Широкодиапазонный калибратор фазовых сдвигов Советский патент 1989 года по МПК G01R25/04 

СП ГчЭ

сл а

Изобретение относится к фазоизмери гельной технике и предназначено для формирования в пшроком диапазоне ча,с- тот двух напряжений синусоидальной или любой другой формы с заданным значением их амплитуды и прецизионно регулируемым фазовым сдвигом, и может бьггь использовано в качестве компенси рукяцего фазовращателя в фазометрах уравновешивания и в различных фазовых системах радиоизмерительной техники.

Целью изобретения является повьше- ние точности и згменьшение дискрета задания фазовых сдвигов.

На чертеже представлена схема/предлагаемого широкодиапазонового калибратора фазовых сдвигов.

Калибратор содержит широкополосный генератор 1, пересчетные блоки 2 и 3, блок 4 установки и контроля фазовьк сдвигов, дешифратор 5, преобразователи кодов 6, 7.1-7.П, 8j коммутатор 9, дополнительный переключатель 10 установки фазовых сдвигов, регулятор 11 опорного напряжения, пе- ремножаюшрЕе цифроаналоговые преобразователи (ПЦАП) 12 и 13,.цифроанапо- говый делитель 14 и аналоговый сумматор 15, ПЦАП 16.

Выход широкополосного генератора 1 соединен с тактовыми входами пересчетных блок-.з 2 и 3. Информационные выходы пересчетного блока 2 подключе ны к входам преобразователя б кодов а выход заполнения - к входу записи блока 4 установки и контроля фазовых сдвигов. Выходы последнего соединены с входами ввода информации пересчет- ного блока 3,а информационные входы с его разрядами выхода. К этим же разрядам выхода подключены информационные входы дешифратора 5 и преобразователя 8 кодов. Дешифратор 5 имеет п групп выходов, соединенных с входами преобразователей 7.1-7.П кодов,- выходы которых подключены к такому же количеству групп информационных входов коммутатора 9. Одноименные входы управления дешифратора 5 и коммутатора 9 соединены между собой и подключены к выходам дополнительного переключателя 10 установки фазовых сдви- °гов. Выходы преобразователей б и 8 кодов соединены с цифровыми :входами ПЦАП 12 F 16, выходы которых являются выходами опорного и регулируемого каналов калибратора соответственно.

ю

15

2025 30

Q д5

35

50

5

К выходам преобразователя 8 кодов подключены также цифровые входы цифро- аналогового делителя 14, аналоговый вход которого соединен с выходом ПЦАП 13, а вьжод - с одним из входов аналогового сумчатора 15. Другой вход аналогового сумматора подключен к одному из выходов регулятора 11 опорного напряжения и к аналоговому входу ПЦАП 13, цифровые входы которого соединены с выходами коммутатора 9. Аналоговые входы ПЦАП 12 и 16 подключены к другому выходу регулятора 11 опорного напряжения и выходу аналогового сумматора 15 соответственно.

Широкополосный генератор 1 предназ начен для формирования непрерывной последовательности импульсов, определяю- пщх частоту следования выходных сигналов и промежуточное значегтае дискрета регулирования фазовых сдвигов. Пересчетные блоки 2 и 3 служат мирования периодически изменяюпшхся адресных кодов. Блок 4 установки и контроля фазовых сдвигов предназначен для формирования, фазовых сдвигов в регулируемом канале с дискретом, кратным периоду следования импульсов с выхода генератора 1. Дешифратор 5 служит для выдачи .адресных кодов пересчетного блока 3 на один из преобра- ,зователей 7.1-7.П кодов. Преобразователи 6 и 8 кодов формируют ординаты выходных сигналов, а преобразователи 7.1-74П - коды разности этих ординат в соответствии с выбранным фазовым .сдвигом (1-п). Ко 1мутатор 9 предназначен для вьздачи кодов разности ординат на ПЦАП 13, на выходе которого эта разность преобразуется в аналоговую величину. ПЦАП 12 и 16 преобразуют коды ординат сигналов в выходные напряжения опорного и регулируемого каналов калибратора. Цифроаналоговгзй делитель 14 предназначен для масизтабно- арифметического преобразования напряжения с ПЦАП 13. Аналоговьй сумматор 15 служит для формирования опорного напряжения для ПДАП 16 регулируемого канала. Регулятор 11 предназначен для независимой регулировки уровней выходных напряжений в обоих каналах калибратора.

Широкодиапазонньй калибратор фазовых сдвигов работает следу ош м образом.

