Цифровой регулятор фазы гармонического сигнала Советский патент 1987 года по МПК G01R25/04 

1J

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при формировании гетеродинных, опорных и контрольных сигналов в фазовых радиотехнических системах.

Цельюизобретения является повышение точности 11егулирования фазы. На фиг.1 изображена структурная электрическая схема регулятора фазы; на фиг.2 - векторная диаграмма, поясняющая работу регулятора фазы и его преимущество перед известным регулятором.

Цифровой регулятор фазы гармони- ческого сигнала содержит фазовращатель 1 (на 90°), цифровые аттенюаторы 2 - 4, фазоинверторы 5 и 6, ключи 7 - 10 сумматор 11, коммутатор 12, умножители 3 и 14, тригонометричес- кие преобразователи tg 15 и cos 16, формирователь 17 константы и анализатор . Вход и выход фазовращателя 1 (на 90°) соединены с входами цифровых аттенюаторов 2 и 3 соот- ветственно. Выход цифрового аттенюатора 2 соединен с входом ключа 7 непосредственно и с входом ключа 8 через фазоинвертор 5. Выход цифрового аттенюатора 3 соединен с входом клю- ча IО непосредственно и с входом ключа 9 через фазоинвертор 6. Выходы всех ключей соединены с входами сумматора 11, выход которого соединен с входом цифрового аттенюатора 4. Вход анализатора 18 кода, являющийся входом управления устройства, соединен с входами тригонометрических преобразователей 15 и 16, а его выходы подключены к входам управления ком- мутатора 12 и ключей 7-10 соответственно,. Выход тригонометр1-1ческого преобразователя 16 соединен с первым входом умножителя 14, выход которого соединен с входом управления цифрового ; аттенюатора 4. Выход формирователя 17 соединен с вторыми входами перемножителей I3 и 14 и с входом коммутатора 12, Выходы 19 и 20 коммутатора 12 соединены с входами управления цифровых аттенюаторов 3 и 2 соответственно. При этом коммутатор имеет входы 21 и 22, а анализатор 18 - выходы 23 - 27.

Устройство работает следующим об- разом.

На вход фазовращателя 1, являющийся сигнальным входом устройства, поступает сигнал Uj Ugjcosut, началь322

нута фазу q; которого необходимо изменить. На вход анализатора 18 поступает код N ц, величины смещения фазы. Код Nq, одновременно поступает на входы преобразователей 15 и 16. В зависимости от получетверти круга, в которой находится значение ц , анализатор 18 формирует пять логических команд (О или 1), поступающих на управляющие входы коммутатора 12 и ключей 7 - 10,

В преобразователях 15 и 16 код Nq преобразуется соответственно в коды Ntg ( тангенса tf и Ncosq косинуса q Эти коды в умножителях 13 и 14 перемножаются с кодом -1, где п - количество разрядов цифровых аттеню- аторсв, поступающим с выхода формирователя 17. Код Nj.Ntgcf с выхода умножителя 13 поступает на вход 22 коммутатора 12, а код N Ncosc с выхода умножителя 14 подается на вход управления цифрового аттенюатора 4. На вход 21 коммутатора 12 поступает код N( с выхода формирователя 17. Коммутатор 12 работает таким образом что при поступлении на его управляющий вход логической 1 вход 21 подключается к выходу 19, а вход 22 - к выходу 20, при поступлении логического О вход 21 подключается к выходу 20, а вход 22 - к выходу 19. Таким образом, в зависимости от значения фазы q) , на один из цифровых аттенюаторов 2 и 3 поступает код N,., обеспечивая его коэффициент передачи равный единице, а на второй цифровой аттенюатор поступ.ает код , обеспечивая его коэффициент передачи равный tgcp.

