Калибратор дискретных фазовых сдвигов Советский патент 1985 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к области фазогых измерений в радиотехнике и может быть использовано для воспроизведения дискретных фазовых сдвигов между двумя напряжениями синусоидальной формы в широкой полос частот. Известен калибратор дискретных фазовых сдвигов типа Ф1-3, содержащий синтезатор частоты, соединенньй с входами двух каналов, каждый из которых состоит из последовательно соедин-енных делителя частоты, фильтров верхних и нижних частот усилител регулируемого аттенюатора, соединенного с выходным зажимом, и схему пропуска импульсов, соединенную с делителем частоты в первом канале Недостатком этого калибратора является ограниченньй срерху частотный диапазон из-за того, что цифровы делители частоты и схемы пропуска импульсов работают с входными частотами не выше 200 МГц. Известен также калибратор дискрет ных фазовых сдвигов, содержащий синтезатор частоты, подсоединенньй чере последовательно включенные переключа тель, систему фазовой автоподстройки частоты и опорньй генератор к двум каналам, каждьй из которых содержит последовательно соединенные формирователь, делитель частоты, соединенньй с задатчйком фазового сдвига, усилитель с регулируемьм усилением и фильтр, соединенный с выходным зажимом С23. Недостатком этого калибратора является ограниченный сверху частотньй диапазон, что обусловлено конечным быстродействием цифровых задатчи coв фазового сдвига, аналогичных по принципу действия схемы пропуска импульсов предыдущего калибратора. Цель изобретения - расширение частотного диапазона калибратора дискретных фазовых сдвигов. Уkaзaннaя цель достигается тем, что в калибратор дискретных фазовых сдвигов, содержащий опорньй генера тор, первый синтезатор частоты, под соединенньй своим входом к выходу опорного генератора, коммутатор и два канала деления частоты введены второй синтезатор частоты, вход кот рого соединен с выходом опорного генератора, времязадающее устройств выход которого соединен с управляющ входом коммутатора, подсоединенного своим первым входом к выходу первого синтезатора частоты и входу первого канала деления частоты, вторым входом - к выходу второго синтезатора частоты, а выходом - к входу второго канала деления частоты. На чертеже представлена блок-схема калибратора. Калибратор состоит из опорного генератора 1, первого синтезатора 2 частоты, коммутатора 3, двух каналов 4 и 5 деления частоты, второго синтезатора 6 частоты, времязадающего блока 7. Каждьй из каналов деления частоты содержит фазовый детектор 8, фильтр 9 нижних частот, подстраиваемьй генератор 10, генератор 11 гармоник и аттенюатор 12. Выход генератора 1 соединен с. входами синтезаторов 2 и 6, выходы которых соединены с входами коммутатора 3, управляющий вход которого соединен с времязадающим блоком 7, а выход коммутатора 3 соединен с входом второго канала 5 деления частоты. Одновременно выход синтезатора 2 соединен с входом первого канала 4 деления частоты, каждьй из каналов деления частоты содержит, фазовый детектор 8, первьй вход которого является входом канала деления частоты, выход фазового детектора 8 через Последовательно включенньй фильтр 9 нижних частот, подстраиваемьй генератор 10 и генератор 11 армоник соединен с вторым входом фазового детектора 8, а второй выход подстраиваемого генератора 10 через аттенюатор 12 подсоединен к выходу канала. Устройство работает следующим образом. : Опорный генератор 1 вырабатываетjвысокостабильное колебание фиксированной частоты, например 5 МГц, синтезаторы 2 и 6 частоты выдают два ВЧ или СВЧ колебания с определенной разностью частот д. Синтеза.торы 2 и 6 работают в широком диапазоне частот. Долговременная стабильность частоты сигналов синтезаторов равна стабильности частоты опорного генератора. В исходном состоянии коммутатор 3 подает на вход второго канала 5 деления частоты сигнал первого синтезатора 2 частоты, т.