Фиг.1 31 Изобретение относится к радйоизмерительной технике и может быть использовано
для измерения группового времени задержки четырехполюсников, имеющих большое затухание, например
линий задержки и фильтров на поверхностных акустических волнах в широком диапазоне частот.
Целью изобретения является повышение точности измерений. На фиг. 1 представлена блок-схема
устройства для измерения группового времени задержки четырехполюсников; на фиг. 2 - зависимость выходного
напряжения устройства от частоты. Устройство содержит перестраиваемый генератор 1 синусоидальных сигна
лов, выход Kofoporo через резистор 2 подключен к входу измеряемого четырехполюсника
3, к первому выводу эквивйлента k входного сопротивления четырехполюсника через резистор 5,
а также амплитудные детекторы 6 и 7, операционный усилитель 8 и блок 9
индикации. Вход и выход измеряемого четырехполюсника 3 соединены между
собой и через амплитудный детектор 6 подключены к одному входу операционного
усилителя 8, другой вход которог через амплитудный детектор 7 соединен с первым выводом эквивалента , а
выход подключен к амплитудному входу блока 9 индикации амплитуды и частоты
частотный вход блока 9 индикации соединен с выходом генератора 1 синусоидальных
сигналов, причем второй вы вод эквивалента k входного сопротивления четырехполюсника соединен с общей
шиной четырехполюсника 3 и опера ционного усилителяо Устройство для измерения группобого
времени задержки четырехполюсни ка работает следующим образом Синусоидальное напряжение перестраиваемого
генератора Т синусоидальных сигналов подается через резистор 2 на измеряемый четырехполюсник 3, который
вместе с резистором 2 образуют частотно-зависимый делитель напряжения (четырехполюсник
3 - его нижнее плечо)о Вход, и выход четырехполюсника соединены между собой (такое подключение
превращает исследуемый четырехполюсник в двухполюсник), поэтому возбуждаемые
генератором 1 сигналы распространяются навстречу друг другу (в случае, когда
измеряемый четырехполюсник 3 представляет собой линию задержки, выполненную 3 на поверхностных акустических-волнах, возбуждаемые сигналы - это акустические
волны, распространяющиеся с обоих концов линии навстречу друг другу).
Суммарный сигнал от распространяемых волн возникает в той же точке, от
которой.они начали .распространяться В зависимости от того в какой фазе по
сравнению с подаваемым сигналом находится выходной сигнал будет меняться
входное сопротивление четырехполюсника 3. и, в конечном итоге, выходное
напряжение делителя напряжения. Если сигналы на определенных частотах будут
противофазны, то на этих частотах будет наблюдаться увеличение сопротивления
двухполюсника и выходного напряжения делителя напряжения и, наоборот , при синфазности этих сигналов
следует ожидать уменьшения указанных величин Таким образом, по мере изменения
частоты перестраиваемого генератора 1 синусоидальных сигналов (это может
быть осуществлено оператором вручную или автоматически; в последнем случае
используются генераторы синусоидальных сигналов со сканированием частоты)
сигнал на выходе делителя напряжения, т„е. на измеряемом четырехполюснике
3, будет изме/няться по амплитуде от минимума до максимума.. Это напряжение
подвергается амплитудному детектировайию в детекторе 6. Помимо периодических частотных изменений
входного сопротивления измеряемого четырехполюсника 3 с соединенными
между собой входом и выходом имеет место и медленное его изменение,
обусловленное реактивными параметрами входных цепей (например, в случае есг
ли измеряемый четырехполюсник представляет собой линию задержки на поверхностных
акустических волнах за счет емкости встречно-штыревых преобразователей и зависимости сопротивления
излучения акустической волны от частоты ). Поэтому параллельно организован
вспомогательный компенсационный канал, который образуют резистор 5, эквивалент
входного сопротивления измеряемого четырехполюсника, выполненный
из элементов R, С, L или из четырехполюсника , идентичного измеряемому,
но обычном включении. Выходное медленно с частотой меняющееся напряжение
-компенсационного канала (на вы- , ходе детектора 7) аналогично медленным частотным изменениям измеряемого сигнала (на выходе детектора 6), выражающимся в изменениях его постоянной
составляющей о Оба напряжения соответственно с выходов детекторов 6 и 7
поступают на вход операционного усили теля 8, на выходе которого всякие паразитные
изменения напряжения дифференциально исключаются. Информационны сигнал с операционного .усилителя 8 в
чистом виде поступает на амплитудный вход 9 индикации, где и регистрируется ряд минимумов и максимумов
напряжения, следующих с шагом Г. При этом фиксируется общее число этих экстремумов в определенном интервале
частот, в котором в процессе измерени изменялась частота перестраиваемого
генератора 1 синусоидальных сигналов. Измерив разность частот между выбранным
экстремумами (это осуществляет ся по частотному входу блока 9 индика
ции) групповое время задрежки определяют по формуле - IZf
где п - выбранное число промежутков ( тае„ число полупериодов) меж ду экстремумами, умещающихся
в интервале частот Л€; df - разность частот между двумя выбранными экстремумами.
Зто следует из фиг. 2, отражающей зависимость выходного напряжения от частоты. Максимумы Uj, получаются,
когда разность фаз между поданйым и пройденным назад напряжением равна
2К1|. Если между этими напряжениями разность фаз равна (2К-1)7Г. то будет
Иметь минимумы и,; (К 1 ,2,3 ) Групповое время задержки определяется по выражению .
dcf ЛЧ t« - - - - К dw йш Если взять, что /5w Wj-6Ц, то
u(f 2К1Г -2(К - 1)t IT, ff Г 1 У йа 2Ш Ш°
Если лW взять не между ближайшими экстремумами, а между i-м и (1+п)-м, то Л(/ ntr, Тое,
1- К 2/3f° Таким образом, предложенное устрой
ство работоспособно без опорного ка|Нала , являющегося источником допол
.нительных погрешностей, связанных с неконтролируемым фазовым сдвигом в
опорном канале, т.е, повышение точности , а следовательно, и достоверности
получено за счет измерений, не зависящих от параметров опорного канала.
Экспериментальные результаты показывают , что погрешность измерения группового
времени запаздывания получается равной 1,3 и 0,8% при Л 100 кГц и 1,3-10-2 - 8 -10-П при
df 10 МГцо Схемотехническое решение предложенного устройства упрощено; отсутствие
опорного канала, строящегося на базе широкополосных элементов и блоков.
повышает надежность устройства в целом за счет меньших аппаратурных затФормула изобретения
Устройство для измерения группового времени задержки четырехполюсников
с большим затуханием, содержащее перестраиваемый генерйтор синусоидальных
сигналов, первую и вторую клеммы для подключения измеряемого четырехполюсника
и операционный усилитель, выход которого соединен с амплитудным входом блока индикации амплитуды и
частоты, отли чающе. еся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены
два амплитудных детектора, два резистора и эквивалент входного сопротивления
измеряемого четырехполюсника. первый вывод которого через первый
амплитудный детектор подключен к одному входу операционного усилителя,
другой вход которого через второй амплитудный детектор подсоединен к первой
клемме для подключения измеряемого четырехполюсника, которая через первый
резистор соединена с выходом перестраиваемого генератора синусоидальных
сигналов, выходом соединенного с астотным входом блока индикации ампитуды
и частоты, а через второй резисор - с первым выводом эквивалента ходного сопротивления измеряемого
етырехполюсника, второй вывод котоого соединен с второй клеммой для
одключения измеряемого четырехполюсника , соединенной с общей шиной устойства
и операционного усилителя.
ZkJi
(2k1}:ii
Фиг.2
