Способ задания фазовых сдвигов Советский патент 1983 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к области электрических и радиотехнических измерений, а именно к способам задания дискретного фазового сдвига от О до 360 при частотах от инфранизких до высоких между двумя синусоидальними сигналами, и может применяться для поверки прецизионных фазоизмерительных приборов. Известен способ задания фазовых сдвигов на ВЧ, основанный на вариации спектра сложного многочастотного |сигнала с помощью применения двух избирательных фильтров в каждом из двух каналав, где осуществляется перенос фазы от фазовращателя с частотой 0,5 МГц на частоту 18 МГц Недостаток этого способа состоит в.низкой точности задания фазовых сдвигов на высоких частотах и отсутствии дискретного задания фазы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ задания фазовых сдвигов, в котором два сигнала с заданными фазо выми сдвигами получают посредством смешения сигнала перестраиваемого генератора с опорным сигналом и всп могательным сигналом с заданным фазо вым сдвигом, полученным из опорного сигнала, причем вспомогательный сиг нал формируют посредством смешения сигнала, частота которого в п раз ниже опорной, с сигналом гетеродина с последующим выделением разностной частоты равной частоте опорного сигнала, а сигнал гетеродина формируют смешением опорного сигнала с сигналом, частота которого также в п раз ниже частоты опорного сиг; нала, с последующим вьщелением суммарной частоты С2. Недостатком известного способа является низкая точность задания фа зовы. сдвигов. Большая погрешность .задания фазовых сдвигов возникает из-за необходимости выделения суммарной и разностной частот с помощь высокодобротных фильтров, имеющих большую крутизну фазочастотной хара теристики и большую фазовую нестабильность. Цель изобретения - повышение точ ности задания фазовых сдвигов. Поставленная цель достигается те что согласно способу задания фазовы сдвигов, основанному на формировани двух сигналов с заданным фазовым сдвигом посредством смешения сигнала перестраиваемого генератора с оп ным сигналом и вспомогательным сигналом с заданным фазовым сдвигом, полученны из огюрного сигнала, дополнительно формируют второй вспомо гательный сигнал, причем первый всп могательный сигнал формируют с круп ным дискретом изменения фазового сд га, а второй вспомогательный сигнал с мелким дискретом изменения фазово сдвига, и смешивают первый вспомогательный сигнал с сигналом перестраиво емого генератора при необходимости изменения фазового сдвига с крупным дискретом, а при необходимости задания фазового сдвига с мелким дискретом смешивают второй вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора , при этом первый вспомогательный сигнал формируют из опорного сигнала умножением его частоты в п раз, вычитанием из нее опорной и суммированием полученной разности с частотой, которую получают делением умноженной в частоты на такое же значение п и делением суммарной частоты на л, а второй вспомогательный сигнал формируют посредством смешения первого вспомогательного сигнала и опорного сигнала, частоту которого умножают в Мл раз, ВБщеляют суммарную частоту, которую затем делят на П2+ 1. Повышение точности задания фазы обеспечивается последовательным использованием малых значений коэффициентов умножения и деления частоты, что обеспечивает большой разнос боковых частот в спектрах суммарного сигнала, что существенно снижает фазовые погрешности, так как в этом случае не требуется применения фильтров с большой крутизной фазо-частотной характеристики. На чертеже приведена структурная схема устройства поясняющая данный способ. Устройство содержит опорный гене-ратор 1, умножитель частоты 2 в h раз, вычитатель частот 3, фильтр 4, сумматор частот 5, управляемый делитель частоты б на п раз, фильтр 7, нерегулируемый делитель 8 частоты в Пг сумматор частот 9 множитель 10 честоты на , фильтр 11, делитель. 12 на П2+1 смесители 13-1 и 13-2, фильтры 14-1 и 14-2 частот, синтезатор 15 частот. Рассмотрим реализацию способа для варианта задания дискретных фазовых приращений через декадные углы в 10 и 1 на частоте 10 МГц и в полосе частот 0-3 МГц. о От опорного генератора 1 сигнал с частотой f поступает на умножитель частоты 2 с коэффициентом умножения hjjH на вход вычитателя частот 3, на выходе которого фильтром 4 отфШ1ьтровыва Тся сигнал с частотой ( - ). f который поступает на сумматор частот 5, по второму входу которого подводится сигнал с управляемого делителя частоты 6, имеющего коэффициент деления равный коэффициенту умножения f.. На выходе сумматора 5 фильтром 7 отфильтровывается, частота - -t- f з. h . после нерегулируемого делителя частоты 8 первый выхрдной сигнал будет иметь частоту hjjf/n f . Эта частота скла дывается в сумматоре частоты 9 с частотой «2 f от умножителя 10, име щего коэффициент умножения , например девят. Фильтр 11 выделяет боковую частоту «2 f которая затем понижается до f делителем частоты 12, имеющем коэффициент деления частоты равный . Сигналы после рсех делителей ( управляемого - б и двух неуправляемых - 8 и 12 Г имеют одно и то же значение (равное частоте опорного сигнала генератора ), но с разными дискретными фазо выми соотношениями. Рассмотрим эти соотношения. После управляемого делителя частоты фазовый сдвиг меняется через дискретные приращения (n, п- -f минимальный фазо вый сдвиг от пропус ка одного периода сигнала с частотой (точность задаваемо го фазового сдвига может быть высокой порядка 0,15-0.,2®); коэффициент деления частоты управляемог делителя частоты - число пропуска пери одов частоты-. Фазовый сдвиг после неуправляемого дел ителя частоты 8 будет c.Jfe Фазовый сдвиг на выходе сумматора частоты 9 равен аЧ.. После делителя частоты 12 фазовый сдвиг будет получать дискретные приращения в соответствии с выражением .., ...о 1( . Для переноса -этих фазовых .сдвиго в ширО1 ую полосу частот, например,. 0-0,3f можно использовать метод биений синхронизированных частот в смесителях 13 и выделения разностных по частоте сигналов фильтрами .14. От опорного генератора происходит синхронизация синтезатором частот 15 частоты.. В предпочтительном случае для частоты fц, 10 МГц, jS 6,- 9. Отсюда фазовые приращения на частотё „,,. МГц при одинарном воздействии на управляемый делитель частоты будут равны - ЬЬО .0 .gi . ЪбО ,„. АМв-- -АЧ12- 2(9.;На данном способе основана широкополосная стойка аппаратуры по созданию дискретных десятичных фазовых углов на частотах 0,0013 МГц и частоте 10 МГц. Метрологические исследования показали, что погрешность снижена до 0,022 на 10 МГц и до О,03°в полосе частот 0,001-3 МГц. Лучшим образцом техники- задания дискретных фазовых сдвигов является калибратор фазы Ф1-4, имеющий задающий дискретные .фазовые сдвиги в Ю с погрешностью не хуже 0,1 на частотах 5, 10, 20, 50,100, 200, 500 Гц, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 кГц, 1,0 МГц. На частоте 10 МГц дискрет равен 30 с погрешностью 0,2° В результате проведенных исследований установлено, что по сравнению с калибратором Ф1-4 данный способ повышает точность в 10 раз (до 0,022) при уменьшении дискрета до 10 и 1° на частотах 10 МГц и 0,001-3 МГц. Таким образом, способ задания малых дискретных, например десятичных, прира цений фазовых сдвигов на высоких частотах путем ступенчатого наращивания глубины делениячастоты (фазы ,) не выше 100 МГц позволяет приме- нить современяую, относительно .невысокочастотную элементную фазу и достичь более высокую точность в широкой nahoce частот.