Пересчетные блоки 2 и 3, тактируемые импульсами с генератора 1, формн.руют последовательности адресных ко- .дов с частотой повторения, равной частоте выходных сигналов F калибратора

Вых

fr/l.

10

где ff- частота следования импульсов генератора 1; 1 - коэффициент деления частоты пересчетных блоков и максимальное количество интервалов аппроксимащш выходных сигналов на один период их следо- 15 вания.

Коэффициент 1 устанавливает также промежуточное значение дискрета регулирования фазовых сдвигов сра . Измене- ние фазовых сдвигов калибратора Cf 20 на значения кратные (а осуществляется путем вариации стационарных значений начальных фаз пересчетных блоков, используемых как управляемые делители частоты

25

q K

T к I .

выходное напряжение регулирующего канала, формируемое на выходе цифроаналогового

У

(2)

где К

делителя 14.

Для задания наименьших ступеней фазовых сдвигов Atp J меныних минимштьно- - значение кода промежуточного 30 го значения промежуточного дискрета

регулирования фазового сдвига tpa , рефазового сдвига, задаваемого блоком 4 установки и контроля фазовых сдвигов.

ализованного блоком 4 установки контроля фа зовьк сдвигов, используется регулирукйций канал, в которьш входят Преобразователи 6 и 8 кодов форт- дешифратор 5, преобразователи 7.1,т ТТ1- OT-r«Ti/-ij ТТ / TTQ rf f QrTtU/ О Т ОТЛ «.

/.n кодов, ком1 1утатор 9, дополнительный переключатель 10 установки фазовых сдвигов, ПЦАП 13, цифроаналоговый делитель 14 и аналоговый сумматор 15.- Количество преобразователей 7.140

руют из адресных последовательностей коды мгновенных значений или ординаты ) и a(t) выходных сигналов заданной формы.в опорном и регулируемом каналах калибратора. В качестве преобразователей кодов могут использоваться постоянные перепрограммируемые запоминающие устрой:ства (ПИЗУ) , которые программируются, а также сменяются или коммутируются таким образом, чтобы в каждом канале имелись группы наборов мгновенных значений сигналов любых требуемых форм. При формировании синусоидальных сигналов ШЗУ обоих каналов программируются по Q .выборкам Гармонической функции s in(q К),

7.П кодов определяется значением наименьшей ступени .регулирования фазового сдвига лц

4S

uq ip /n,

(6)

при к 1,2,3,

а ординаты на

где n - любое целое число из натурального ряда (максимальное значение п ограничено раз- решакмдей способностью ПЦАП 13).

выходах ППЗУ связаны между собой вы разкением

a(t) a(t -«-Ч) ,

т.е. каждая ордината выходного сигнала регулируемого канала калибратора

5

за счет установки соответствующей начальной фазы пересчетному блоку 3 опережает такую же ординату опорного канала на величину фазового сдвигаq. ПЦАП 12 и 16 преобразуют ординаты a(t) и а (t) в соответствукяцие им выходные напряжения опорного и регулируемого каналов

и„„(t)

Lit) otn

§saibi.

hon Ue,

(4)

U(t)

aooCt+t)

(t) ,

(5)

где m

on

,h Ол

Upi (t) число разрядов выходов преобразователей кодов и цифровых входов ГЩАП; коэффициенты деления напряжения регулятором 115 постоянное опорное напряже- HHeJ

выходное напряжение регулирующего канала, формируемое на выходе цифроаналогового

(2)

ого

40

Q

7.П кодов определяется значением наименьшей ступени .регулирования фазового сдвига лц

Q

4S

uq ip /n,

(6)

Q ,

55

где n - любое целое число из натурального ряда (максимальное значение п ограничено раз- решакмдей способностью ПЦАП 13).

В,зависимости от выбранного переключателем 10 значения btf: (,2,..., n) на. цифровые входы ПЦАП 13 поступает регулирукнций код (t) , пропорциональный . На выходе П11АЛ 13 формируется напряжение U;(t), равное

,. /;.ч ay. (t) , „ U;4t)

.(7)

Это напряжение в цифроаналоговом де- 1ителе 14 делится на величину кода ординаты a(t) В итоге на аналоговый сумматор 15с делителя 14 поступает регулирунщее напряжение Up-, (t),

. -Ш-1Ш- ° -«

сигналов. Поскольку эта разность всегда меньше значегши самих ординат, то и для ее кодирова1 шя требуется меньшее число разрядов. Такой подход позволяет сократить аппаратные затраты, если не требуется предельная точность. Например, можно использовать преобразователи 7.1-7.П кодов и ПиДП 13 меньшей разрядности„

