Широкодиапазонный фазовращатель Советский патент 1985 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фазомерии, и может быть использовано в фазометрах,- компенсаторах переменного тока.

Известно диапазонное фазосдвигающее устройство, которое может выть использовано для создания ширкодиапазонного фазовращателя fl .

Однако устройство имеет тот недостаток, что регулирование фазы осуществляется путем изменения вре менной эадершси высокочастотного сигнала. Для создания цифрового фазовращателя потребуется наличие высокочастотной линии задержки, которая должна представлять собой регистр сдвига, тактируемый частотой, превосходящей частоту его входного сигнала в число раз, рав.ное количеству дискретов вносимого фазового сдвига в пределах 360.

Известен также селективный цифровой фазорегулятор, основанный на синхронной фильтрации сигнала.

Регулирование фазы этим устройством осуществляется путем изменения кодов начальных состояний двух пересчетных схем, одна из котрых используется для преобразования частоты яа входе, а вторая на выходе устройства С23.

Недостатком этого устройства является связь между тактовой частотой Пересчетных схем и частотой входного сигнала, и дискретом вносимого фазового сдвига. Причем тактовая частота равна их произведению. Это обстоятельство ограничивает возможности использования таких устройств для регулирования фазы высо1 очастотвых сигналов.

Наиболее близким к изобретению ito технической сущности является широкодиапазонный фазовращатель для тлсокях частот, котор содержит два преобразователя частоты, два фильтра, низкочастотными фазовращатель, генератор, причем выход генератора связан с управляю,щим входом первого преобразователя частоты и низкочастотн№1 фазовращателем, выход которого подключен к управляющему входу второго преобразователя частоты, выход которого подключен к первому фильт,ру. Выход первого преобразователя

частоты связан с входом второго преобразователя частоты через второй фильтр СЗ.

Недостатками устройства являются 5 наличие фильтров в цепи выделения полезных составлякяцих сигналов в процессе преобразования частоты, нестабильность фазочастотных характеристик (ФЧХ) которых снижает точность устройства} сложности обеспечения работоспособности устройства на высоких частотах, поскольку по условию работы устройства в широком диапазоне частот, при наличии

5 низкочастотного фазовращателя,

в области высоких частот, разностные частоты мало отличаются от входных преобразователей частоты, что приводит к необходимости применения

в фильтров с большой избирательной

способностью, а следовательно, весьма крутой ФЧХ. Кроме того, указанные фильтры должны быть перестраиваемыми по частоте.

5 Целью изобретения является расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в широкодиапазонный фазовращатель , содержащий два преобразователя частоты, два фильтра, низкочастотный фазовращатель, генератор, причем выход генератора связан с управляющий входом первого преобразователя частоты и низкочастот- ным фазовращателем, выход которого подключен к управляющему входу второго преобразователя частоты, выход которого подключен к первсичгу фильтру, дополнительно введены третйй и четвертьвй преобразователи

частоты, два входных пре образоватеяя, два выходных преобразователя, два сумматора, три фазорасщепителя,перестраивае1 1й генератор, причем

5 управляющий вход третьего преобразо-, вателя частоты связан с генератором через первый фазорасщепитель, управЛ}пощий вход четвертого преобразователя частоты связан с выходом низкочастотного фазовращателя через второй фазорасщепитель , выходы первого и третьего преобразователей частоты связаны с входами второго и четвертого преобразователей частоты через

S первый сумматор, выход четвертого преобразователя частоты подключен к второму 4н1льтру, выход которого подключен к первому выходному пре3

образователю, вход второго выходного преобразователя подключен к вых ду первого фильтра, выход первого выходного преобразователя и выход второго выходного преобразователя подключены, к выходу устройства через второй сумматор, вход устройства связан с первым и вторьм : входными преобразователями частоты выход первого из которых связан с третьим преобразователем частоты а выход второго входного преобразователя подключен к входу первого преобразователя частоты, управляющие входы первого входного и первого выходного преобразователей связаны с выходом третьего фазорасщепителя, а управлякицие входы второго входного и второго выходного преобразователей и вход третьего фазорасщепителя подключены к выходу перестраиваемого генератора.

На чертеже изображена структурная электрическая схема широкодиапазонного фазовращателя.