е. на входах каналов действует один и тот же сигнал. Каналы 4 и 5 деления частоты 31U5 идентичны по схемам и имеют одинаковые коэффициенты деления частоты п. Каждый из каналов деления частоты выполнен из соединенных в кольцо фазового детектора, фильтра нижних 5 частот, подстраиваемого Генератора гармоник и аттенюатора, причем выход подстраиваемого генератЪра подсоединен к входу аттенюатора, а второй вход -фазового детектора явля- 10 ется входом канала деления частоты. Величина п изменяется при изменении частот синтезаторов или при перест ройке подстраиваемьгх генераторов 10, принимая только целочисленные значе- |5 ния. На выходах каналов 4 и 5 в исходном состоянии будут два напряжения с произвольным и неизменным фазовым сдвигом между ними, который принимается за нулевой. 20 Для установки желаемого фазового сдвига (точнее приращения фазового сдвига относительно исходного) между выходными сигналами калибратора 3, управляемый о т времязадающего блока 25 7, переключает вход второго канала 5 к выходу второго синтезатора 6. Тогда на входах каналов 4 и 5 деления час тоты будут сигналы с разными, отличающ№1ися на uf частотами. Текущая разность фаз между входными сигналами каналов следующая: V.,{t) 2J/4 t 360dft где t - текущее время. Текущая разность фаз сигналов на выходе каналов деления частоты равн ) зьй°лЦ Vlxltl Через интервал времени ut, опред ляемый времязадающим блоком 7, комм татор 3 возвращается в исходное состояние. На входах каналов 4 и 5 снова действует один и тот же сигна первого синтезатора 2. Фазы двух со седних устойчивых состояний отличаю Если после во на величину -. вращения коммутатора 3 в исходное состояние фазовьй сдвиг между выход ньми сигналами будет отличаться от величины, кратной, то есть 8 вмx(t)dfйi где К 1, 2, 3, ... п, то в системе ФАПЧ канала 5, образованной соединенными в кольцо фазовым детектором 8, фильтром 9 нижних частот, подстраиваемым генератором 10 и генератором гармоник 11, возникает переходный процесс, после окончания которого и будет приведено к ближайшему устойчивому состоянию 360 К. -f-пДля задания фазового сдвигак необходимо, чтобы выполнялось условие (.-1)П..). ( из которого следует: « . (5| Выражения (4) и (5) справедливы в отсутствии шума. В.реальных условиях интервал для ut следует выбирать несколько уже, чтобы уменьшить вероятность перескока системы ФАПЧ в соседнее устойчивое состояние. Из выражения (5) видно, что к точности задания интервала времени/it не предъявляется жестких требований, погрешность задания интервала времени tft: должна быть меньше Например, при &f 1000 Гц, if 0,5 м сек, что не создает трудностей для реализации времязадающего блока 7. Аттенюаторы 12 лредназначены для установки требуемого уровня выходных сигналов. Точность задания калиброванного фазового сдвига в описанном калибраторе не зависит от точности установки временного интервала времязадающим устройством и определяется в основпом теми же факторами, что и в устройстве-прототипе. Введение в калибратор второго синтезатора частоты с коммутатором и времязадающим блоком- изменяет erq поинцип действия. Задание фазового

сдвига осуществляется уже не пропуском одного или нескольких периодов входного сигнала одного из каналов деления частоты, как в прототипе, а благодаря набегу разности фаз сигналов на входах каналов за счет разности их частот. Допустимое значение входных частот каналов деления частоты в этом случае не ограничивается быстродействием задатчиков фазового

сдвига и может быть увелично в деС5 тки и сотни раз. Соответствейно возрастает и верхнее значение выходной частоты калибратора, которое достигает Нескольких гигагерц, в то время как в известньк устройствах с цифровыми делителями частоты и задатчиками фа / зового сдвига оно превьппает 0,01 ГГц.

КАЛИБРАТОР ДИСКРЕТНЫХ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, содержащий опорный генератор, первый синтезатор частоты. подсоединенный своим входом -к въпсоду опорного генератора, коммутатор и два канала деления частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, он снабжен вторым синтезатором частоты, вход которого соединен с выходом опорного генератора, времязадающим устройством, выход которого соединен с управляющим входом коммутатора, подсоединенного первым входом к выходу первого синтезатора частоты и входу первого канала деления частоты, вторым входом - к выходу второго синтезатора частоты, а выходом - к ... входу второго канала деления частоты..