Изобретение относится к электроизмерительной технике и, в частности может быть использовано в двухканаль ных генераторах-калибраторах временных интервалов пикосекундного диапазона , а также при создании автоматизированных измерительных систем;
Целью изобретения является повьше ние точности и разрешающей способности регулирования задержки импульсов без повышения частоты опорного сигнала.,
На фиг. 1 приведена структура первого варианта способа; на фиг. 2 - устройства для его реализации на фиг.3 - структура второго вариант способа; на фиг. 4 - схема устройства для его реализации.
В изобретении использованы классические принципы: при делении частоты фазовый сдвиг делится, а временной сохраняется без изменения знака сдвигов; при преобразовании частоты фазовый сдвиг меньшего по частоте сигнала переносится на сигнал преобразования, а временной - делится на коэффициент преобразования, при этом в режиме суммирования знак сдвигов сохраняется, а в режиме вычитания - меняется на обратный.
Исходя из этих принципов, рассмотрим работу вариантов.
Сущность первого варианта (фиг. 1 способа противофазной задержки сое- тоит в том, что из опорного ВЧ-сиг- нала в двух каналах формируются два одинаковых НЧ-сигнала, между которыми задается временной сдвиг и производятся операции преобразования и формирования импульсов. Затем НЧ-сиг налы преобразуются с тем же самым опорным ВЧ-сигналом, причем в одном канале устанавливается режим суммирования, в другом - вычитания, поэтому частоты преобразованных ВЧ-сиг налов оказываются разнесенными на две НЧ. Чтобы сравнять частоты по выходу каналов, вводится операция дополнительного деления частоты преобразованных сигналов на их коэффициент преобразования, не изменяющая величины преобразованных временных сдвигов, которые задаются путем противофазной задержки одновременно обоих НЧ-сигналов, т.е. по одному каналу вводится положительный сдвиг а по другому - отрицательный, равные по величине. Поскольку режим вычитаг
5
0
5
0
5
0
5
0
ut - ° k
ния меняет знак заданного сдвига на обратный, преобразованные сигналы сдвигаются в одном направлении. Но так как коэффициенты преобразования различны (k - в одном канале и (k+2) - в другом), преобразованные сдвиги дают разность Т, которая определяет взаимный сдвиг импульсов по выходу каналов.
Например, если по НЧ-сигналам введена задержка tnT, т.е. на целое число периодов опорного ВЧ-сигнала, то временное разрешение и задержка по выходу составят:
То 2Т. k+2 k(k+2) - 2пТо. ,,, .
k(k+2) - Что превьшает разрешающую способность прототипа в (k+2)/2 раз.
Сущность второго варианта (фиг. 3) способа синфазной задержки состоит в том, что опорный сигнал ВЧ разветвляют на два канала, где производятся операции преобразования, формирования и регулирования задержки, затем формируют промежуточный сигнал НЧ, который делают общим для Двух каналов. Кроме того, опорный ВЧ-сигнал предварительно смещают на одну НЧ, затем в одном канале преобразуют общий НЧ-сигнал с ВЧ-опорным, а в другом - с ВЧ-смещенными сигналами. При одинаковых режимах преобразования ВЧ-сиг- налы преобразования оказываются разнесенными на частоту общего НЧ-сигнала, т.е. в одном канале коэффициент преобразования будет равен k, а в другом (k+l). Далее производится деление с целью получения равных частот сигналов, из которых формируются импульсы.
Задержка, вводимая в процессе регулирования по общему НЧ-сйгналу в. оба канала, является синфазной, т.е. одинаковой по величине и знаку, режимы преобразования выбраны одинаковыми, поэтому преобразованные сигналы также сдвигаются в одном направлении. Временное разрешение и взаимный сдвиг по выходу каналов по аналогии с первым вариантом составят:
k(k+l)
55
(2)
Таким образом во втором варианте способа достигается увеличение разре
3
шающей способности почти в 2 раза по сравнению с первым вариантом и в (k+1) раз по сравнению с прототипом
Устройство для осуществления первого варианта способа противофазной задержки (фиг. 2) содержит опорный генератор I, блок 2 управления, .блок 3 вычитания импульсов, блок 4 добавления импульсов, первый делитель 5 частоты, второй делитель 6 частоты, первый преобразователь 7 частоты, второй преобразователь 8 частоты, третий делитель 9 частоты, четвертый делитель 10 частоты, первьш формирователь 1I импульсов и второй формиро ватель 12 импульсов. Последовательн соединенные блоки 2, 3, 5, 7, 9 и 11 образуют первьгй канал, а блоки 2, 4, 6,8, 10 и 12 - второй канал. Выход опорного генератора 1 соединен с вторыми входами блоков 3, 4, 7, 8. Блок управления 2 представляет собой генератор одиночных управляющих импульсов, задаваемых произвольно оператором или по программе АСУ. Блоки 3 и содержат элементы привязки -управляющих импульсов к тактовой опорной последовательности и элемент совпадения, в котором производится синхронное вычитание или добавление импульсов. Блоки 5, 6, 9 и 10 - обыч- ныечцифровые делители. Преобразова- тели 7 и 8 выполнены в виде двух- канальной системы ФАПЧ по вторичным биениям. Формирователи 11 и 12 состоят из усилителя мощности и обост- рителя фронта, работающих на согласо ванную нагрузку.
