5.7. Измерения фазового сдвига с гетеродинным преобразованием частоты

В диапазоне очень высоких частот возникают трудности формирования счетных импульсов требуемой частоты и создания быстродействующих счетчиков. Поэтому для расширения частотного диапазона фазометров применяют гетеродинное преобразование частоты измеряемых сигналов, позволяющее свести измерение фазового сдвига практически на любой частоте к измерению фазового сдвига на фиксированной промежуточной частоте. Структурная схема фазометра с гетеродинным преобразованием частоты приведена на рис. 5.14.

Частоту напряжений u₁ и u₂ преобразуют (сдвигают) с помощью смесителей, на которые подают напряжение u_г от общего гетеродина. Избирательные усилители, настроенные на промежуточную частоту f_пр, выделяют напряжения ипромежуточной частотыf_пр = f – f_г. Фазовый сдвиг между иизмеряют низкочастотным фазометром по любой из схем, разобранных ранее. Если оба канала схемы идентичны, фазовые соотношения между исследуемыми напряжениями при

п

реобразовании частоты сохраняются и фазовый сдвиг междуиравен фазовому сдвигу междуu₁ и u₂. Погрешность измерений связана с неидентичностью каналов и погрешностью низкочастотного фазометра. В случае необходимости преобразование частоты может быть многократным.

Подведем итоги и сформулируем основные идеи измерений Δφ.

1. В качестве x_д при измерении фазовых сдвигов используются меры Δφ в виде градуируемых или расчетных фазовращателей, а также период колебаний T_г известной частоты. Частота при этом измеряется частотомером.

2. Сравнение измеряемого фазового сдвига с его действительным значением x_д, выдаваемым фазовращателем, производится при помощи устройств сравнения в виде фазового детектора, осциллографа.

3. Сравнение измеряемого фазового сдвига, преобразованного во временной интервал Δt, с его действительным значением Δt_д осуществляется путем счета числа N периодов T_г сигнала известной частоты, содержащихся в Δt.

4. Если технические средства не позволяют измерять Δt или N в диапазоне очень высоких частот, то применяют перенос (сдвиг) частоты в область низких частот с минимальными искажениями разности фаз сигналов, а затем выполняют измерение Δφ низкочастотными фазометрами.

73