Устройство содержит первый входной преобразователь 1, второй входной преобразователь 2., первый преобразователь 3 частоты, второй преобразователь 4 частоты, третий преобразователь 5 частоты, первый сумматор 6, четвертый преобразователь 7 частоты, первый льтр 8, второй фильтр 9, генератор 10, низкочастотный фазовращатель 11, первый фазорасщепитель 12, второй фазорасщепитель 13, первьй выходной преобразователь 14, второй выходной преобразователь 15, второй сумматор 16, третий фазорасщепитель 1 7, перестраивае1«лй генератор 18.

Вход первого П1 еобразователя 1 и вход второго феобразователя 2 подключены к входу устройства, з их выходь сЬедияе11ы соотаетственно с третьим и перв преобразователями 5 и 3 частоты, выходы которых подключены к входан первого сумматора 6j выход которого связан с входами второго н четвертого преобразователей 4 и 7 частоты. Выход второго преобразователя 4 частоты подключен к да1«ому фильтру 8. Выход четвертого преобразователя 7 присоединен с входу второго фильтра 9. Выход генератора 10 подключен к входу ниэкочастотногг

91804

фазовращателя 11 и входу первого фазорасщепителя 12, выход которого подключен к управляющему входу третьего преобразователя 5 частоты.

Управляющий вход первого преобразователя 3 частоты подключен к выходу генератора 10. Выход низкочастотного фазовращателя 11 .подключен к входу второго фазорасщепителя 13, выход которого связан с управляющим входом четвертого преобразователя 7 частоты. Управляющий вход второго преобразователя4 час- fS тоты подключен к выходу низкочастотного фазовращателя 11. Выход второго фильтра 9 подключен к входу первого выходного преобразователя 14. Выход первого фильтра 8 связан с 20 входом второго выходного преобразователя 15. Выходы первого 14 и второго 15 выходных преобразователей подключены к соответствукщим входам второго сумматора 16, выход к.ото25 рого связан с выходом устройства.

Управляющие входы первого входного преобразователя 1 и первого выходного преобразователя 14 соединены с выходом третьего фазорасще30 пителя 17, вход которого, а также управляющие входы второго входного преобразователя 2 и второго выходного преобразователя 15подключены к выходу.перестраиваемого генератора 18.

Устройство работает следующим образом.

Входной .сигнал устройства поступает на входы первого и второго 40 входных преобразователей 1 и 2 частоты, на управлякнцие входы которых подаются колебания с выхода третье|го фазорасщепителя 17 и перестраиваемого генератора 18 соответственно, отличающиеся фазовым сдвигом равньа4 J(/2.

Выходной сигнал перестраиваемого генератора 18 подается на вход фазорасщепителя 17.

50 Следовательно, для входного сигнала, описываемого выражением

S(t) A(t)Cos + (t) -f

+ -J .

