Калибратор фазы Советский патент 1985 года по МПК G01R25/04 

I Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения калибраторов фазы низкочастотного и инфр низкочастйтного диапазона. Известен измерительный двухфазный генератор (калибратор фазы), со держащий два идентичных канала опорный и фазопеременный, содержащие последовательно соединенные пер вый и второй пересчетные элементы, постоянный запоминающий элемент (ПЗЭ), регистр, цифроаналоговый преобразователь и фильтр нижних частот, а также общий для обоих каналов диапазонньй генератор, соединенный с первыми пересчетными элементами и постоянным запоминающим элементом, блок задания кода фазового сдвига и подключенный к нему блок сравнения кодов, который также соединен с выходами пересчетных элементов опорного канала и входами установки нуля пересчетных элементов фазопеременного канала L1 Дискрет изменения фазы ЛЧл данного устройства определяется числом хранимых в ПЗЭ н считываемых отсчетов синусоидального сигнала N и соответственно объемом ПЗЭ : u.f 360/N. Уменьшение дискрета связано с уменьше шем верхней рабочей частоты устройства , гДе f,.частота диапазонного генератора. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является калиб ратор фазы, содержащий задающий генератор, последовательно соединен ные первый сумматор, регистр и второй сумматор, выходы разрядов которого подключены к входам первого сумматора, последовательно соединен ные первый элемент сравнения кодов и первый многоразрядньш элемент И, последовательно соединенные третий и четвертый сумматоры, последовател но соединенные второй элемент сра нения кодов и второй многоразрядный элемент И, последовательно, соединен ные в обоих каналах преобразовател кода адреса, постоянный запоминающий элемент СПЗЭ), преобразователь кода данныху цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и фильтр нижних частот, при этом преобразователи кода данных обоих каналов соединены управляющими входами с задающим генератором и соответствующими пре 1 .2 образователями кода адреса, которые соединены в первом канапе с выходами разрядов четвертого сумматора, а во втором канале г- с выходами разрядов регистра, вторые входы первого и третьего сумматоров соединены соответственно с шиной кода М и шиной кода Нц , а выходы их разрядов соответственно с входами первого и второго элементов сравнения кодов, вторые входы которых подключены к шине кода Н, информационные входы первого и второго многоразрядных элементов И соединены с шиной дополнительного числа ,f( , а выходы их разоядов - с вторыми входами соответ-: ственно второго и четвертого сумматоров, выходы регистра соединены с входами третьего сумматора С 27. В данной структуре первый и второй сумматоры, регистр, первый элемент сравнения кодов и первый многоразрядный элемент И с шинами прямого и дополнительного кодов числа М образуют накапливающий сумматор по модулю Ы , Поскольку приводимая здесь реализация его не является единственно возможной и принципиальной с точки зрения решаемой задачи, то совокупность этих элементов в дальнейшем будем называть накапливающим сумматором по модулю ti , при этом вход записи регистра является тактовым входом накапливающего сумматора, второй вход первого сумматора, соеди ненный с шиной М - его информационным входом, а выход регистра - выходом накапливающего сумматора. Аналогично, третий и четвертый сумматоры, второй элемент сравнения кодов и второй многоразрядньш элемент И образуют сумматор по модулю N. При этом входы третьего сумматора являются его информационными входами, а выходы разрядов четвёртого сумматора - его разрядными выходами. Дискрет изменения фазы для данного устройства определяется как Avii 360/N, а верхняя частота М Fg --- f, при этом в ПЗЭ хранится N/4 отсчетов- синусоиды, а считывается за период сигнала N/M отсчетов, Уменьшение дискрета сопряжено с увеличением числа хранимых в ПЗЭ отсчетов, а также разрядности ПЗЭ и ЦАП малому дискрету фазы соответствует ,малое приращение мгновенного значения синусоидальной функции). Целью изобретения является пов шение точности за счет уменьшения дискрета изменения фазы. Эта цель достигается тем, что в калибратор фазы, содержащий задающи генератор, последовательно соединен ные накапливающий сумматор по модупю N и сзмматор по модулю N , соеди ненные информационными входами соот ветственно с шиной кода М и шиной кода NW , два канала, содержащие постоянный запоминающий элемент (ПЗЭ) и последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) и фильтр нижних частот, введе Щ)1 фазовращатель и регистры первого и второго каналов, соединенные информационными входами с выходами соответствукицик постоянных запоминакнцих элементов, выходами - с вход ми соответствующих (постоянных | циф роаналоговых преобразователей, а входами записи - соответственно с первым и вторым выходами .фазовр щателя , соединенного вторым выходом с тактовым входом накапливающего сумматора по модулю N, а входом с выходом задающего генератора, выход накапливающего сумматора по модулю N соединен с входом постоянного запоминающего элемента второго канала, а выход сумматора по модулю N соединен с входом постоянного запоминающего элемента первого кана ла. На чертеже приведена структурная схема устройства. Устройство содержит последовател IJO соединенные задающий генератор 1 фазовращатель 2, накапливающий сум матор 3 по модулю N и сумматор 4 по модулю N, два идентичных канала 5,1-5.2, содержащие последовательно соединенные постоянный запоминающий элемент (ПЗЭ) 6, регистр 7 цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 8 и фильтр 9 нижних частот (ФНЧ), информационные входы накапли вающего сумматора 3 по модулю N и сумматора 4 по модулю N, подключенысоответственно к шине 10 кода Ми шине 11 кода М«, а их выхЪды соединены соответственно с входами постоянных запоминающих элементов 6 первого и второго каналов 5,.5-5.2, выход задающе О генератора 1 соеди нен с входом фазовращателя 2, первый и второй выходы которого -соединены с входами записи соответствующих регистров 7 первого и второго каналов 5.1-5.2, второй выход фазовращателя 2 соединен с тактовым входом накапливающего сумматора 3 по модулю N.. Устройство работает следующим образом. В ПЗЭ 6 первого и второго кана- , лов 5.1-5.2, записаны N отсчетов синусиидальной функции за период. Адресные входы ПЗЭ 6 подключены соответственно к выходу сумматора 4 по модулю N и накапливающего сумматора 3 по модулю N , на информационные входы которых подаются с шин II и 10 соответственно код N i( , изменяющийся в пределах О -(N-1), определяющий сдвиг по фазе, и код М, изменяющийся в пределах 1-М макс и определяющий число считываемых точек синусоиды эа период гсч /М. При этом дискрет изменения фазы А 360/М, а частота выходных ---, где f сигналов F и частота тактовьгх импульсов на выходах фазовращателя 2. Отсчеты синусоидальной функции считываются с частотой f из ПЗЭ 6 и записываются выходными сигналами фазовращателя 2 в регистры 7, а далее с помощью ЦАП 8 и ФНЧ 9 преобразуются в аналоговые гармонические сигналы. При фазовом сдвиге Ч между выходными сигналами фазовращателя 2, равном нулю, запись содержимого ячеек ПЗЭ 6 в регистры 7 обоих каналов 5.1-5.2 происходит одновременно и фазовый сдвиг между выход.чыми сигналами устройства определяется кодом N( . При введении некоторого фазового сдвига запись в регистр 7 первого канала 5.I будет происходить с запаздыванием по времени на величину (Ч-г/2Л) по отношению к регистру 7 второго канала 5.2, что приведет к изменению фазового сдвига выходных сигналов устройства на величину . При изменении Ч от О до 360° ДЧ будет изменяться в пределах дискрета изменения фазы, т.е. от О до 360/N. Фазовый сдвиг -{ может задаваться либо ш1авно, либо дискретно. При дискретном задании этого сдвига с шагом Д У. результирующий дискрет изменения

