Фазосдвигающее устройство Советский патент 1983 года по МПК H02M1/08 

Изобретение относится; к электротехнике и может быть использовано в преобразовательной технике.

По основному авт. св. № 657541 фазосдвигающее устройство содержит фазовращатель с блоком управления, три смесителя, четыре фильтра и генератор, причем выход первого смесителя через первый фильтр и второй смеситель соединен со. вторым фильтром и через третий фильтр и третий смеситель соединен с четвертым фильтром, а выход генератора подключен непосредственно ко вторым входам второго и третьего смесителя и через фазовращатель - ко второму входу первого смесителя. Кроме того, устройство содержит фазоврашатель, подключенньш на вход первого смесителя -{1 .

Недостатком известного фазосдвигающего устройства является низкая разрешающая способность по фазе, что не позволяет исследовать малые изменения характеристик отдельных типов узлов и, таким образом, .ограничивается число решаемых задач.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем повышения чуствительности по фазе.

Поставленная цель достигается тем, что фазосдвигающее устройство снабжено фазовращателем 90°-ного сдвига, тремя перемножителями, пятым и шестым фильтрами, двумя квадраторами, блоком вычитания и блоком деления, причем выход второго фильтра через связанные между собой первый перемножитель, пятый фильтр и первый квадратор, а также выход четвертого фильтра через связанные между собой второй перемножитель, шестой фильтр и второй квадратор подключены к блоку вычитания, выход которого подключен к первому входу блока деления, второй вход которого через третий перемножитель подключен к выходам пятого и шестого фильтров, фазовращатель 90 -ного сдвига включен между выходом второго фильтра и вторым входом второго леремножителя, а второй вход первого пе1земножителя подключен к выходу четвертого {|)ильтра.

На чертеже приведена структурная схема фазосдвигающего устройства (ФСУ).

ФСУ содержит смеситель 1 с первым фазовращателем, смесители 2 и 3, фильтры 4, 5, 6, 7, 8 и 9 перемножнтелн 10, 11 и 12 квадраторы 13 и 14, второй фазовращатель 15 с блоком управления и- третий фазовращатель 16 фиксированного фазового сдвига 90°, генератор- 17, а также блоки 18 вычитания и деления 19. Фильтр 4 настроен на суммарную комбинадионную частоту продуктов преобразования и включен между смесителем 1 и смесителем ., фильтр 5 настроен на разностную комбинационную частоту и включен между смесителем I и смесителем 3, фильтры 6 и 7 настроены на комбинационные частоты, равные частоте входного сигнала, и включены на выходах соответственно смесителей 2 и 3, генератор 17 подключен к второму входу смесителя 1 через фазовращатель 15 и к вторым входам смесителей 2 н 3 - непосредственно. Перемножитель 10 подключен входами к фильтрам б и 7, перемножитель 11 первым входом подключен к фильтру 7 - непосредственно, и вторым входом к фильтру 6 - через фазовращатель 16, фильтр 8 включен между перемножителем 10 и квадратором 13, фильтр 9 включен между перемножителем 11 и квадратором 14, причем фильтры 8 и 9 обеспечивают вьщеление постоянной составляющей напряжения, перемножитель 12 подключен к выходам фильров 8 и 9, блок 18 вычитания - к выходам квадраторов 13, 14 и блок деления - к выходам перемножителя 12 и блока 18 вычитания.

Генератор 17 является общим гетеродином для всех трех смесителей. Он формирует гармоническое гетеродинное напряжение постоянной амплитуды, которое поступает на вторые входы смесителей 2 и 3 - непосредственно и на второй вход смесителя 1 через фазовращатель 15. С помощью фазовращателя 15 начальную фазу гармонического напряжения на втором входе смесителя 1 изменяют на величину , Ч .