где A(t) - огибакицая 55Ч - начальная фаза,

44t) - закон фазовой модуляции,

u)q - центральная частота для

выходных напряжений входных преобразователей 1 и 2 можно записать соответственно , при равенстве частоты перестраиваемого генератора 18 частоте сигнала и (t) I A(fc) (cos К - % I- Q-Ct) + Wot + tf (t) + % + -чЛ. U,i(t) I A(t)sin tf, - tf(t) -Lfo3+ )o t + 4(t) + + 4- + 4,1 , где 4 - начальная фаза перестраива емого генератора 18. Эти напряжения подаются на входы третьего и первого преобразователей 5 и 3 частоты соответственно на управляющие входы которых постуюдакт колебания с выхода первого фазорасщепителя 12 и выхода генератора 10 соответственно, отличающиеся фазовым сдвигом, равным Л/2. На вход первого фазорасщепителя 12 поступает сигнал с выхода генер тора 10, Если частота генератора to равна и , а его начальная фаза Vo 9 то для выходных сигналов тре тьего и первого преобразователей 5 и 3 частоты можно записать соответственно , UjCt) I A(t) Cos Ч,- 4(t) -M-J. Cos (SI t + Vo + Cos Si t + VQ) ),t 4- 4, + M-Ct) «UjCt) I A(t)(sin f, - (t) Sin С Я t + Vo ) + Sin(&lt + Vj) X sin 2ujpt « Ч , + f (t) + Vo.3 Сигналы с выходов третьего и пе вого преобразователей 5 и 3 частоты подаются на соответствующие входы первого сумматора 6, выход.ной сигнал которого можно представить в виде U(t) .i A(t)cos SI t + 4o + в + e -. 1- Cos 2u)o - Л )t + 4 + % + + ЧМ + o . Выходной сигнал первого сумматора 6 подается на входы четвертого и второго преобразователей 7 и 4, на управляющие входы которцх поступают колебания соответственно с выхода второго фазорасщепи-; теля 13, вносящего фазовый сдвиг равный У/2 и выхода низкочастотного фазовращателя 11. На вход второго фазорасщепителя 13 поступает сигнал с выхода: низкочастотного фазовращателя 11. Выходной сигнал четвертого преобразователя 7 частоты подается на вход фильтра 9, а выходной сигнал второго преобразователя 4 частоты поступает на вход 4 1льтра 8. Если вносимый низкочастотньм фазовращателем 11 фазовый сдвиг равен , то для выходных сигналов фильтров 9 и 8 можно записать соответственно A(t) Costv + Ч - 4(t)j , Ug(t) A(t) Sin V + Ч, - .% - f (t) . Выходной сигнал фильтра 9 подается на вход первого выходного преобразователя 14, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода фазорасщепителя 17. Выходной сигнал фильтра 8 подается на вход второго выходного преобразователя 15, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода перестраиваемого генератора 18. Выходные сигналы преобразователей 14 и 15 поступают на входы второго сумматора 16, в котором осуществляется их суммирование, Если выбрать козффициент передачи одного из сумматоров равный четырем , то для выходного Сигнала сумматора 16, являющегося выходным сигналом устройства, можно записать S (t) A)t.) Cos 4- ifp + + 4(t) - . Таким образом, выходной сигнал устройства отличается от входного по фазе на величину, равную фазовому сдвигу, вносимому низкочастотным фазовращателем. Кроме того, устройство с равным успехом может применяться при шобых соотношениях частоты входного сигнала и рабочей частоты низкочастотного фазовращателя. Диапазон рабочих частот расширяется как в сторону увеличения, так я в сторону уменьшения частот входного сигнала и обеспечивается работоспособность при равенстве частот входного сигна ла и рабочей частоты задающего низко астотного фазовращателя. 491808 Широкий диапазон частот обеспечивается только лишь за счет перестройки частоты перестраиваемого генератора и не влияет на остальные соотношения полезных сигналов.

ШИРОКОдалПАЗОННЫЙ ФАЗОBPMJATBJIb, содержащий два преобразователя частоты, два 4«льтра, низкочастотный фазовращатель, генератор, причем выход генератора связан с управляющим входом первого преобразователя частоты и низкочастотным фазовращателем, выход которого подклйочен к управляющему входу второго преобразователя частоты, выход которого подключен к первому фильтру, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены третий и четвертый преобразователи частоты, два входных преобразователя, два выходных преобразователя, два сумматора, три фазорасщепителя, перестраиваемый генератор, причем управляющий вход третьего преобразователя частоты связан с генератором через первый фазорасщепитель, управляющий вход Четвертого преобразователя частоты связан с выходом низкочастотного фазовращателя через второй фазорасщепитель , выходы первого и третьего преобразователей частоты связаны с входами второго и четвертого преобразователей частоты через первый сумматор, выход четвертого преобразователя частоты подключен к второму фильтру, выход которого подключен к первому выходному преобразователю, вход второго выходного преобразователя подключен к выходу первого фильтра, выход первосл го выходного преобразователя и выход второго выходного преобразователя подключены к выходу устройства через второй сумматор, вход устройства связан с первым и вторым входнь&ш преобразователями частоты, выход первого из которых связан 4;ib с третьим преобразователем частоты, ;о а выход второго входного преобразователя подключен к входу первого СХ) преобразователя частоты, управляющие входы первого входного и первого выходного преобразователей связаны с выходом третьего фазорасщепителя, а управляющие входа второго входного и второго выходного преобразователей и вход третьего фазорасщепителя подключены к выходу перестраиваемого генератора .