Способы расширения частотного диапазона при измерении разности фаз

1 способ.Он используется при малых фазовых сдвигах. Исходную частоту умножают в n-раз. Это приводит к увеличению фазового сдвига также в n-раз. При измерении фазометром мы измеряем фазовый сдвиг больше исходного в n-раз при неизменной погрешности его измерения. Исходный фазовый сдвиг получим делением полученного результата в n-раз. Погрешность определения фазового сдвига при этом также уменьшится в n-раз.

2 способ.Он используется на высоких и сверхвысоких частотах. Частоты измеряемых сигналов понижают на основе гетеродинного преобразования. Гетеродинное преобразование частоты позволяет понижать частоту исследуемого напряжения с сохранением прежнего фазового сдвига. Это позволяет использовать более точные низкочастотные фазометры, чем и повышается точность измерения. При таком преобразование точность измерения равна 1[знак точка_деленная_на_точку]2 [знак процента].

Нулевой метод:

Сущность метода заключается в компенсации измеряемого фазового сдвига с помощью градуированного фазовращателя.

При измерениях фазовых сдвигов, вносимых четырехполюсниками, в области низких и высоких частот удобна схема с осциллографическим индикатором, упрощенный вариант которой приведен на рисунке.

После включения генератора и осциллографа на экране появляется изображение эллипса. Фазовращатели изменяют фазу напряжения, подаваемого на одну пару пластин, до тех пор, пока эллипс не преобразуется в прямую. Если прямая наклонена вправо, то общий фазовый сдвиг напряжений, поданных на обе пары пластин, равен 0. По шкале фазовращателя отсчитывают внесенный им сдвиг а. Измеряемый сдвиг . В случае наклона прямой влево общий фазовый сдвиг равен 180 градусов и . Точность будет наибольшей тогда, когда прямая наклонена к оси под углом 45 градусов (135). Для этого необходимо так отрегулировать коэффициенты передачи каналов Х и У, чтобы на обе пары пластин поступали напряжения, вызывающие одинаковой отклонение луча в горизонтальном и вертикальном направлениях: либо используют аттенюатор, не дающий фазовых сдвигов.

Пользуясь осциллографическим индикатором, нужно помнить, что возможен начальный фазовый сдвиг между каналами вертикального и горизонтального отклонений. Его наличие проверяют, подавая одно и то же напряжение на оба входа сразу. В случае необходимости начальный сдвиг компенсируют или вносят поправку в результаты измерений.

Нулевой метод применяют и в диапазоне СВЧ. Известно много схем, реализующих этот метод. Одна из простейших схем для измерения фазового сдвига, который вносится СВЧ элементом, включаемым в тракт, представлена на рисунке.

Приняв за опорную плоскость сечение конечного фланца 5 фазовращателя 4, к нему подключают короткозамыкающую заглушку 7. После включения измерительного генератора 1, сигнал которого поступает на вход фазовращателя 4 через развязывающий аттенюатор 2, перестройкой фазовращателя 4 добиваются того, чтобы узел напряжения стоячей волны получался в сечении зонда 3, и отсчитывают по шкале фазовращателя. Затем к правому фланцу фазовращателя 4 вместо заглушки 7 подсоединяют исследуемый четырехполюсник 6, короткозамкнутый на конце. Узел стоячей волны при этом смещается. С помощью фазовращателя 4 изменяют фазу стоячей волны настолько, чтобы узел снова оказался в сечении зонда. Снимают отсчет и определяют фазовый сдвиг, вносимый 4хполюсником: .