相移測量方法及裝置的製作方法
2023-05-27 15:50:06 1
專利名稱：相移測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種相移測量方法，特別是一種精確測量雙埠網絡相移的相移測量方法及裝置。
背景技術：
目前，測量雙埠網絡相移一般使用網絡分析儀等儀器。而在需要實時測量相移的場合一般的相移測量方法是用檢波和比較器的方法測量，或者使用同步實時取樣技術獲得取樣序列，從而計算兩信號之間的相位差的方法。前種方法的測量精度低，後者計算複雜且運算量大。兩種方法的被測信號的頻率範圍都很低，無法滿足高頻相移測量要求。
對於高頻相移的測量方法是採用鑑相器，測量電路見圖l，具體是將信號源產生的一信號分成兩路同相信號，其中一路作為參考信號送鑑相器的輸入A端;另一路作為測量信號經雙埠網絡，形成相移信號送鑑相器的輸入B端；鑑相器根據二輸入信號的相差，將輸出一反應移相信號的移相位的電壓值。由於鑑
相器的非線性原因(見圖3)，在器件的非線性區測量誤差大，無法滿足高精度測量的要求；該方法的改進措施如圖2，增加移相器，將測量信號附加一初相位，可以使部分測量點避開鑑相器的非線性區，但由於移相器是增加固定相移，如90度移相器，無法連續、高精度的改變相位，因此無法滿足寬範圍內高精度的
4測量要求。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的上述不足，提供一種電路簡單、體積小、測量頻率範圍寬、測量精度高的相移測量方法。
本發明的上述目的是通過如下技術方案來實現的。
一種雙埠網絡相移測量方法，用於精確測量雙埠網絡相移，其特徵在於產生二初始信號X1、 X2，其中初始信號X1為測試信號，經雙埠網絡成為
相移信號x3;初始信號x2為參考信號,作為測試信號的參考基準；將初始信號x2和相移信號x3送鑑相器測量相移信息，判斷所測量的相移信息是否位於鑑相器的線性區，若是，則所測量的相移信號為雙埠網絡相移；若否，則移相初始信號xl或x2，附加一初相位①0，使鑑相器所測量的信號x2、 x3相位差信息位於鑑相器的線性區，即可精確測量雙埠網絡相移。
所述雙埠網絡相移測量方法，其特徵在於若所述的附加初相位OO附加於參考信號x2上，則雙埠網絡相移的角度0=鑑相器的測量值(1)1+附加初
相位O0;若所述的附加初相位①0附加於測量信號X1上，則雙埠網絡相移的
角度0=鑑相器的測量值01-附加初相位0)0。
所述雙埠網絡相移測量方法，其特徵在於所述二初始信號xl、 x2為同鵬7士 口
本發明還提供一種用於上述方法的雙埠網絡相移測量裝置，包括信號源、鑑相器、信號源移相控制器及連接被測雙埠網絡的輸出、輸入接線端，其特徵在於所述信號源為雙路信號源，所述雙路信號源的兩路信號輸出中的一路參考信號接鑑相器的輸入A端，所述雙路信號源的另一路測試信號輸出接輸出接線端；所述輸入接線端接鑑相器的輸入B端，所述鑑相器的輸出端接信號源移相控制器的輸入，所述信號源移相控制器的輸出接雙路信號源。
所述的雙埠網絡相移測量裝置，其特徵在於所述的信號源移相器是由模數轉換器和微處理器所構成，所述鑑相器的輸出通過模數轉換器接微處理器，微處理器的輸出接雙路信號源；當鑑相器測量的相移信息的電壓值位於鑑相器輸出電壓值的非線性區，則微處理器根據預先儲存的軟體程序移相雙路信號源的參考信號的初相位，或移相測試信號的初相位，使鑑相器輸出電壓值位於線
性區內。
所述的雙埠網絡相移測量裝置，其特徵在於所述的模數轉換器是高速高精度ADC轉換器。
所述的雙埠網絡相移測量裝置，其特徵在於 一高精度穩壓電源作為模數轉換器ADC基準電壓源，連接所述模數轉換器，以提高採樣準確度。
所述的雙埠網絡相移測量裝置，其特徵在於所述微處理器通過通信口接外部顯示或上位機。
本發明的有益效果
1、電路簡單，體積小，適用於測量各種雙埠網絡相移。
2、 克服了鑑相器晶片本身在特定相差範圍內非線性相移測量誤差。
3、 測量頻率範圍寬，準確度高。
