Калибратор Ф1-4

Калибратор фазы Ф1-4 для поверки измерителей разности фаз

Калибратор Ф1-4 - это специализированный прибор для воспроизведения заданных углов фазового сдвига между двумя синхронными гармоническими напряжениями в широком частотном диапазоне. Устройство рассчитано на работу в лабораторных и цеховых условиях и используется в качестве эталонного источника при поверке и настройке измерителей разности фаз, а также при исследовании радиоэлектронных узлов, использующих фазовые методы передачи и обработки информации.

Назначение и область применения

Калибратор фазы Ф1-4 предназначен для высокоточного задания и изменения разности фаз между двумя каналами синусоидальных сигналов. Прибор применяют для:

• поверки и калибровки фазометров и измерителей разности фаз;
• настройки трактов связи и систем, в которых используются фазовые методы модуляции и демодуляции;
• исследования фазовых характеристик фильтров, усилителей, смесителей и других радиоэлектронных узлов;
• отработки алгоритмов цифровой обработки сигналов, чувствительных к фазовым сдвигам.

Прибор может эксплуатироваться как в режиме местного управления с передней панели, так и в составе автоматизированных измерительных систем при программном управлении.

Функциональные особенности и принцип работы

Основой работы Ф1-4 является цифровой синтез гармонических сигналов с возможностью точного задания начальной фазы каждого канала. В приборе реализована следующая структура:

• блок управления и индикации с органами выбора частоты, угла фазового сдвига и уровня сигнала;
• формирователь тактовой последовательности и кодовых сигналов управления;
• два идентичных канала - опорный и установочный, каждый с пересчетной схемой, цифроаналоговым преобразователем и фильтрами нижних частот;
• выходные усилители с аттенюаторами, формирующие требуемый уровень напряжения на выходных разъемах.

Задание разности фаз производится путем формирования определенных начальных кодовых состояний пересчетных схем. Благодаря этому обеспечивается воспроизведение углов фазового сдвига с фиксированной дискретностью по всей полосе рабочих частот.

Диапазоны частот и фазовых сдвигов

Калибратор Ф1-4 охватывает широкий диапазон частот выходных напряжений с разбивкой по декадам с шагом 1-2-5:

• рабочий диапазон частот - от 5 Гц до 10 МГц;
• относительная погрешность установки частоты - не более 5·10^-2 от установленного значения;
• относительная нестабильность частоты за 10 минут - не более 5·10^-5.

Диапазон воспроизводимых углов фазового сдвига составляет:

• от 0 до ±360° по модулю;
• дискретность установки угла по фазе на частотах 5 Гц - 2 МГц - 10°;
• дискретность на частотах 2 - 10 МГц - 30°.

Выходные сигналы и уровень напряжения

Калибратор формирует два синхронных гармонических сигнала на нагрузку определенного сопротивления:

• наибольшее среднеквадратическое значение выходного напряжения на нагрузке не менее 500 Ом - порядка 1 В;
• ослабление выходных напряжений относительно максимального значения задается раздельно по каждому каналу;
• шаг изменения уровня - 10 дБ в диапазоне ослаблений от 0 до 60 дБ;
• коэффициент гармоник выходных напряжений при работе на нагрузку не менее 500 Ом:
  • на частотах 5 Гц - 1 МГц - не более 1 %;
  • на частотах 2 - 10 МГц - не более 2,5 %.

Точность воспроизведения разности фаз

Ф1-4 обеспечивает высокую точность задания углов фазового сдвига в зависимости от частоты и уровня ослабления:

• при нулевом ослаблении выходных напряжений в течение нескольких минут после установки:
  • на низких частотах около 5 - 20 Гц погрешность порядка ±0,1°;
  • в диапазоне от десятков герц до десятков килогерц - порядка ±0,03°;
  • в диапазоне до 1 МГц - порядка ±0,05°;
  • на частотах до 10 МГц - порядка ±0,1°.
• при ослаблениях от 10 до 40 дБ погрешность возрастает в зависимости от выбранного уровня аттенюации и частоты, учитывая коэффициент A, равный большему из установленных ослаблений по каналам;
• при максимальных ослаблениях 50 и 60 дБ в верхней части частотного диапазона допускается увеличение погрешности до единиц градусов, что учитывается при выборке режимов.

Во внештатных климатических условиях (повышенная или пониженная температура, повышенная влажность до 95 % при 30 °C) погрешность воспроизведения фазового сдвига не превышает примерно полуторакратных значений относительно нормальных условий.

Технические характеристики калибратора Ф1-4

Программное управление и интеграция в АИС

Калибратор Ф1-4 изначально рассчитан на работу в составе автоматизированных измерительных комплексов. Частота, угол фазового сдвига и ослабление выходных напряжений могут задаваться программно по параллельным двоично-десятичным кодам. Это позволяет:

• автоматизировать поверку фазометров и стендов измерения разности фаз;
• быстро переключать режимы во время серийных испытаний аппаратуры;
• точно воспроизводить набор типовых фазовых сдвигов и уровней для повторяемых измерений;
• снизить влияние человеческого фактора при настройке сложных фазочувствительных трактов.

Преимущества калибратора Ф1-4

• широкий частотный диапазон 5 Гц - 10 МГц при высокой стабильности частоты;
• воспроизведение фазовых сдвигов до ±360° с дискретностью 10° или 30° в зависимости от частоты;
• два согласованных канала с раздельной установкой уровня и фазового сдвига;
• калиброванное изменение уровня выходного напряжения с шагом 10 дБ до 60 дБ;
• низкий коэффициент гармоник в основной части диапазона частот;
• возможность ручного и программного управления параметрами, удобная для интеграции в автоматизированные стенды;
• сохранение точностных характеристик в расширенном диапазоне климатических условий.

Рекомендации по эксплуатации

При работе с калибратором Ф1-4 рекомендуется выдерживать прибор в рабочем режиме некоторое время до проведения точных измерений, чтобы стабилизировать частоту и температурный режим узлов. Подключение внешней аппаратуры следует выполнять экранированными кабелями и согласованной нагрузкой, особенно на верхней границе частотного диапазона. При программном управлении важно соблюдать уровни логических сигналов и корректно реализовать параллельный интерфейс для надежного задания частоты, угла и ослаблений. Соблюдение указанных рекомендаций позволяет использовать Ф1-4 как надежный эталонный калибратор фазы при поверке и настройке фазочувствительных измерительных систем.