Устройство работает следующим образом.
В исходном состоянии ВЧ-сигнал 1 через блоки 3 и 4 поступает на делители 5 и 6 с одинаковым коэффициентом деления N, где образуются про- межуточные НЧ-сигйалы с частотой
. /N f,, . . (3) Затем в блоке 7, работающем в режиме суммирования, формируется сигна преобразования с частотой
N+I
f f +f f --- IT 1 H
При этом коэффициент преобразования
f
(4)
k,
- N+1
5
В блоке 8, работающем в режиме
откуда можно определить единичный
вычитания, сигнал преобразования име- 55 взаимный сдвиг выходных сигналов формирователей 11 и 12 с частотой f , учитывая, что делители 9 и 10 влияния
ет частоту
f Г -f f 1. 1, 1 1
М-1 N
(5)
на масштаб сдвига не оказывают:
при этом коэффициент преобразования , т.е. k,k,,+2, а из (3), (4) и (5) вытекает, что
f.,.
Таким образом, частоты преобразования в каналах оказЕлваются разнесенными на две промежуточных частоты.
Далее преобразованные сигналы поступают на делители 9 и 10. В делителе 9 установлен коэффициент
N,f,/N4. , а в делителе 10
N,k,N-I. В соответствии с этим
ПЧ
(6)
т.е. на входы формирователей 11 и 12 поступают сигналы с равными частотами . Б формирователях 11 и I2 производится формирование коротких импульсов, например, по положительным нуль-переходам входных сигналов, и таким образом на выходе устройства вырабатываются две импульсных после- довательности.
Регулирование требуемого сдвига производится путем подачи одиночных управляющих импульсов блока 2 в блоки 3 и 4. При поступлении одного импульса из блока 2 в блоке 3 из - входной последовательности делителя 5 вычитается один тактовый импульс, при этом в блоке 4 добавляется один импульс в промежуток между импульсами на входе делителя 6. По окончании короткого переходного процесса выходной сигнал 5 оказывается задержанным на период входного сигнала TJ 1 /f , а выходной сигнал получйетг опережение на Тд , и, таким образом, промежуточные сигналы благодаря противофазному смещению циклов деления имеют разнополярную задержку tT. Поскольку нижний канал имеет режим вычитания в преобразователе 8, сигналы на выходах преобразователей 7 и 8 получают за
л
50
держку ut
At,
At
g
:&
ъ.
k,
Тд k.
одного знака:
k,+2
(7)
откуда можно определить единичный
55 взаимный сдвиг выходных сигналов мирователей 11 и 12 с частотой f учитывая, что делители 9 и 10 вл
на масштаб сдвига не оказывают:
m rn
ut,,2T
(8
k k ki (kj,+2) Таким образом, при k k прототипа достигается повьшение разрешающей способности в (k+2)/2 раз при одинаковой частоте опорного сигнала.
Устройство дпя осуществления второго варианта способа синфазной задержки (фиг. 4) содержит опорный ге- нератор 1, блок 2 управления, блок 3 вычитания импульсов, первьй делитель 4 частоты, первый преобразователь 5 частоты, второй преобразователь 6 частоты, второй делитель 7 частоты, третий делитель 8 частоты, первьй формирователь 9 импульсов, второй преобразователь 10 импульсов и блок смещения частоты. Последовательно соединенные блоки 1,2,3,4,5, 7 и 9 образуют первьй канал, а блоки 1, 11,6, 8и 10- второй канал. Выход генератора 1 соединен с вторым входом преобразователя 5, а выход делителя 4 подключен к второму входу преобразователя 6. Все блоки, за исключением блока 11, выполнены ана- логичйо ;устройству ПО первому варианту . Блок смещения частоты 11 может быть вьшолнен, например, на основе кольца ФАПЧ по вторичным биениям и делителя частоты, формирующего частоту сдвига, равную частоте промежуточного сигнала.