У4

a.f

fff ffl

в4 ff-f

У

07/

/7,f

-0Ts

Cvff. tfOc/n.

/jA/

Ф ff

fZ

н

f

C Ф /Iff

-.4

.лу

fff

/

Л

ft frarr

СПОСОБ ЗАДАНИЯ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, основаншгй на формировании двух сигналов с заданным фазовьм сдвигом посредством сметдения сигнала, перестраиваемого генератора с ; опоршзш сигналом и вспомогательным сигналом с заданным фазовьш сдвигом, полученным из опорного сигналу, о тл ич ающи и с я тем, что, с целью повыпюния точности воспроизведения дщскретных фазовых сдвигов, формируют второй вспомогательный сигнал, причем первый вспомогательный сигнал фо1 ируют с крупным дискретом изменения фазового сдвига, а второй вспомогательный сигнал - с мелким дискретом изменения фазоэого сдвига, и смешивают первый вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора при необходимости изменения фазового сдвига с крупшлм дискретом, а при необходимости задания фазового сдвига с мелким дискретом смешивают второй вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора, зтом первый вспомогательный сигнсШ формируют из опорного сигнала умножением его час|Тотыв ,вычитанием из умноженной частоты опорной и суммированием полученной разности с частотой, которую получают делением умноженной в п раз частоты на такое же значеО) ние и делением суммарной частоты на п , а второй вспомогательный сигнёш формируют посредством смешения первого вспомогательного сигнала и опорного сигнала, частоту которого S с умножают в П2,раз, выделяют суммарную частоту, которую затем делят на 2+ 1. СП 4; 1 о оо

fj-f

-«.л:

F

rO,3f

X7-/

.fT

f42

irO.Jf