為對本發明的原理及其功效有進一步了解，茲列舉具體實施例並結合附圖詳細說明如下。
圖1是現有的一種相移測量裝置的原理框圖。
圖2是圖l裝置的改進原理框圖。
圖3是鑑相器的響應曲線圖。
圖4是本發明相移測量方法的流程圖。
圖5是本發明相移測量裝置的電路圖。
具體實施例方式
圖4是本發明所提供的雙埠網絡相移測量方法，用於精確測量雙埠網絡相移，包括以下步驟由雙路信號源產生二初始信號xl、 x2，其中初始信號xl為測試信號，經雙埠網絡成為相移信號x3;初始信號x2為參考信號，作為測試信號的參考基準；將初始信號x2和相移信號x3送鑑相器測量相移信息，判斷所測量的相移信息是否位於鑑相器的線性區，若是，則所測量的相移信號為雙埠網絡相移；若否，則移相初始信號xl或x2，附加一初相位OO，使鑑相器所測量的信號x2、 x3相位差信息位於鑑相器的線性區，即可精確測量雙埠網絡相移。
若所述的附加初相位①0附加於參考信號x2上，則雙埠網絡相移的角度0=鑑相器的測量值0 l+附加初相位cD0;若所述的附加初相位OO附加於測量信號xl上，則雙埠網絡相移的角度0=鑑相器的測量值01-附加初相位00。
所述二初始信號xl、 x2為同頻信號，其相位可以相同，也可以不同，當二初始信號xl、 x2相位不同，所述檢測的雙埠網絡相移的角度O還要減去二初始信號xl與x2的相位差0) (xl-x2)。本發明還提供一種用於上述雙埠網絡相移測量方法的裝置，其電路示於
圖5，包括信號源l、鑑相器2、信號源移相控制器3及連接被測雙埠網絡
的輸出、輸入接線端4、 5，其中所述信號源1為雙路信號源，所述雙路信號
源1的兩路信號輸出中的一路參考信號接鑑相器2的輸入A端，所述雙路信號源的另一路測試信號接輸出接線端4;所述輸入接線端5接鑑相器2的輸入B
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制器3的輸出接雙路信號源1。
測試時，將被測雙端網絡接於輸出、輸入接線端4、 5之間，雙路信號源l產生二初始信號xl、 x2，其中初始信號xl作為測試信號通過輸出接線端4，經由雙端網絡移相成為信號x3，並由輸入接線端5接至鑑相器2的輸入B端；初始信號x2為參考信號,作為測試信號的參考基準接鑑相器2的輸入A端；鑑相器工作在測量模式，根據初始信號x2和相移信號x3的相位差，由鑑相器2的輸出端送出測量相移信息一電壓值至信號源移相控制器3，信號源移相控制器3判斷所測量的相移信息是否位於鑑相器2的線性區，若是，則所測量的相移信號為雙埠網絡相移值；若否，則信號源移相控制器3移相初始信號xl或x2一附加初相位①0，使鑑相器2所測量的信號x2、 x3的相移信息位於鑑相器2的線性區，即可或得精確測量雙埠網絡相移。
所述的信號源移相控制器3是由模數轉換器和微處理器所構成，如圖5所示，所述鑑相器2的輸出通過模數轉換器ADC接微處理器MCU，微處理器MCU的輸出接雙路信號源h當鑑相器2測量的相移信息的電壓值位於鑑相器的非線性區，微處理器則根據預先儲存的軟體程序移相雙路信號源的參考信號的初相位，或移相測試信號的初相位，使鑑相器輸出電壓值位於線性區內。所述的模數轉換器是高速高精度ADC轉換器。
一高精度穩壓電源作為模數轉換器ADC基準電壓源，連接所述模數轉換 器，以提高採樣準確度。
所述微處理器通過通信口接外部顯示或上位機。
本發明用模數轉換器ADC轉換器對檢測信號進行採樣，採用外接高精度穩 壓電源作為ADC的參考電壓以提高精度。檢測的結果可以通過通信口用於外部 顯示或傳遞給上位機。存儲於微處理器中的軟體算法思路為首先判斷檢測信號 是否在鑑相器線性範圍內，若不在則改變信號源參考信號或者測試信號初始相 位，直到檢測信號在鑑相器線性範圍內，精確測量信號的相差，再加上信號源 的偏移相差，即為該頻率下被測網絡的相位值。該軟體算法簡單有效，速度快， 精度高。
本發明與現有技術的區別是1、採用雙路輸出信號源；2、採用鑑相器測 量相移信息，3、應用軟體算法彌補鑑相器晶片本身非線性帶來的測量誤差，達 到高精度測量要求。
