Калибратор фазы Советский патент 1984 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предназначено для получения двух гармонических сигналов с регулируемой амплитудой без изменений установленных значений фазовых сдвигов. Известно цифровое фазозадающее устройство на основе триггерных многоустойчивых делителей частоты, содержащее задающий генератор, пересчетный блок, дешифратор, управляющий триггер, элементы совпадений, выходные триггеры, переключатели, фильтры ij . Устройство отличается точностью задания фазовых сдвигов, простотой аппаратурной реализации и обеспечением аттестации фазометров по фазоамплитудной погрешности. Однако наличие высокодобротных полосовых фильтрой, предназначенных для выделения первой.гармоники из импульсного сигнала, значительно ухудшает стабильность задаваемых фазовых сдвигов, и сужает диапазон рабочих частот., Известен калибратор фазы с дискретным формированием сигналов ступенчато-синусоидальной формы, соде жащий блок управления, подключенный к входам.формирователя тактовых импульсов, формирователя кодов, блока индикации, опорный и установочный каналы, в каждом из которых последовательно соединены пересчетный блок, цифроаналоговый преоб разователь, фильтры нижних частот, аттеню атор, первые входы пересчетных блоков подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, вторые вхо ды пересчетных блоков подключены к выходу формирователя кодов, вторые входы цифроаналоговых преобразо вателей, фильтров нижних частот, аттенюаторов и третьи входы пересче ных блоков подключены к блоку управ ления 2 . Недостаток устройства - наличие фазоамплитудной погрешности. При из менении амплитуды выходных напряжений калибратора фазы с помощью аттенюаторов, выполненных в виде резн тивных делителей, возникают фазоамплитудные погрешности, обусловлен ные изменением постоянных времени резистивных делителей и наличием паразитных емкостей. Целью изобретения является повыш ние точности установки фазовых сдви гов при изменении амплитуды сигнало Поставленная цель достигается тем, что в калибратор фазы, содержа щий блок управления, подключенный к входам формирователя тактовых импульсов ,- формирователя кодов, блока индикации, опорный и установочный каналы, в каждом из которых последо вательно соединены пересчетный блок и цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, аттенюатор, первые входы пересчетных блоков подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, вторые входы к выходу формирователя кодов, введены в каждый канал последовательно соединенные элемент задержки и амплитудно-импульсный преобразователь, причем к выходам амплитудно-импульсных преобразователей подключены фильтры нижних частот, выходы которых являются выходами устройства, а вторые входы амплитудно-импульсных преобразователей подключены через аттенюаторы к выходам цифроаналоговых преобразователей, -входы элементов задержки подключены к соответствующим выходам пересчетных блоков. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства} на фиг. 2 - временные диаграммы, иллюстрирующие его работу. Устройство содержит блок 1 управления, подключенный к входам формирователя 2 тактовых импульсов, формирователя 3 кодов, блока 4 индикации, опорный 5 и установочный б каналы, в каждом из которых включены последовательно соединенные пересчетные блоки 7 и 8 соответственно, цифроаналоговые преобразователи 9 и 10, аттенюаторы 11 и 12, амплитудно-импульсные преобразователи 13 и 14, фильтры 15 и 16 нижних частот,, выходы фильтров 15 и 16 нижних частот являются выходами устройства, к вторым входам амплитудно-импульсных преобразователей 13 и 14 подклк чены выходы элементов 17 и 18 задержки соответственно, входы элементов 17 и 18 задержки подключены к выходам пересчетных блоков 7 и 8 соответственно, первые вхо;и пересчетных блоков 7 и 8 подключены к выходу формирователя 2 тактовых импульсов, вторые входы пересчетных блоков 7 и 8 подключены к выходу формирователя 3 кодов. Устройство работает следующим образом I Импульсы с выхода формирователя 2 тактовых импульсов с частотой f поступают в опорный 5 и установочный 6 каналы на входы пересчетных блоков 7 и 8. Установка требуемых приращений фазового сдвига осуществляется посредством управления начальными кодовыми состояниями пересчетных блоков 7 и 8. В зависимости от знака приращения фазового сдвига, код, соответствующий требуемому приращению фазового сдвига, переписывается из формирователя 3 кодов в пересчетный блок 7 либо