На первый вход смесителя 1 поступает гармонический сигнал постоянного уровня. В результате линейного преобразования на выходе смесителя 1 Получают сигналь комбинационных частот с одинаковыми амплитудами и зеркально симметричными фазовыми сдвигами. С помощью фильтров 4 и 5 обеспечивают частотное разделение компонент комбинационных сигналов. Для определенности предположим, что фильтр 4 выделяет сигнал суммарной комбинационной частоты, а фильтр 5 - сигнал разностей комбинационной частоты. Выделение компоненты поступает на первый вход соответственно смесителей 2 и 3, в которых подвергаются линей- . ному преобразованию. В результате преобразования на выходе смесителей 2 и 3 получают сигналы комбинационных частот, причем частота одного компонента в каждом нз двух случаев равна частоте входного сигнала. Фильтры 6 и 7 настроены на сигналы комбинационных частот, равных частоте входного сигнала, и выделяют их. Поэтому на выходах фильтров 6 и 7 имеют место сигналы, кото рые можно представить соответственно выражениям

(х/

(1)

U -KcosCu/t + (2)

2

где ,Цч1/Д- соответственно амплитуда, частота и начальная фаза входного сигнала; Up - амплитуда гетеродинного напряжения генератора 17.

- фазовый сдвиг, задаваемый фазовращателем 15. Амплитуды сигналов (1), (2) равны между собой и не зависят от фазовых сдвигов, а взаимный фазовый сдвиг между сигиалакш который и определяет чувствительность ФСУ по фазе. Чувствительность повышается,-если обработку напряжений (1), (2) произвести в со ветствии с приведенной на чертеже схемой. Напряжения (1), (2) перемножают в перемножителе 10 и из про гктов перемножения выделяют фильтром 8 постоянную составляющуюu,.J-K COS Далее напряжение (1) после сдвига фазы на 90° в фазовращателе 16 перемножают с напряжением (2) в перемножителе 11 и из продуктов перемножения фильтром 9 вьзделяют постоянную составляющую U4. -y k sinaif 2 (5) Полученные напряжения (4), (S) перемножаются в перемножителе 12, в результате чего получают напряжения и,,-1 К sin 44

Кроме того, напряжения (4), (5) возводят 8 квадрат соответственно в квадраторах 1:3, 14, в результате чего получают напряжения

и

(7) (8)

Из (7) вычитают (8) в блоке 18 вычитания и на полученнъ1й результат делят напряжение (6) в блоке 19 деления. На его выходе получают следующее напряжение

±

Ц

tcf 44

(9)

В (6) 40 Поскольку амплитуды напряжений (1), (2) постоянны, то их, а также выбором соответствующих коэффициентов передачи узлов схемы амплитуды напряжешш (4)-(9) можно обеспечить равными единице. Для этого режима схемы U0 Напряжение (10) принимают за разность фаз и используют для ее индикации. Из сравнения (10) я (3) видно, что чувствительность по разности фаз в (10) увеличена в 2 ра. 1 3личные значения разности фаз (10) или ее приращения можно измерят в декартовой или полярной системах коордииат. Малые фазовые сдвиги удобно измерять в декартовой системе координат. В этом случае 0 44с высокой степенью точности. Использование изобретения обеспечивает повьпиение чувствительности по фазе в два раза и позволяет раси1иртпъ Ьункциоиа;п иые возможности устройства

ФАЗОСДВИГАЮВДЕЕ УСТЮЙСгаО по авт. св. N 657541, отличают ее с я тем, чю, с целью расширения функг циоивлышх возможностей, оно снабжено фазовращателем 90°-ного сдвига, тремя перемножителями, пятым и шестым фильтрами, двумя квадраторами, блоком вьпштания и блоком DTiZbiLi деления, причем выход второго фильтра через связанные между собой первый перемножитель, пятый фильтр и первый квадратор, а также выЯод четвертого фильтра через связанные между собой второй перемножитель, шестой фильтр и второй кващ)атор подключены к блоку вычитания, выход которого подключен к первому входу блока деления, второй вход которого через третий перемножитель подключен к выходам пятого и шестого фильтров, фазовращатель 90 -ного сдвига включен между выходом второго фильтра и втортлм входом второго перемножителя, а второй вход трвшх) перемножителя подключен к выходу четвертого фильтра. 0) с ф сд ф