雙路輸出信號源，採用同一個晶振電路，可以保證兩路信號的同步性，輸 出信號的相位可控制，可以精確控制每路輸出的信號初始相位。
鑑相器的工作原理是測量兩路輸入信號的相位差，輸出的電壓信號與輸入 兩路信號的相移差成正比，在0度和180度附近，由於鑑相器非線性原因，輸 出電壓信號與真實相移差不成正比，最大誤差可達5度以上，見圖3鑑相器響 應曲線。
微處理器採樣鑑相器的輸出信號，根據鑑相器的響應特性(見圖3)，判斷 鑑相器是否工作在線性區，當不在線性區時，控制雙路輸出信號源，改變信號的初始相位，使鑑相器的兩路輸入信號的相位差在其測量的線性區內，從而達 到精確測量被測網絡相移的目的。
權利要求
1、一種雙埠網絡相移測量方法，用於精確測量雙埠網絡相移，其特徵在於產生二初始信號x1、x2，其中初始信號x1為測試信號，經雙埠網絡成為相移信號x3；初始信號x2為參考信號，作為測試信號的參考基準；將初始信號x2和相移信號x3送鑑相器測量相移信息，判斷所測量的相移信息是否位於鑑相器的線性區，若是，則所測量的相移信號為雙埠網絡相移；若否，則移相初始信號x1或x2，附加一初相位Φ0，使鑑相器所測量的信號x2、x3相位差信息位於鑑相器的線性區，精確測量雙埠網絡相移。
2、 根據權利要求l所述雙埠網絡相移測量方法，其特徵在於所述的附加初相位①0附加於參考信號x2上，則雙瑞口網絡相移的角度0>=鑑相器的測 量值①l+附加初相位①0;所述的附加初相位OO附加於測量信號Xl上，則雙埠網絡相移的角度0=鑑相器的測量值(1>1-附加初相位00。
3、 根據權利要求l所述雙埠網絡相移測量方法，其特徵在於所述二初始信號xl、 x2為同頻信號。
4、 一種用於權利要求1所述方法的雙埠網絡相移測量裝置，包括信號源、鑑相器、信號源移相控制器及連接被測雙埠網絡的輸出、輸入接線端，其特徵在於所述信號源為雙路信號源，所述雙路信號源的兩路信號輸出中的一路參考信號接鑑相器的輸入A端，所述雙路信號源的另一路測試信號輸出接 輸出接線端；所述輸入接線端接鑑相器的輸入B端，所述鑑相器的輸出端接信 號源移相控制器的輸入，所述信號源移相控制器的輸出接雙路信號源。
5、 根據權利要求4所述的雙埠網絡相移測量裝置，其特徵在於所述的 信號源移相控制器是由模數轉換器和微處理器所構成，所述鑑相器的輸出通過 模數轉換器接微處理器，微處理器的輸出接雙路信號源；當鑑相器測量的相移信息的電壓值位於鑑相器輸出電壓值的非線性區，則微處理器根據預先儲存的 軟體程序移相雙路信號源的參考信號的初相位，或移相測試信號的初相位，使鑑相器輸出電壓值位於線性區內。
6、 根據權利要求4所述的雙埠網絡相移測量方法的裝置，其特徵在於所述的模數轉換器是高速高精度ADC轉換器。
7、 根據權利要求4所述的雙埠網絡相移測量裝置，其特徵在於 一高精度穩壓電源作為模數轉換器ADC基準電壓源，連接所述模數轉換器，以提高採樣準確度。
8、 根據權利要求5所述的雙埠網絡相移測量方法的裝置，其特徵在於所述微處理器通過通信口接外部顯示或上位機。
全文摘要
本發明涉及一種相移測量方法，特別是雙埠網絡相移測量，產生兩初始信號x1、x2，其中初始信號x1為測試信號，經雙埠網絡成為相移信號x3；初始信號x2為參考信號，作為測試信號的參考基準；將初始信號x2和相移信號x3送鑑相器測量相移信息，判斷所測量的相移信息是否位於鑑相器的線性區，若是，則所測量的相移信號為雙埠網絡相移；若否，則移相初始信號x1或x2，附加一初相位Φ0，使鑑相器所測量的信號x2、x3相位差信息位於鑑相器的線性區，即可精確測量雙埠網絡相移。優點是1.電路簡單、體積小；2.測量頻率範圍寬；3.測量精度高。
文檔編號G01R25/00GK101685113SQ200810211368
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月24日 優先權日2008年9月24日
發明者曹海鵬, 李衛澤, 楊麗華, 王良麗, 程宇鋒, 琳 肖, 薇 肖, 欣 許, 謝家祥 申請人:北京北廣科技股份有限公司