4. Метод дискретного счета

Как было показано выше, фазовый сдвиг легко преобразуется во временной интервал. Метод дискретного счета предполагает заполнение этого временного интервала счётными импульсами и подсчет их количества. Если частота следования счетных импульсов , то в интервале их будет . Тогда фазовый сдвиг

. (12)

Измерив и с помощью цифрового измерителя временных интервалов или цифровым частотомером (см. п.3.6 и 8.4) можно косвенным методом по приведенной формуле рассчитать величину фазового сдвига.

Более удобным является использование цифрового фазометра. Чаще всего они строятся по схеме интегрирующего фазометра (рис.50), когда результат измерений представляет собой среднее значение фазового сдвига за большое число периодов входного напряжения. Этим достигается повышение точности и помехозащищенности.

Измеряемый фазовый сдвиг, так же как в аналоговом фазометре (рис.49), преобразуется во временной интервал Т, заполняемый счетными импульсами частотой f_о с генератора ГСИ. Число импульсов в одной пачке согласно (12)

.

Эти пачки импульсов поступают на второй временной селектор ВС2, открываемый на время Т_уср, формируемое из импульсов ГСИ с помощью делителя частоты ДЧ. Число пачек, попавших в счетчик СТ , где - коэффициент деления счетчика СТ.

Общее число импульсов, поступивших на счётчик . Откуда получим

,

т.е. число импульсов не зависит от частоты входных сигналов и частоты ГСИ. Подобрав необходимое значение коэффициента пропорциональности (коэффициент деления ), можно получить отсчет

в градусах и минутах фазового сдвига.

Погрешность цифровых фазометров определяется погрешностью формирования интервала Т и погрешностью дискретности при подсчете числа импульсов n и N. Поэтому фазометры используются для измерения относительно высокочастотных сигналов и обеспечивают погрешность порядка 0,1^о. Эту погрешность можно уменьшить, увеличивая Т_уср.

5. Расширение частотного диапазона при измерении фазового сдвига

Рассмотренные ранее методы измерения фазовых сдвигов относительно низкочастотны. Для расширения диапазона в область более высоких частот используют преобразование частоты, аналогичное преобразованию в гетеродинном частотомере (рис.51). Это приводит к снижению исходных частот до приемлемого значения с сохранением прежнего фазового сдвига.

Исследуемые напряжения с частотой f, фазовый сдвиг между которыми нужно измерить, подают на два идентичных канала прибора. В состав каждого канала входит входное устройство ВУ, Смеситель См и усилитель разностной частоты УРЧ.

На оба смесителя подается напряжение гетеродина Гет в одинаковой фазе, что приводит к появлению на их выходах разностной частоты f = f-f_г с исходным фазовым сдвигом. После усиления эти частоты поступают на низкочастотный фазометр ( ) для измерения фазового сдвига.

Диапазон частот расширяется до 10ГГц при погрешности измерения 1-2%.