相位差测量

第六章相位差测量•相位差测量是测量网络相频特性中必不可少的部分。用什么方法进行相位差测量呢？•相位差的定义：2121221122221111ttttsinUutsinUumm　　所谓相频特性即输入、输出信号间相位差随频率的变化关系，这往往是由于经过某网络器件而形成的，因此又称为该网络器件的相频特性。为常数时，当2121§6.2用示波器测量相位差1.11.1sinx()sinx0.5()70xA△TTBCDACABTTttttooACABo360360360相位差测量原理图一、直接比较法二、椭圆法[相位差改变，李沙育图形（椭圆）的长、短轴也跟着改变]•李沙育图形（椭圆法）分析：tsinXtsinUKxsintcosYcostsinY)tsin(Y)tsin(UKymmXmmmmY21)tsin(Uu)tsin(Uumm221121uKxuKyXYsinxXcosxXYymmm220000ymxmXxarcsinYyarcsin椭圆法0000ymxmXxarcsinYyarcsin上式有不便的地方……•当相位差接近(2n-1)×900时，X0靠近Xm,Y0靠近Ym，难以读准，再加上此时X0、Y0对相位差很不敏感，测量误差将增大，实际中采用读长、短轴的方法计算相位差：•实际当中，还需要考虑：系统的固有相位差（如何产生的？）。ABarctg2B为椭圆的短轴A为椭圆的长轴YX移相器U1U1U2右倾时φ＜900ACABTTttttooACABo3603603601.11.1sinx()sinx0.5()70xA△TTBCDImIo△TmomIIITTI00360介绍两种相位计：1、模拟式相位计2、数字式相位计§6.3将相位差转换为时间间隔进行测量（重点）12、数字式相位差计原理波形图NnTTTnTNfcbboooobobocbocnnNnTTTfTfNff1010360360360360103601036010360模拟式相位计实际测量的是长时间内相位差的平均值数字式相位计（又称“瞬时”相位计）,其无法用于高频信号相位差测量。为什么？•实际电路：脉冲形成脉冲形成U1(t)U2(t)μA双稳态触发器bobobocbocnTTTfTfNff10360103601036010360脉冲形成脉冲形成U1(t)U2(t)双稳态触发器时间闸门计数显示控制电路标频脉冲nmITTI0平均值相位计的工作原理脉冲形成脉冲形成U1(t)U2(t)双稳态触发器时间闸门1计数显示控制电路标频脉冲C闸门脉冲时间闸门2BEDA△T…………Tm＝KT……nn……设定为A组CBDEATa/fTAKnA,TTTfn,T/TKocmocm360360这种方法测量的相位差实际上是被测信号K个周期内的平均相位差！有两大优点。§6.4将相位差转换为电压进行测量1•基本原理即利用非线性器件把相位转换为电压或电流的增量，然后用电表指示被测相位差。一、差接式相位检波电路cosU)t(u...UU)t(uumRcF22112)tsin(UutsinUumm2211关键是求出Uc1（即UAEm)；R3，C3组成低通滤波器，即得U0=U2mcos(φ)U0电容放电差接式相位检波电路二、平衡式相位检波电路（利用二极管的伏安特性）214213212211uuuuuuuuuuuuDDDD0C211uuuD对交流短路滤波电容cosKIiiiii043210滤波：2210DDuauaai伏安特性：如何求出U0与Φ的关系？§6.5零示法测量相位差（常用在微波领域）u1u02+_零示器可变移相器u1u2u01+_+_超前0~180o0~－180o零示法一般不用在高、低频范围内，因为在此范围内移相器不易于进行精密校正。而常用在微波领域。相位检波器法测相位差可以用在低频领域：优点是电路简单，可以直读。缺点是由于需用到变压器耦合，测量频率范围也不能太低（低频时，变压器的体积将会相当大）。指示电表刻度是非线性的，计数误差也较大。§6.6测量范围的扩展•前面所提的几种测量相位差的方法，在被测信号频率较高的情况下将无法使用。需用外差法扩展相位差测量频率范围。)tsin(UtsinUuuu:IuauaaiLLmmL112210混频器混频二极管伏安特性：本电路必须解决的问题：用低频相位差计所测得的值就是被测高频信号的相位差！本章无作业！