевое ослабление, а фазовращатель 7 находится в положениях, при которых он вносит фазовые сдвиги, равные 0^о, 90^о, 180^о, 270^о, соответственно.

После окончания калибровочных операций вычислительно-индикаторный блок 35 производит вычисление коэффициентов А_i, В_i путем решения систем линейных уравнений:

A_o+A+A+A=R_e()_m (3)

B_o+B+B+ B= I_m()_m (4) где m 1,2,3,4,5 номер установки фазовращателя 7 и аттенюатора 6.

Далее аттенюатор 6 и фазовращатель 7 устанавливают в положения, при которых они вносят нулевое ослабление и фазовый сдвиг (= 1), а в схему включается измеряемое устройство 3. Амплитуды видеосигналов на выходах усилителей 18-22 становятся равными:

P_oU|²_o|² (5)

P_i= U+. (6)

Эти сигналы преобразуются в цифровой код и заносятся по шине данных в ОЗУ вычислительно-индикаторного блока 35.

На заключительном этапе в нем производится вычисление величин

X= Re A_o+A + A + A (7)

Y= IB_o+B + B + B (8)

_x arctg Y/x (9)

K_x= (10) после чего искомые аргументы у_х и модуль К_х выводятся на индикатор вычислительно-индикаторного блока 35 и считываются оператором.

Увеличение точности достигнуто оптимальной обработкой опорного и измерительного сигналов, позволяющей минимизировать влияние на точность конечного результата ошибок измерений мощности их суммарных сигналов.