[go: up one dir, main page]

RU2244937C1 - Two-probe method of measuring phase shifts in balance ring - Google Patents

Two-probe method of measuring phase shifts in balance ring Download PDF

Info

Publication number
RU2244937C1
RU2244937C1 RU2003123565/09A RU2003123565A RU2244937C1 RU 2244937 C1 RU2244937 C1 RU 2244937C1 RU 2003123565/09 A RU2003123565/09 A RU 2003123565/09A RU 2003123565 A RU2003123565 A RU 2003123565A RU 2244937 C1 RU2244937 C1 RU 2244937C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
signals
probes
probe
measured
Prior art date
Application number
RU2003123565/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003123565A (en
Inventor
рский В.Ф. Вин (RU)
В.Ф. Винярский
В.А. Митин (RU)
В.А. Митин
А.И. Синани (RU)
А.И. Синани
Ю.И. Зеленюк (RU)
Ю.И. Зеленюк
Г.Н. Колодько (RU)
Г.Н. Колодько
И.И. Фролов (RU)
И.И. Фролов
В.Г. Соколов (RU)
В.Г. Соколов
Original Assignee
ОАО "НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОАО "НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова" filed Critical ОАО "НИИ Приборостроения им. В.В. Тихомирова"
Priority to RU2003123565/09A priority Critical patent/RU2244937C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2244937C1 publication Critical patent/RU2244937C1/en
Publication of RU2003123565A publication Critical patent/RU2003123565A/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Phase Differences (AREA)

Abstract

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: method can be used for aerial and wave-guide engineering as for measuring parameters as of single components and of group components. Method of measuring is based on separating of continuous signal to two arms. Two-probe phase-sensitive element and device which parameters have to measured are mounted in one arm and phase modulator is mounted into the other arm. Phase modulator has two states - of 0 and 180 degrees. During process of measurement two microwave frequency signals are added at both probes. One of signals carries information of phase of device to be measured and the other one has to be reference one. Phase shift introduced by device to be measured is determined by calculation by using signal amplitudes at two motionless probes for two beats - for first beat at initial phase state of microwave signal and for second beat when phase state is changed for 180 degrees in one arm of balance ring.
EFFECT: simplified realization; improved precision of measurement.
2 dwg

Description

Предлагаемый способ измерения фазовых сдвигов СВЧ-сигналов в балансном кольце относится к области радиотехнических измерений и, в частности, для измерения в СВЧ-диапазоне.The proposed method for measuring phase shifts of microwave signals in a balanced ring relates to the field of radio engineering measurements and, in particular, for measurements in the microwave range.

Известен способ измерения фазовых сдвигов с использованием преобразователя фазы, содержащего полосковую измерительную линию с двумя зондами, размещенными на подвижной каретке. Сигналы от зондов детектируются, усиливаются и поступают на схему управления, обеспечивающую автоматическое перемещение каретки зондового устройства вдоль линии при слежении за изменением фазовых сдвигов. [Соболев Д.П., Маншева Г.Г. Информационно-справочный листок, № 780625, М., ВИМИ, 1978 г.]A known method of measuring phase shifts using a phase Converter containing a strip measuring line with two probes placed on a movable carriage. The signals from the probes are detected, amplified and fed to a control circuit that automatically moves the carriage of the probe device along the line when tracking changes in phase shifts. [Sobolev D.P., Mansheva G.G. Information and reference leaflet, No. 780625, M., VIMI, 1978]

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ измерения фазовых сдвигов, основанный на применении СВЧ мостовой балансной схемы с использованием измерительной линии с двумя зондами. Опорный и исследуемый сигналы через согласованные ослабители подаются на измерительную линию, а сигналы от зондов после детектирования поступают на двухканальное регистрирующее устройство. Искомый фазовый сдвиг находится по равенству сигналов от зондов при механическом перемещении каретки, при этом минимум сигнала должен находится между зондами. [Соболев Д.П., Маншева Г.Г. Методы измерения фазовых параметров СВЧ-устройств. Обзоры по электронной технике, 1980 г.].Closest to the technical nature of the present invention is a method for measuring phase shifts, based on the use of microwave bridge balanced circuit using a measuring line with two probes. The reference and studied signals are fed through the matched attenuators to the measuring line, and the signals from the probes after detection are fed to a two-channel recording device. The desired phase shift is found by the equality of the signals from the probes during mechanical movement of the carriage, while the minimum signal must be between the probes. [Sobolev D.P., Mansheva G.G. Methods for measuring the phase parameters of microwave devices. Reviews on electronic technology, 1980].

Недостатком этих способов является малая скорость проведения измерений фазовых сдвигов.The disadvantage of these methods is the low speed of phase shift measurements.

