устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ АМПЛИТУДЫ И ФАЗЫ РАДИОСИГНАЛА, содержащее измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности, антенного переключателя и приемопередающей антенны, а также последовательно соединенных приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, и последовательно соединенных генератора низкой частоты и коммутатора-формирователя, первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами усилителя мощности и антенного переключателя, и ретранслятор, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности, антенного переключателя и приемопередающей антенны, а также последовательно соединенных приемника, амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого соединен с выходом задающего генератора, блока автоматической подстройки фазы, генератора низких частот и коммутатора-формирователя, первый, второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами усилителя мощности, антенного переключателя и приемника, при этом второй выход блока автоматической подстройки фазы соединен с входом задающего генератора, второй выход приемника соединен с вторым входом блока автоматической подстройки фазы, отличающееся тем, что в измерительный блок и ретранслятор введены соответствующие управляемые аттенюаторы, включенные между выходом антенного переключателя и входом приемника, при этом управляющий вход управляемого аттенюатора подключен к первому дополнительному выходу коммутатора-формирователя, а второй дополнительный выход коммутатора-формирователя соединен с управляющим входом амплитудно-фазового измерителя, а управляемые аттенюаторы выполнены в виде последовательно соединенных выключателей, управляющие входы выключателей являются управляющим входом управляемого аттенюатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в геофизических исследованиях, при создании измерительных систем в геодезии.

Известно устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала/ содержащее измерительный блок/ состоящий из последовательно соединенных задающего генератора/ усилителя мощности/ антенного переключателя/ соединенного с приемопередающей антенной/ приемника и амплитудно-фазового измерителя/ второй вход которого соединен с выходом задающего генератора/ последовательно соединенных генератора низкой частоты и коммутатора-формирователя/ первый и второй выходы которого соединены соответственно с управляющими входами усилителя мощности и антенного переключателя/ и ретранслятор/ состоящий из последовательно соединенных задающего генератора/ усилителя мощности/ антенного переключателя/ соединенного приемопередающей антенной/ приемника/ амплитудно-фазового измерителя/ второй вход которого соединен с выходом задающего генератора/ блока автоматической подстройки фазы/ генератора низкой частоты и коммутатора-формирователя/ первый/ второй и третий выходы которого соединены соответственно с управляющими входами усилителя мощности/ антенного переключателя и приемника/ второй выход блока автоматической подстройки фазы соединен с входом задающего генератора/ второй выход приемника соединен с вторм входом блока автоматической подстройки фазы.

Недостатком устройства является низкая точность и низкое быстродействие.

Цель изобретения повышение точности и быстродействия.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Оно содержит измерительный блок 1, состоящий из генератора низких частот 2, коммутатора-формирователя 3, антенного переключателя 4, приемопередающей антенны 5, задающего генератора 6, усилителя мощности 7, приемника 8, амплитудно-фазового измерителя 9, управляемого аттенюатора 10, выполненного в виде n последовательно соединенных выключателей 11₁-11_n, и ретранслятор 12, состоящий из блока 13 автоматической подстройки фазы, генератора низкой частоты 14, коммутатора-формирователя 15, антенного переключателя 16, приемопередающей антенны 17, задающего генеpатоpа 18, усилителя мощности 19, приемника 20, амплитудно-фазового измерителя 21, управляемого аттенюатора 22, выполненного в виде n последовательно соединенных выключателей 23₁-23_n.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 6 вырабатывает непрерывный гармонический сигнал частотой f, который поступает на усилитель мощности 7. Генератор низкой частоты 2 в течение цикла работы Т_и вырабатывает непрерывный сигнал частотой F, который поступает на коммутатор-формирователь 3, формирующий сигналы управления. В усилителе мощности 7 осуществляются усиление сигнала до необходимой величины и формирование выходного радиоимпульсного сигнала под действием управляющего сигнала от коммутатора-формирователя 3. Радиоимпульсный сигнал от усилителя мощности 7, пройдя через открытый антенный переключатель 4, излучается в пространстве приемопередающей антенной 5 и одновременно через выключатели 11₁-11_n управляемого аттенюатора 10, которые выключены, поступает в приемный тракт измерительного блока 1. Выключатели 11₁-11_nобеспечивают ослабление сигнала до уровня, исключающего искажения в приемнике 8. В течение времени Т_и, когда измерительный блок 1 излучает сигнал в пространство, в амплитудно-фазовом измерителе 9 осуществляется измерение фазового сдвига ₁ между сигналом от задающего генератора 6 и сигналом с выхода приемника 8, равного внутреннему фазовому сдвигу в измерительном блоке 1, величина которого запоминается в амплитудно-фазовом измерителе 9.