Устройство работает так же, как: и предьщущее, за исключением того, что в нижнем канале опорньй сигнал I смещается вверх по частоте: f f +f
Л1 ПЦ
А В Преобразователях 5 и 6 установле одинаковьй режим, например, суммиро- вания:
.+f;,,. ; k,N+l;
II,
1
В соответствии с этим выбраны ко- эффициенты деления:
.
Синфазная задержка сигналов fg и f происходит при поступлении одиночно- го импульса блока 2, производящего вычитание тактового импульса в блоке 3, что эквивалентно задержке промежуточного сигнала f на период Т генератора 1. Единичный дискрет задержки по выходу 9 и 10 составляет
Тс
&t.
Tf lo
k
ko kTk+1)
(9)
8)
а - JQ 3 ь .П 20 и у 25 - тзо очI
ен « - .
35
- 45
- 50 55т
поскольку k и k различаются на единицу .
Таким образом, устройство по второму варианту позволяет повысить разрешающую способность в соответствии со cnoQo6oM, которьй реализуется.
Максимальный эффект достигается при использовании для преобразования и смещения частоты опорного сигнала аналоговой системы ФАПЧ по вторичным биениям, с помощью которой на практике достаточно просто реализован k.10.
Формула изобретения
1.Способ формирования задержанных импульсов, основанный на формировании опорного сигнала и разветвлении его на два канала, в каждом из которых из него путем деления частоты получают промежуточный сигнал, который задерживают на целое число периодов опорного сигнала, а также производят операции преобразования частоты и формирования импульсов, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности регулирования задержки без повьш1ения опорной частоты, производят противофазную задержку обоих промежуточных сигналов,затем преобразуют их с исходиым опорным сигналом, при этом в одном канале устанавливают режим суммирования частот, в другом - вычитания, а сигналы, полученные преобразованием, перед формированием импульсов делят по частоте в соответствии с коэффициентами преобразования.
2.Способ формирования задержанных импульсов, основанный на создании опорного сигнала, разветвлении его
на два канала и получении из него путем деления промежуточного сигнала, которьй задерживают на целое число периодов опорного сигнала, при этом в каналах производят операции преобразования и формирования импульсов, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности и разрешающей способности регулирования задержки импульсов без ровьппения частоты опорного сигнала, упомянутый опорньй сигнал смещают по .Частоте на величину промежуточного сигнала и получают смещенный сигнал, затем
71228066 8
промежуточный сигнал разветвляют на лы, полученные преобразованием, перед оба канала и преобразуют в первом операцией формирования импульсов де- канале с опорным сигналом, а во вто- лят по частоте в соответствии с ко- ром - со смещенным, после чего сигна- эффициентами преобразования.
Составитель.А. Титов Редактор К. Волощук Техред И.Попович Корректор Л. Зимокосов
Заказ 2285/48 Тираж 398Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
ТТроизводстиенно-.чолиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Ф1/г.
Изобретение относится к злектро- измерительной технике и может быть использовано, например, в двухканаль- ных генераторах-калибраторах временных интервалов пикосекундного диапазона, а также при создании автоматизированных измерительных систем. Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности регулирования задержки импульсов без повьшения частоты опорного сигнала. Устройство для осуществления первого варианта способа (противофазной задержки) содержит опорный генератор 1, блок 2 управления, блок 3 вычитания импульсов , блок 4 добавления импульсов, делители 5, 6, 9 и 10 частоты, преобразователи 7 и 8 частоты и формирователи П и 12 импульсов. Из устройства для реализации второго варианта способа (синфазной задержки) исключен блок 4 добавления импульсов, но введен блок смещения частоты. Устройства работают одинаково, за исключением того. Что при реализации второго варианта способа в нижнем канале опорный сигнал смещается вверх по частоте, а в преобразователях частоты установ- лен одинаковый режим, например сумми-. рование. Схема устройства для реализации второго варианта способа приводится в описании изобретения. 2 с.п. ф-лы. 4 ил. // W ю ю 00 о Од а « /f h 01/г.