Техническим результатом предлагаемого способа измерения фазовых сдвигов является возможность существенного увеличения скорости проведения измерений фазовых сдвигов при высокой точности.The technical result of the proposed method for measuring phase shifts is the ability to significantly increase the speed of measurements of phase shifts with high accuracy.

Сущность предлагаемого способа измерения фазовых сдвигов СВЧ-сигналов в балансном кольце состоит в разделении непрерывного СВЧ-сигнала на два плеча, в одно из которых установлено измеряемое устройство и двухзондовый фазочуствительный элемент, суммировании на каждом из упомянутых зондов двух СВЧ-сигналов, один из которых несет информацию о фазе измеряемого устройства, а другой является опорным, сравнении этих сигналов и определении фазового сдвига. Новизна заявляемого двухзондового способа измерения фазовых сдвигов в балансном кольце заключается в том, что измерение фазового сдвига производится в два такта с измерением амплитуд сигналов на двух неподвижных зондах при начальном фазовом состоянии СВЧ-сигнала для первого такта и при измененном в одном из плеч балансного кольца на 180° фазовом состоянии СВЧ-сигнала во втором такте, определении амплитуды сигналов на обоих зондах с последующим вычислением фазового сдвига, внесенного измеряемым устройством, в соответствии с выражением:The essence of the proposed method for measuring the phase shifts of microwave signals in a balanced ring consists in dividing a continuous microwave signal into two arms, one of which has a measured device and a two-probe phase-sensing element, summing on each of the mentioned probes two microwave signals, one of which carries information on the phase of the measured device, and the other is the reference, comparing these signals and determining the phase shift. The novelty of the proposed two-probe method for measuring phase shifts in a balanced ring is that the phase shift is measured in two steps with the measurement of the amplitudes of the signals on two stationary probes at the initial phase state of the microwave signal for the first cycle and when the balance ring is changed in one of the arms to 180 ° phase state of the microwave signal in the second cycle, determining the amplitude of the signals on both probes, followed by calculating the phase shift introduced by the measured device, in accordance with the expression:

Figure 00000002
Figure 00000002

где U11 и U12 - амплитуды сигналов от первого зонда в первом и втором тактах цикла измерения;where U 11 and U 12 are the amplitudes of the signals from the first probe in the first and second measures of the measurement cycle;

U21 и U22 - амплитуды сигналов от второго зонда в первом и втором тактах цикла измерения;U 21 and U 22 are the amplitudes of the signals from the second probe in the first and second measures of the measurement cycle;

Δ =0, если (U21· U12-U11· U22)>0 и (U21· U11-U12· U22>0Δ = 0 if (U 21 · U 12 -U 11 · U 22 )> 0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22 > 0

или (U21· U12-U11· U22)<0 и (U21· U11-U12· U22>0or (U 21 · U 12 -U 11 · U 22 ) <0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22 > 0

Δ =180° , если (U21· U12-U11· U22)>0 и (U21· U11-U12· U22)<0Δ = 180 ° if (U 21 · U 12 -U 11 · U 22 )> 0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22 ) <0

или (U21· U12-U11· U22)<0 и (U21· U11-U12· U22)<0or (U 21 · U 12 -U 11 · U 22 ) <0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22 ) <0

γ - сдвиг фаз между зондами в фазочуствительном элементе на частоте измерения.γ is the phase shift between the probes in the phase-sensitive element at the measurement frequency.

На фиг.1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предложенный способ измерения фазовых сдвигов.Figure 1 shows a functional diagram of a device that implements the proposed method for measuring phase shifts.

На фиг.2 приведены эпюры напряжений на выходах зондов для одного цикла измерения.Figure 2 shows the voltage diagrams at the outputs of the probes for one measurement cycle.

Устройство, реализующее способ измерения фазовых сдвигов СВЧ-сигналов в балансном кольце, пример выполнения которого приведен на фиг.1, состоит из генератора 1, 3-децибельного балансного делителя 2, фазового модулятора 3, измеряемого устройства 4, первого вентиля 5, второго вентиля 6, двухзондового фазочуствительного элемента 7, первой детекторной секции 8, второй детекторной секции 9, первого аналогово-цифрового преобразователя 10, второго аналогово-цифрового преобразователя 11, устройства сопряжения 12, ПЭВМ 13.A device that implements a method of measuring the phase shifts of microwave signals in a balanced ring, an example of which is shown in Fig. 1, consists of a generator 1, 3-decibel balanced divider 2, a phase modulator 3, a measured device 4, the first valve 5, the second valve 6 , a dual-probe phase-sensing element 7, a first detector section 8, a second detector section 9, a first analog-to-digital converter 10, a second analog-to-digital converter 11, an interface device 12, a personal computer 13.

