Измерительный преобразователь с фазовой автоподстройкой Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 

Ичобретенне отногитгя к рллиои - мерительпой технике, мстжет быть ис-- пользонано в фазометрнн, R системах передачи информации и является усо- вертенствопанием изобретения по авт. св. № 798623.

Цель изобретения - повьппение точности преобразования.

На чертеже представлена структур- ная схема измерительного нреобразова теля .

Измерительный преобразователь содержит смеситель 1, подстраиваемый генератор 2, управляющий элемент 3, фильтр 4 нижних частот, второй фильт 5 нижних частот, фазовый детектор 6, .второй фазовый детектор 7, фазовращатель 8 на 90, опорный генератор 9, нуль- орган 10, элемент II совпадений, формирователь 12, формирователь 1 3 ступенчатот о напряжения, управляемый ключ 14, триггер 15 инвертор 16, генератор 17 тактовых импульсов, элемент 18 :равнения к комьу гатор 19, автогенератор 20, регулятор 21 уровня, причем соединенные в замкнутую цепь регулирования смеситель 1, первый фазовый детектор 6, первый фильтр 4 нижних частот, управляющий элемент 3, подстраиваемый генератор 2 совместно с опорным генератором 9 образуют систему фазовой автоподстройки частоты. Второй фазовый детектор 7 , один вход которого подключен к выходу смесителя 1 , другой через фазовращатель 8 на 90 подключен к выходу опорного генератора 9, а выход через второй фильтр 5 нижних частот соединен с входом формирователя 12, образует индикатор захвата системы ФАПЧ. Триггер 15, один вход которого через инвертор 16 подключен к выходу формирователя 12, другой - к выходу элемента 11 совпадений, выход соединен с одним из входов элемента 1 1 совпадений, другой вход которого через нуль-орган 10 подключен к выходу первого фильтра 4 нижних частот, а третий подключен к выходу формирователя 12, а также ключ 14, управляющий вход которого подключен к выходу триггера 15, импульсный вход - к выходу генератора 17 тактовых импуль сов, а выход через формирователь 13 ступенчатого напряжения соединен с соответствующим входом управлян1щего элемента 3, образуют совместно с инликторпм члхплт;) систему поигка по час-тоте. Эл(;м( пт 18 (:рави(М1ия, один вход которого подключен к выходу второго фильтра 5 нижних частот, другой к Входу для подачи эталонного напряжения , а выход соединен с сигнальным входом коммутатора 19, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя 12, а выход соединен с дополнительным входом подстраиваемого генератора 2 совместно с индикатором захвата и смесителем образуют систему стабилизации уровня сигнала на выходе смеси1еля 1. При этом другой вход смесителя являьтся сигнальным входом преобразователя.

Подстраиваемый генератор 2 образован последовательным соединением аь- тог енератора 20 и регулятора 2l уровня, причем вход автогенератора 20 является входом т енератора 2, выход регулятора 21 уровня является выходом генератора 2, а управляющий вход регулятора 21 уровня образует дорол- нительный вход подстрак.-. генератора 2 .

Для повьщ1ения стабильность частоты выходного сигнала Т„ генератор 9 опорной частоты целесообразно выполнить с кварцевой стабилизацией.

В простейщем случае нуль-орган 10 гтредставляет собой компаратор уровня по нулевому значению входного напряжения .

Формирователь 12 в простейшем виде представляет собой односторонний усилитель-ограничитель с достаточно большим усилием,например опера-- ционный усилитель при наличии отсекающего диода на выходе,

Формирователь 13 ступенчатого напряжения может быть вьшолнен с исползованием двоичного счетчика, на выходе которого установлен цифроаналого- вый преобразователь.

Элемент 18 сравнения представляет собой аналоговое вычитающее устройство и может быть реализован на основе использования типового дифференциального усилителя.

Коммутатор 19 - диодный, транзисторный с быстродействием не более , нескольких миллисекунд. В закрытом состоянии коммутатор должен обеспечивать выходное напряжение, близкое к нулю.

Преобразователь работает следующим образом.