впересчетный блок 8. Для пересчетных блоков 7 и 8, имеющих коэффициенты деления п , существует И возможных значений начальных кодовых состояний, что соответствует ц значениям начальной фазы выходных сигналов пересчетных I00.. блоков 7 и 8 с дискретностью - . Импульсы с выходов пересчетных блоков 7 и 8 управляют цифроаналого вьлми преобразователями 9 и 10 соответственно, на выходах которых формируются сигналы ступенчато-синусои дальной содержащие k ступеней аппроксимации за период выходной частоты Рд(фиг. 2а). Частота PQ - выходных сигналов цифроанало говых преобразователей 9 и 10 в И раз меньше частоты импульсов { , поступающих на входы пересчетных блоков 7 и 8, Сигналы ступенчато-синусои/1альной формы (фиг. 2а) с выходов цифроаналоговых преобразователей 9 и 10 через аттенюаторы 11 и 12 поступают на амплитудно-импульсные преоб разователи 13 и 14 (фиг. 2б). На вторые входы амплитудно-импульсных преобразователей 13 и 14 поступают импульсы с выходом пересчетных блоков 7 и 8, сдвинутые в элементдх 17 и 18 задержки на величинуJ, -т,тЧ / о фиг.2г) . На выходах амплитудно-импульсных преобразователей 13 и 14 формируются сигналы ступенчато-синусоидальной формы, фронты которых совпадают с импульсаг4и, прошедиигли через элементы 17 и 18 задержки (фиг. 2г). При изменении коэффициен тов передачи аттенюаторов 11 и 12 .изменяется амплитуды на входах и вы ходах амплитудно-импульсных преобра зователей 13 и 14. Паразитные емкос ти и изменения постоянных времени аттенюаторов 11 и Д2 приводят при этом к изменению длительностей фрон тов сигналов ступенчато-синусоидаль ной формы на выходах аттенюаторов 1 и 12 (фиг. 2б). Временное положение выходных сигналов амплитудно-импуль ных преобразователей 13 и 14 и, следовательно, фаза первых гармоник сигналов (фиг. 2rJ изменяться не будут, поскольку положение импульсов считывания на вторых входах амплитудноимпульсных преобразователей 13 и 14 (фиг. 2в) во времени неизменно. Считывание в амплитудно-импульсных преобразователях 13 и 14 происходит че- рез время 11 з f когда переходные процессы, обусловленные влиянием паразитных емкостей в аттенюаторах 11 и 12 уже закончатся. Окончательная фильтрация сигналов с выходов амплитудно-импульсных преобразователей 13 и 14 осуществляется фильтрами нижних частот 15 и 16. Поскольку .в спектре выходных сигналов амплитудно-импульсных преобразователей четные гармоники отсутствуют изза симметрии форйы сигналов относительно середины полупериода, а нечетные гармоники, кроме первой, будут, начиная с номера к-1, то фильтры 15 и 16 нижних частот Могут иметь полосу пропускания, существенно превышаьтщую частоту выходного сигнала FQ , что практически исключает их влияние на стабильность установки приращений фазового сдвига. Амплитудно-импульсные преобразователи 13 и 14 могут быть выполнены в виде стробоскопических преобразователей на диодных ключевых элементах, нагрузкой которых является емкость. Элементы 17 и 18 задержки могут быть выполнены на однотипных элементах И, используемых при построении пересчетных блоков 7 и 8. Введение новых элементов - два амплитудно-импульсных Преобразователя, два элемента задержки при указанных выше связях между элементами позволяет проводить проверку фазоизмерительной аппаратуры по фазоамплитудной погрешности в диапазоне частот до 10-50 МГц с точноетью (о,1-0,5У° в динамическом диапазоне сигналов 40-60 дБ, что невозможно в известном устройстве.

V

/

КАЛИБРАТОР ФАЗЫ, содержащий блок управления, подключенный к входам формирователя тактовых импульсов, формирователя кодов, блока индикации, опорный и установочный каналы, в каждом из которых последовательно соединены пересчетный блок и цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, аттенюатор, первые входы пересчетных блоков подключены к выходу формирователя тактовых импульсов, вторые входы - к выходу формирователя кодов, отличающийся тем, что, с целью.повышения точности установки фазовых сдвигов при изменении с1мплитудал сигналов, в каждый канал введены последовательно соединенные элемент задержки -и амплитудно-импульсный преобразователь, причем к выходам амплитудно-импульсных преобразователей подключены фильтры нижних частот, выходы которых являются выходами устройства, а вторые входы амплитудно- импульсных преобразователей подклю- JS чены через аттенюаторы к выходам О) цифроаналоговых преобразователей, входы элементов задержки подключены к соответствующим выходам пересчетных блоков.

J I 11111 1111

фиг. 2