Принцип работы устройства, реализующего предлагаемый способ измерения, состоит в следующем: непрерывный СВЧ-сигнал от генератора 1 разделяется на два плеча с равными амплитудами в 3-децибельном балансном делителе 2. Далее сигнал от одного из плеч 3-децибельного балансного делителя 2 поступает на фазовый модулятор 3 и через измеряемое устройство 4 и второй вентиль 6 на первый вход двухзондового фазочуствительного элемента. Сигнал от второго плеча (опорный сигнал) через вентиль 5 поступает на вход 2 двухзондового фазочуствительного элемента 5. Далее сигналы от двухзондового фазочуствительного элемента детектируются первой и второй детекторными секциями 8 и 9, преобразуются в цифровую форму в первом и втором аналогово-цифровых преобазователях 10 и 11 и поступают через устройство сопряжения 12 в ПЭВМ 13.The principle of operation of the device that implements the proposed measurement method is as follows: the continuous microwave signal from the generator 1 is divided into two arms with equal amplitudes in a 3-decibel balance divider 2. Next, the signal from one of the arms of a 3-decibel balance divider 2 is fed to the phase modulator 3 and through the measured device 4 and the second valve 6 to the first input of the dual-probe phase-sensing element. The signal from the second arm (reference signal) through the valve 5 enters the input 2 of the two-probe phase-sensing element 5. Next, the signals from the two-probe phase-sensing element are detected by the first and second detector sections 8 and 9, converted into digital form in the first and second analog-to-digital converters 10 and 11 and enter through the interface device 12 in the PC 13.

Цикл одного измерения состоит из двух тактов, отличающихся состоянием фазового модулятора 3 (0 или π ), в каждом из которых по команде от ПЭВМ 13 измеряются значения амплитуд сигналов от двух зондов двухзондового фазочуствительного элемента 7 с последующим вычислением сдвига фаз, внесенным измеряемым устройством, по предложенному для данного способа выражению с регистрацией результатов измерения в ПЭВМ 13.The cycle of one measurement consists of two clocks differing in the state of the phase modulator 3 (0 or π), in each of which, on a command from the PC 13, the amplitudes of the signals from the two probes of the two-probe phase-sensing element 7 are measured, followed by the calculation of the phase shift introduced by the measured device using the expression proposed for this method with the registration of the measurement results in a PC 13.

Технико-экономические преимущества предложенного способа по сравнению с прототипом заключается в многократном сокращении времени отдельного измерения, возможности использования предложенного способа для измерения фазовых сдвигов при автоматизации измерений.Technical and economic advantages of the proposed method compared to the prototype is to significantly reduce the time of an individual measurement, the possibility of using the proposed method for measuring phase shifts in the automation of measurements.

Возможности практической реализации предложенного способа не вызывают сомнения. Изготовлен и прошел испытания экспериментальный образец устройства, реализующий предложенный способ измерения.The possibilities of practical implementation of the proposed method are not in doubt. An experimental sample of the device that implements the proposed measurement method was manufactured and tested.

Claims (1)

