相位差测量课稿.ppt

6.6 测量范围的扩展 图6.6-1为外差法扩展相位差测量频率范围的原理框图。被测信号 u1(t)和u2(t)分别加到两混频器I和重，与同一本地振荡信号混频，使其差频位于低频范围内，然后经放大后用低频相位计测量。下面作简要的定量分析。设 (6.6-1) 图6.6—1 外差法扩展相位差测量频率范围原理框图 混频二极管的伏安特性为 (6.6-2) 式中 为常数。对于混频器I，混频器二极管上的电压 (6.6-3) 将式(6.6-3)代入式(6.6-2)得混频器I中电流 上式中只有最后一项产生差频电流i1c，即 对于混频器Ⅱ，混频器二极管上的电压 (6.6-5) 将式(6．6-5)代入式(6．6-2)采用与上类似地推导过 程得流经混频器Ⅱ的差频电流 (6.6-6) 设混频器I、 Ⅱ有相同的负载电阻只，因此两混频器输出电压的差频项分别为 习 题 六 6.1 举例说明测量相位差的重要意义。 6.2 测量相位差的方法主要有哪些?简述它们各自的优缺点。 6.3 用椭圆法测量两正弦量的相位差，在示波器上显示图形如图6．2-3所示，测得椭圆中心横轴到图形最高点的高度Ym＝5cm，椭圆与)Y轴交点y0＝4cm，求相位差 。 6.4 为什么“瞬时”式数字相位差计只适用于测量固定频率的相位差?如何扩展测量的频率范围? 6.5 用示波器测量两同频正弦信号的相位差，示波器上呈现椭圆的长轴A为100m，短轴B为4cm，试计算两信号的相位差 。 第6章 相位差测量 第6章 相位差测量 6.1 概 述 6.2 用示波器测量相位差 6.3 相位差转换为时间间隔进行测量 6.4 相位差转换为电压进行测量 6.5 零示法测量相位差 6.6 测量范围的扩展 习 题 六 6.1 概 述 振幅、频率和相位是描述正弦交流电的三个“要素”。以电压为例，其函数关系为 （6.1-1） 式中：Um为电压的振幅； 为角频率； 为初相位。 设 ，称瞬时相位，它随时间改变， 是t=0时刻的瞬时相位值。两个角频率为 的正弦电压分别写为 它们的瞬时相位差 显然，两个角频率不相等的正弦电压(或电流)之间的瞬时相位差是时间t的函数，它随时间改变而改变。当两正弦电压的角频率 时，则有 (6.1-4) 由此可见：两个频率相同的正弦量间的相位差是常数，并等于两正弦量的初相之差。在实际工作中，经常需要研究诸如放大器、滤波器、各种器件等的频率特性，即输出输入信号间幅度比随频率的变化关系(幅频特性)和输出输入信号间相位差随频率的变化关系(相频特性).尤其在图像信号传输与处理、多元信号的相干接收等学科领域，研究网络(或系统)的相频特性显得更为重要。 相位差的测量是研究网络相频特性中必不可少的重要方面，如何使相位差的测量快速、精确已成为生产科研中重要的研究课题。 测量相位差的方法很多，主要有：用示波器测量；把相位差转换为时间间隔，先测量出时间间隔再换算为相位差；把相位差转换为电压，先测量出电压再换算为相位差；与标准移相器的比较(零示法)等。本章对上述四类方法测量相位差的基本工作原理都作以介绍，但重点讨论把相位差转换为时间间隔的测量方法。 6.2 用示波器测量相位差 一、直接比较法 设电压 （6.2-1） 为了叙述问题方便，并设式(6.2—1)中u2(t)的初相位为零。 图6.2—1 比较法测量相位差 将ul、u2分别接到双踪示波器的Y1通道和Y2通道，适当调节扫描旋钮和Y增益旋钮，使在荧光屏上显示出如图6.2—1所示的上下对称的波形。设u1过零点分别为A、C点，对应的时间为 过零点分别为B、D点，对应的时间为 。正弦信号变化一周是360o,过零点A比u2过零点B提前 出现，所以u1超前u2的相位，即u1与u2的相位差 (6.2-2) 式中：T为两同频正弦波的周期； 为两正弦波过零点的时间差。 若示波器水平扫描的线性度很好，则可