5

сдвига фаз выходных сигналов будет определяться как ,

ji N ,

Так, при N 360 дискрет изменения фазы у известного устройства составляет 1 з максимальная частота при числе считываемых точек сигнала за период п мин 36/М макс 10/ составит

Рвмако Чт/36.

Для данного устройства при

.. 36 дискрет изменения фазы будет в 10 раз меньше, т.е. .а%л.1н 0,10,

Уменьшение дискрета изменения фазы может быть использовано для уменьшения требуемого объема ПЗЭ за счет уменьшения числа хранимых отсчетов сигнала N , которое обычно является избыточным с точки зрения необходимого числа считываемых точек сигнала. При этом для упроще87616

НИИ устройства в ПЗЭ можно записывать BceN отсчетов синусоидальной функции, а не N/4 отсчетов, соответствующих первой четверти периода сигнала, как в известном устройстве.

Для калибраторов фазы низкочастотного и инфранизкочастотного диапазонов Fg 100 кГц частота f не превьшает единиц мегагерц (при N 360 и Fg 100 кГц, 3,6 МГц ). Реализация фазовращателя 2 на таких и более низких частотах не представляет практических трудностей. В частности, он может быть выполнен на основе триггерных пересчетных схем.

Таким образом, благодаря введению новых элементов и связей дискрет изменения фазы уменьшается в 10 и более раз, что и определяет технико-экономическую эффективность данного устройства.

КАЛИБРАТОР ФАЗЫ, содержащий задаюхций генератор, последовательно соединенгеае накапливающий сумматор по модулю N и сумматор по модулю N , соединениие информационными входами соответственно с шиной кода М и шиной кода Ny , два канала, содержа цие постоянный запомингиопщй элемент и последовательно соединенные цифроаналоговый преобраэователь и фильтр нижних частот, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем- уменьшения дискрета изменения фазы, в него введены фазовращатель и регистры первого и второго каналов, соединенные информационными входами с выходами соответствующих постоянных запоминающих элементов, выходами - с входами соответствующих цифроаналоговых преобразователей, а входами записи соответственно с первым и вторым выходами фазовращателя, соединенного вторым выходом с тактовым входом накапливающего сумматора по моду(Л лю К , а входом - с выходом задающего генератора, выход накапливающего сумматора по модулю Н соединен с входом постоянного з апоминающего эле-мента второго канала, а выход сумматора по модулю N соединен с входом постоянного запоминакнцего элемента со первого канала. 00 О)