Формула изобретения

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предназначено для формирования в широком диапазоне частот двух напряжений синусоидальной или любой другой формы с заданным значением их амплитуды и прецизионно регулируемым фазовым сдвигом. Изобретение может быть использовано в качестве компенсирующего фазовращателя в фазометрах уравновешивания и в различных фазовых системах радиоизмерительной техники. Целью изобретения является повышение точности и уменьшение дискрета задания фазовых сдвигов. Предложенный калибратор содержит: широкополосный генератор 1, пересчетные блоки 2 и 3, блок 4 установки и контроля фазовых сдвигов, дешифратор 5, преобразователи кодов 6, 7.1...7.N, 8, коммутатор 9, дополнительный переключатель 10 установки фазовых сдвигов, регулятор 11 опорного напряжения, перемножающие цифроаналоговые преобразователи 12 и 13, цифроаналоговый делитель 14 и аналоговый сумматор 15, перемножающий цифроаналоговый преобразователь 16. Изобретение позволяет сократить аппаратные затраты, если не требуется предельная точность. 1 ил.

Таким образом на выходе регулируемого канала формируется напряжение 15 U(t) , которое в соответствии с вьграже- 1шями (5) и (8) имеет.вид

и(,;..и„ . IfLiii.h-U

Раскрыв скобки и учитывая (3), можно получить окончательное выраже- jme для U(t)

u(t) aan.4,iif-4.h.u, + a.,h.n (10)

ото

где второе слагаемое и является именыйей ступенью регулирования вого сдвига Щ,

Положив условие hon можно iчить, учитьшая (4) и (5),

U(t) - Uon (t+Cf,)+ |4i-i-h-Uo и„ (t+tf,+ &M ;).

(11)

Из выражения (11) видно, что дис

крет регулирования фазы йсу-, не зависит от величины множителя a(t), код кото- рого пост упает на цифровые входы ПЦАП 16, а определяется суммарной разрядностью ПЦАП 13 и 16. Таким образом, точность задания фазового сдвига выходного напряжения регулируемого канала относительно опорного благодаря наличию составляющей 2 раз выше, чем у прототипа, так как у последнего наименьший дискрет фазового сдвига определяется разрядностью только одного ПЦАП регулируемого канала. Преимуществом .предлагаемого устройства по сравнению с прототипом яв ляется то, что в памяти преобразователей 7.1-7.П кодов хранятся не орди каты сдвинутых по фазе сигналов, а разность между ординатами сдвинутых

5

)

0

5

0

5

, 0

5

0

5

Широкодиапазонный калибратор фазовых сдвигов, содержащий широкополосный генератор, выход которог-о подключен к последовательно соединенным в опорном канале первому пересчетному блоку, первому преобразователю кодов и первому перемножающему цифроана- логовому преобразователю и. тактовому входу второго пересчетного блока, входы ввода информации которого соединены с выходами блока установки и контроля фазовых сдвигов., подключенного входом записи к выходу заполнения первого пересчетного блока, а кнфор- мацион й ми входаь-ш - к соответствующим разрядам выхода второго пересчетного блока и информахгнонкым входам дешифратора, каждая из п групп которого соединена с одним из п входов второго преобразователя кодов п групп выходов которого подключены к такому же количеству групп входов коммутатора j входы управления которого соединены с одноименньп-ш входами управле- 1ШЯ дешифратора и выходами дополнительного переключателя установки фазовых сдвигов, а выходы подключены к цифро- вьм входам второго перемножающего цнф- роаналогового преобразователя, ана- логовьш вход которого соединен с пер вым выходом регулятора опорного напряжения, второй выход которого подключен к аналоговому входу первого перемножающего цифроаналогового преобразователя, а вход - к источжгку постоянного опорного напряжения, о т- личающийся тем, что., с целью повышения точности и уменьшения дискрета задания фазовых сдвигов, в него введены третий преобразователь кодоВз третий перемножающий цийроанв логовый преобразозйтель, цифроанало говый делнч впь и аналоговый cyie-iaTOp, причем выходом опорного г.а,нала является выход первого перемножающего цифре91525614 О

аналогового преобразователя, а выходлогового делителя, аналоговый вход

регулируемого канала - выходом третье-которого соединен с выходом второго

го перемножающего цифроаналоговогоперемножающего цифроаналогового препреобразователя, аналоговый вход кото собразователя, -а цифровые входы подрого соединено выходом аналогового сум-ключены к одноименным цифровым входам

матора,первый вход которого подключентретьего указанного преобразователя

|к первому выходурегулятор а опорногокодов, входы которого соединены с

напряжения, а второй к выходу цифр..о а на-выходами второго пересчетного блока.