.. Входной сигнал U поступает на вход цифрового аттенюатора 2, а сдвинутый на 90 сигнал U ;

,ол

Ugj sincot с вькода фазовращателя 1 поступает на вход аттенюатора 3. На выходе аттенюаторов 2 и 3, в зависимости от состояния коммутатора 12, имеют место сигналы U ц (q) UgxtgcpcoSQt и Ug , либо Ug, и UBX (Ч) Ug tgqjsinot, На выходах фа- зоинверторов 5 и 6, меняющих фазу сигнала на 180, соответственно устанавливаются сигналы Ug (cf)

- Ug tgcfcosut и Ugx -Ug, sincot, лиdb (ч ) -Uj,tgtfsincot и 1577 « -Ugj cosut,

Таким образом, на входах ключей, в зависимости от состояния коммутатора 12, могут иметь место следую- 1цие сигйалы: на входе ключа 7: и8,(ср или Uftx ; на входе ключа 8: USK ((|) или UBX ; на входе ключа 9: U или UB (Ч ) ; на входе ключа 10: U или (ч) Ключи открыты, если на их управляющие входы поступает логическая 1 и закрыты при поступлении логического О. На сумматор 10 поступают всегда два из восьми указанных векторов, которые в сумме дают сигнал с заданным сдвигом фазы cf , т.е на выходе сумматора 11 образуется сигнал и, Ufthn( cos (cjt+M ) . Ампли- туда сигнала И U Ug /coscp. На выходе аттенюатора 4, коэффициент передачи которого равен cosqi, сигнал становится равным Ugj,, UeK cos (cot+C{)) , и его амплитуда U не э-ависит от величины Cf .

Принцип работы устройства поясняется векторной диаграммой (фиг.2). Тригонометрический круг разделяется на восемь равных частей по 45°. В каждой части по острому углу ср и прилежающему катету, являющемуся радиусом круга, строится восемь прямоугольных треугольников. Меняя в каждом треугольнике вел гчину противолежащего катета в пределах 0-1, можно, менять значение ср в пределах 0-45 . Если величина прилежащего катета равна единице, то величина противолежащего катета, равная tgcf, будет соответствовать углу qi . Меняя направление ортогональных векторов и.,„ии.„и

рХ л

величину одного из них в пределах 0-1, можно менять фазу результирующего вектора в пределах 0-360 ,

При этом максимальная погрешность ucfi установки фазы cf определяется вы ражением

дср- S

1 +

где о - относительная величина

132

крета изменения амплитуды одного из ортогональных векторов. Формула изобретения

Цифровой регулятор фазы гармонического сигнала, содержащий фазовращатель, вход которого является входом устройства, два цифровых аттенюатора, два фазоинвертора, четыре ключа, сумматор, входы которого соединены с выходами ключей, и тригонометрический преобразователь cos, причем вход и выход фазовращателя соединены с входами первого и второго цифровых

аттенюаторов соответственно, выход перво го фазового аттенюатора соединен с входом первого ключа непосредственно и с входом второго ключа через первый фазоинвертор, а выход второго цифрового аттенюатора соединен непосредственно с входом четвертого ключа.и с входом третьего ключа через второй фазоинвертор, отличающийся тем, что, с целью

цовьшения точности регулировки фазы,

в него введены коммутатор, выходы ко- торого соединены с входами управления первого и второго цифровых аттенюаторов соответственно, третий циф- ,

ровой аттенюатор, вход которого соединен с выходом сумматора, первый умножитель, выход которого соединен с первым входом коммутатора, второй умножитель, первый вход которого соединен с выходом тригонометрического преобразователя cos, а выход подключен к входу управления третьего цифрового аттенюатора, тригонометрический преобразователь tg, выход которого соединен с первым входом перво- го умножителя, формирователь константы, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго умножителей и с вторым входом коммутатора,

и анализатор кода, вход которого соединен с входами тригонометрических преобразователей cos и tg, а выходы подключены к входам управления коммутатора, первого,второго, третьего

и четвертого ключей соответственно.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при формировании гетеродинных, опорных и контрольных сигналов в фазовых радиотехнических системах. Цифровой регулятор содержит фазовращатель 1 (на 90), цифровые аттенюаторы 2 и 3, фазоинверторы 5 и 6, ключи 7-10, сумматор 11, тригонометрический преобразователь cos 16, формирователь 17 константы и анализатор 18 кода. Введение цифрового аттенюатора 4, коммутатора 12, умножителей 13 и 14 тригонометрического преобразователя tg I5 и образование новых функциональных связей повышает точность регулирования фазы. 2 ил. (Л ибш со ел 4 СО ГО