[实用新型]线性比相仪

说明书

本实用新型涉及无线电测量领域，特别是一种线性比相仪。

线性比相仪是用于频标比对，相位变化检测的高精度仪器。目前，已有技术在解决相位比对问题时，有的采用门电路或集成电路触发器对两个比对信号直接鉴相，如美国HpK34－59991A比相仪说明书就是这种，这种方案存在着线性度差、调整不便和在高频下比相时有“死区”及非线性现象的缺陷。美国3.986，113专利采用双混频器幅相检波的方案，虽说对线性度和“死区”有所改善，但仍存在着比相器的测量精度与频率标称值相关和低频比相精度低以及辅助公共振荡器频率在不同比相频率值时必须作不同的更改的不足。

本实用新型的目的，在于避免上述已有技术的不足之处而提供一种线性度好，操作方便，且在不同输入比对频率下能归一化给出高的测量精度的线性相位比对器。

实现本实用新型目的主要特征是采用了数字式双谐波混频器相位差的方案整个电路包括三个通道和一个线性鉴相器，其中两输入信号通道相同，分别由放大整形电路连接可调分频器，可调分频器的输出端连接数字式谐波混频器所构成。高频振荡通道是由高频公共振荡器连接可调式分频器，可调式分频器的输出再连接到两输入通道的双谐波混频器中，构成高频振荡通道。基准信号f_o（t）与被测信号f_x（t）分别连接到两通道的放大整形电路，将其整形为脉冲波，该脉冲波输入到可调分频器，可调分频器除了不分频外，还进行10分频，或100分频，分频的目的是适应较低比相精度的情况，经可调分频器后 的两输入信号再输入到数字式谐波混频器。由高频公共振荡器输出的振荡脉冲f_c（t）通过可调分频器不分频、10分频或100分频也连接到双谐波混频器，分别与基准信号f_o（t）和被测信号f_x（t）的谐波进行混频，再由谐波混频器输出两个差拍信号，送到线性鉴相器进行鉴相，其输出电压代表两差拍信号的相位相对变化。

设公共振荡器的频率为：

f_c（t）＝F（t）－△F（t） ①

两路比对信号的频率值分别为：

f_o（t）＝F（t）／m ②

f_x（t）＝F（t）／n＋△f（t） ③

其中，m，n为正整数，m与n可以相等也可以不等。

f_c（t）分别与f_o（t）的m次谐波和f_x（t）的n谐波混频后得到的两差拍信号为：

f_拍1（t）＝△F（t） ④

f_拍2（t）＝n△f（t）＋△F（t） ⑤

两差拍信号之间的相位差φ_拍（t）为：

φ_拍（t）｜^t_o＝2π∫^t_o（n△f（t）＋△F（t））dt＝2π∫^t_o△F（t）dt

＝2π∫^t_on△f（t）dt＝nφ（t）｜^t_o

因两信号通道完全对称所以

φ_拍（t）＝nφ（t） ⑥

该相位差反映了被测信号f_x（t）相对基准信号f_o（t）的相位变化结果，也反映了显示值倍增了n倍，而与公共振荡器f_c（t）的变化没有关系。这样既免除了公共振荡器自身频率系统误差和随机误差对测量的影响，又提高了比对精度。

本实用新型由于使用了谐波混频器及有意偏调10MHz数KHz的公共振荡器，当输入信号是10MHz的分数频率时，其鉴相相当于在高于输入信号n倍的10MHz上进行，因此鉴相精度相对于f_x（t）倍增了n倍。随着n值的不同，倍增的结果也不一样，由此可把不同的比对频率（符合（2）、（3）式）归一化到相当于f_c（t）整数部分频率的情况下进行鉴相，所以鉴相的精度不受输入频率信号频率标称值高低的影响。此外，由于谐波混频器输出的差拍信号是在较低的频率下鉴相，因此可在输入频率值较高的情况下获得良好的线性度。仪器中设置10分频器和100分频器可以适应中、低精度的对比情况，它们的加入分别获得等效1MHz或100KHz的鉴相。

以下结合附图对本实用新型的结构作进一步详述。

图1是本实用新型的方框图。