Двухзондовый способ измерения фазовых сдвигов СВЧ-сигналов в балансном кольце, основанный на разделении непрерывного СВЧ-сигнала на два плеча, в одно из которых установлены измеряемое устройство и двухзондовый фазочуствительный элемент, суммировании на каждом из упомянутых зондов двух СВЧ-сигналов, один из которых несет информацию о фазе сигнала на измеряемом устройстве, а другой является опорным, сравнении этих сигналов и определении фазового сдвига, отличающийся тем, что измерение фазового сдвига производится с помощью двух неподвижных зондов в два такта, в первом такте при начальном фазовом состоянии СВЧ-сигнала, а во втором - при измененном в одном из плеч фазовом состоянии СВЧ-сигнала на 180°, определении амплитуды сигналов на обоих зондах, вычислении внесенного измеряемым устройством фазового сдвига в соответствии с выражениемA two-probe method for measuring the phase shifts of microwave signals in a balanced ring based on dividing a continuous microwave signal into two arms, one of which has a measuring device and a two-probe phase-sensing element, summing on each of the mentioned probes two microwave signals, one of which carries information about the phase of the signal on the measured device, and the other is the reference, comparing these signals and determining the phase shift, characterized in that the phase shift is measured using two probes in two cycles, in the first cycle with the initial phase state of the microwave signal, and in the second with the phase state of the microwave signal changed in one of the arms by 180 °, determining the amplitude of the signals on both probes, calculating the phase shift according to the expression
Figure 00000003
Figure 00000003
где U11 и U12 - амплитуды сигналов от первого зонда в первом и втором тактах цикла измерения;where U 11 and U 12 are the amplitudes of the signals from the first probe in the first and second measures of the measurement cycle; U21 и U22 - амплитуды сигналов от второго зонда в первом и втором тактах цикла измерения;U 21 and U 22 are the amplitudes of the signals from the second probe in the first and second measures of the measurement cycle; Δ =0, если (U21· U12-U11· U22)>0 и (U21· U11-U12· U22)>0 или (U21· U12- U11· U22)<0 и (U21· U11-U12· U22)>0;Δ = 0 if (U 21 · U 12 -U 11 · U 22 )> 0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22) > 0 or (U 21 · U 12 - U 11 · U 22 ) <0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22) >0; Δ =180° , если (U21· U12-U11· U22)>0 и (U21· U11-U12· U22)<0 или (U21· U12-U11· U22)<0 и (U21· U11-U12· U22)<0;Δ = 180 ° if (U 21 · U 12 -U 11 · U 22 )> 0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22 ) <0 or (U 21 · U 12 -U 11 · U 22 ) <0 and (U 21 · U 11 -U 12 · U 22 ) <0; γ - сдвиг фаз между зондами в фазочуствительном элементе на частоте измерения.γ is the phase shift between the probes in the phase-sensitive element at the measurement frequency.
RU2003123565/09A 2003-07-24 2003-07-24 Two-probe method of measuring phase shifts in balance ring RU2244937C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123565/09A RU2244937C1 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Two-probe method of measuring phase shifts in balance ring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003123565/09A RU2244937C1 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Two-probe method of measuring phase shifts in balance ring

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2244937C1 true RU2244937C1 (en) 2005-01-20
RU2003123565A RU2003123565A (en) 2005-02-10

Family

ID=34978173

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003123565/09A RU2244937C1 (en) 2003-07-24 2003-07-24 Two-probe method of measuring phase shifts in balance ring

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2244937C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695030C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Device for double-probe measurement of phase shifts of distributed rc-structure
RU2695025C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Two-probe method of measuring phase shifts of distributed rc-structure

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СОБОЛЕВ Д.П. и др., Методы измерения фазовых параметров СВЧ устройств, Москва, Обзоры по электронной технике, 1980, с.36. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2695030C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Device for double-probe measurement of phase shifts of distributed rc-structure
RU2695025C1 (en) * 2018-11-26 2019-07-18 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Two-probe method of measuring phase shifts of distributed rc-structure

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003123565A (en) 2005-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3676337D1 (en) DIGITAL CIRCUIT FOR A FLOW METER AND METHOD FOR FLOW MEASUREMENT.
CN100541127C (en) Method for Measuring Eigenfrequency of Interferometric Fiber Optic Gyroscope Using Asymmetric Square Wave Modulation Method
CN100533064C (en) Test method of time of flight of fiber optic gyroscope
CN101287964B (en) Method for signal processing of capacitive measurement scales
RU2161773C2 (en) Angle determination device
RU2244937C1 (en) Two-probe method of measuring phase shifts in balance ring
RU2642529C2 (en) Method of measurement of phase shifts between two harmonic signals of similar frequency
KR101203041B1 (en) Method of measuring an amplitude of a sinusoidal wave using a phase difference and apparatus thereof
US6469492B1 (en) Precision RMS measurement
CN109633243A (en) A kind of accurate extracting method of beam current signal peak amplitude based on leggy sampling
RU2482517C1 (en) Line locator
JPH0454198B2 (en)
RU2730423C1 (en) Accelerometer for measuring linear accelerations
CN113340467B (en) Double-pulse waveform identification and time interval determination method
SU649995A1 (en) Method of quantitative analysis of solid phase in fat on the base of magnetic resonance measurements
RU2695030C1 (en) Device for double-probe measurement of phase shifts of distributed rc-structure
SU815660A1 (en) Method of measuring small differences of amplitudes and sine signal phases
SU788058A1 (en) Differential meter of non-uniformities of sinusoidal magnetic field
US3593131A (en) Means and method for measuring the phase of an alternating electrical signal
SU650022A1 (en) Arrangement for measuring unstability
SU1515118A1 (en) Electronic phase meter
SU1429043A1 (en) Method of amplitude comparison of infrasonic frequency voltage
SU752177A1 (en) Device for determining electric conductivity variations
RU2037159C1 (en) Method of measuring signal nonlinearity
SU1226024A1 (en) Electromagnetic thickness gauge

Legal Events

Date Code Title Description
PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20091228

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100725

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120110

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20120621

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180725