Сигнал, излучаемый в пространство, пройдя через среду распространения, принимается приемопередающей антенной 17 ретранслятора 12 и через выключатели 23₁-23_n, управляемого аттенюатора 22, которые включены, поступает на вход приемника 20. С выходом приемника 20 усиленный сигнал под воздействием управляющих сигналов от коммутатора-формирователя 15 поступает на первый вход амплитудно-фазового измерителя 21, на второй вход амплитудно-фазового измерителя 21, на второй вход которого подается непрерывный гармонический сигнал частотой f от задающего генератора 18, либо на блок 13 автоматической подстройки фазы. Блок 13 автоматической подстройки фазы обеспечивает формирование управляющего сигнала под воздействием высокочастотной составляющей принимаемого сигнала для подстройки задающего генератора 18.

В блоке 13 автоматической подстройки фазы под воздействием низкочастотной составляющей (огибающей) принимаемого сигнала также формируется сигнал синхронизации генератора 14 низкой частоты F, обеспечивающий синхронизацию выходных сигналов коммутатора-формирователя 15 ретранслятора 12 под сигналы коммутатора-формирователя 3 измерительного блока 1. Коммутатор-формирователь 15 служит для формирования сигналов управления. Гармонический сигнал задающего генератора 18 частотой f, фаза которого подстроена сигналом управления от блока 13 автоматической подстройки фазы под фазу принимаемого ретранслятором 12 сигнала за время Т_и, поступает на вход усилителя мощности 19. В усилителе мощности 19 осуществляются усиление сигнала до необходимой величины и формирование выходного радиоимпульсного сигнала под воздействием управляющего сигнала от коммутатора-формирователя 15. Радиоимпульсный сигнал от усилителя мощности 19, пройдя через открытый антенный переключатель 16, излучается в пространство приемопередающей антенной 17 и одновременно через выключатели 23₁-23_n, управляемого аттенюатора 22, которые выключены, поступает в приемник 20 ретранслятора 12. В течение времени Т_р, когда ретранслятор 12 излучает сигнал в пространство (Т_р=Т_и), в амплитудно-фазовом измерителе 21 измеряется фазовый сдвиг 2 между сигналом от задающего генератора 18 и сигналом с выхода приемника 20, равный внутреннему фазовому сдвигу в ретрансляторе 12. Величина измеренного фазового сдвига ₂, засылается в ячейку памяти блока 13 автоматической подстройки фазы и в последующем вычитается из общей фазы _вых принимаемого за время Т_и сигнала, навязываемой при ретрансляции задающему генератору 18. Сигнал, поступающий с выхода задающего генератора 18 на усилитель мощности 19 и излучаемый в пространство приемопередающей антенной 17 в течение времени Т_р имеет фазовый сдвиг _{р вых} - ₂, равный фазовому сдвигу _рсигнала, принимаемого ретранслятором 12 в течение времени Т_и, и не содержит собственных фазовых сдвигов, обусловленных аппаратурой ретранслятора 12.

Пройдя вторично через среду распространения, сигнал ретранслятора 12 поступает в измерительный блок 1, принимается приемопередаюющей антенной 5, через открытые выключатели 11₁-11_n, управляемого аттенюатора 10 и приемник 8 поступает на амплитудно-фазовый измеритель 9. В амплитудно-фазовом измерителе 9 осуществляется измерение амплитуды и фазы _вх принятого сигнала. В амплитудно-фазовом измерителе 9 из полученной величины фазового сдвига входного сигнала _вхвычитается величина измеренного ранее фазового сдвига ₁ ( _и= _вх - ₁). В фазовом сдвиге _и полностью исключены собственные фазовые сдвиги в измерительном блоке 1 и ретрансляторе 12. Величина фазового сдвига _и сигнала, прошедшего дважды через исследуемую среду, равна времени запаздывания радиоволн в точке приема по отношению к моменту их излучения и используется в качестве интерпретационного параметра при геоэлектрических исследованиях методом радиоволнового просвечивания.

Кроме того, величина _и может использоваться для определения расстояния (r) между измерительным блоком 1 и ретранслятором 12 при известной скорости распространения радиоволн по формуле

r где С скорость распространения радиоволн;

f частота источника сигнала.

При этом погрешности измерения фазы, обусловленные фазовой нестабильностью от времени и воздействием дестабилизирующих факторов (температуры, изменений питающих напряжений и т.д.) на узлы измерительного блока 1 и ретранслятора 12 автоматически исключаются из результатов фазовых измерений.