При ти,1чи iP ibHiui ИЛ лльисп рлс- гтройке иодс-трлянлемпго Г еиерлт пря относительнг частоты входного сит На ля f.y синхролизлиия п с:истеме ФЛПЧ отсутствует (режим биений) и напряжение на выходе второго Аятового детектора 7 близко к нулю, поэтому урвень сигняля ня выходе элемента I I совпадений и напряжение на связанно с ним входе триггера 15 соответствуют логическому нулю, а на другом его входе, соединенном с выходом инвертора 16, - логической едиР1ице. При этом выходное напряжение триг- 1 ера 5 соответствует логической еднице , и импульсы с выхода генератора 17 через ключ 14 поступают на фомирователь 13 ступенчатого напряжения, выходным напряжением которого производится изменение частоты автогенератора 20 в сторону уменьшения начальной расстройки, т.е. в системе ФАПЧ имеет место режим поиска. Кроме того, низким выходным напряжением формирователя 12 коммутатор 19 заперт, и система стабилизации уровня сигнала промежуточной частоты (РГ,Ц ) разомкнута. При достижении в системе ФАПЧ режима синхронизации подстраиваемого генератора 2 относительно fjr с заданным сдвигом (плюс либо минус РПК ) на выходе формирователя 12 появляется сигнал, соответствующий логической единице, коммутатор 19 открывается и управляющим напряжением с выхода элемента 18 сравнения на выходе сме ителя 1 устанавливается заданн-ая эталонным напряжением (Ujr) амплитуда сигнала. В момент настройки подстраиваемого генератора 2, практически соответствующий середине полосы удержания системы ФАПЧ, выходное напряжение первого фазового детектора 6 становится близким к нулю, и нуль-орган 10 вырабатывает команду на прекращение поиска, в результате с выхода элемента I1 совпадений на связанный с ним вход тригера 15 подается сигнал, соответствующий логический единице, и он изменяет свое состояние (логический нуль по выходу), блокируя ключ 1 4 и элемент II совпадений, после чего система ФАПЧ и система стабилизации уровня выходного сигнала смесятеля

I ряботают н обычном порядке. При JTOM параметр рассогласования по кольцу ФАПЧ в процессе подстройки частоты в некоторых пределах меняется, Однако, так как характеристика второго фазового детектора 7 близка к косинусоидальной, эти изменения ма; о сказываются на значении выходного

0 напряжения и он при этом работав- как амплитудный.

Данное техн1тческое решен е позволяет в значительной степени уменьп1ить зависимость начальной фазы

5 выходного сигнала подстраиваемого генератора и сигнала промежуточной частоты от изменений уровней входных сигналов смесителя, что существенно повышает точность переноса информации,

0 носителем которой является фаза сигнала, на промежуточную частоту и тем самым расширить область применения предлагаемого преобразователя в фа- зометрических устройствах и фазовых

5 радиотехнических системах. Так в динамическом диапазоне входных сигналов смесителя 6 дБ и при изменениях их частоты, достигающих 10% значения FJU, , вариации начальной фазы вьгход0 ных сигналов подстраиваемого генератора и смесителя были уменьшены более чем на порядок. Дополнительный выигрыш здесь получен также благодаря увеличению допустимого значения

с петлевого усиления системы ФАПЧ в условиях значительно меньших изменений уровня сигнала на выходе смесителя . I

40

Формула изобретен ия

Измерительный преобразователь с фазовой автоподстройкой- по авт.св. № 798623, отличающийся

45 тем, что, с целью повьппенйя точно- -ти преобразования, в него введены элемент сравнения и коммутатор так, что один вход элемента сравнен 1я подключен к выходу второго фильтра

50 нижних частот, другой образует вход эталонного напряжения устройства, а выход соединен с сигнальным входом коммутатора, управлякяций зход которого подключен к выходу форми55 рователя, а выход соединен с допел- нительным входом подстраиваемого генратора .

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано в фазометрии, в системах передачи информации и является усовершенствованием основного изобретения по авт.св.N798623. Для повышения точности преобразования по фазе в измерительный преобразователь, в котором соединенные в замкнутую цепь регулирования смеситель 1, подстраиваемый генератор 2, управляющий элемент 3, фильтр 4 нижних частот, фазовый детектор 6 совместно с опорным генератором 9 образуют систему фазовой автоподстройки частоты, а также соединенные последовательно фазовращатель 8 на 90°, фазовый детектор 7, фильтр 5 нижних частот, формирователь 12 образуют индикатор захвата системы поиска по частоте, которая включает в себя также триггер 15, инвертор 16, элемент 11 совпадения, управляемый ключ 14, формирователь 13 ступенчатого напряжения, генератор 17 тактовых импульсов, нуль-орган 10, введена цепь стабилизации уровня выходного сигнала смесителя 1, содержащая элемент 18 сравнения и коммутатор 19, с помощью которой регулятором 21 уровня осуществляются соответствующие изменения амплитуды сигнала на выходе автогенератора 20. 1 ил.