Многоразрядный дискретный фазовращатель Советский патент 1990 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к фазомет- рци и может быть использовано в качестве управляемого дискретного сЬазовращателя в составе фазометров ком- пенсациэнного типа, а. также в системах управления и фазовой обработки эректрических сигналов.

Цель изобретения - расширение рабочей полосы частот.

На фиг,1 приведена функциональная схема одного разряда фазовращателя; на фиг.2 - функциональная схема фазовращателя.

Разряд 1 (фиг,1) содержит основной 2 и дополнительный многоразрядный 3 фазовращатели, электронные нормально замкнутые ключи 4.1 - 4.2, электронный ключ 5, информационные в;ход 6 и выход 7, управляющий вход 8, разряды 9.1, 9.2 - 9,К фазовращателя 3, электронные ключи 10.1 и 10.2 - 10. К и входы 11.1, 11.2 - 11.К подстройки фазовращателя 3, где К - число разрядов фазовращателя 3.

Вход б через последовательно соединенные ключ 4.1, фазовращатели 2 и 3 и ключ 4.2 подключен к выходу 7. Кроме того, вход б и выход 7 подключены к ключу 5. Управляющие входа: ключей 4,1, 4,2 и 5 подключены к вхо- ДУ 8.

Разряды 9.1 - 9.К Фазовращателя 3 включены последовательно. Вход раз-ряда 9,1 является входом, а выход разряда 9. К - выходом фазсвращате- ля 3. Каждый из разрядов 9,1, 9,2 - 9,К зашунтированы ключом 10,1,10.2 - 10.К соответственно. Входы 11,1, 11,2 - 11.К подключены к упррвлякщим входам ключей 10.1, 10,2 - 10.К,

Многоразрядный дискретный Лазовра- щатель содержит N разрядов 1( электронный ключ 12, нормально разомкнутый с управляющим входом 13, вход

14 устройства, зонд 15, детектор 16, усилитель 17, индикатор 18, блок 19 управления, выходы 20.1, 20.2 - Г 20.К+1 блока 21 регулировки, источник 22 постоянного напряжения, тумблеры 23, 24,1, 24.2 - 24.К, выход 25 фазовращателя. Вход 14 подключен к выходу 25 через последовательно соединенные разряды 1, между первым и вторым разрядами 1 включен ключ 12. К входу 14 через последовательно соединенные зонд 15, детектор 1.6, усилитель 17 подключен индикатор 18. Выхо15

20

ды блока 19 подключены к входам 8 разрядов 1. Вход 13 ключа 12 подключен к выходу 20.1 блока 21. Входы

11.1всех разрядов 1 объединены и подключены к выходу 20.2, входы 11.2 к входу 20.3, а входы 11.К - к выходу 20.К+1 блока 21. В блоке 21 источник -22 подключен к тумблерам 23,24.1,

24.2- 24,К, вторые контакты которых соответственно подключены к выходам 20.1, 20.2, 20.3 - 20.К+1 блока 21. 25

Фазовый сдвиг, создаваемый фазовращателем, математически можно представить в виде N Ф of., (1)

30

где

ф - фазовый сдвиг, вносимый

фазовращателем;

4Ф, - фазовый сдвиг, вносимый i-м разрядом 1;

с(; - коэффициент, определяемый состоянием электронных ключей 4.1, 4.2 и 5 в i-м разряде 1 ;

0,если ключ 5 замкнут, а ключи 4.1 и 4,2 разомкнуты;

1,если ключ 5 разомкнут,а ключи 4.1 и 4,2 з амкнуты,

Код управляющих сигналов Лормирует ся в блоке 19 и определяет значение коэффициентов1 d. и соответственно величину Ф .

Для установления заданного фазового сдвига необходимо, чтобы фазовая задержка дф; каждого разряда 1 была заранее известна и равна

ДФ 180е; ДФМЛ Лф 45е ;...,

Кроме того, необходимо, чтобы суммарные электрические длины фазовращателей 2 и 3 в каждом разряде 1 были соответственно равны

Лвх 2

15,

лв

4

,

7 JЫ-1

А в 2

5

0

5

0

5

или в общем виде l

(3) 1 ,...,N;

где i - номер разряда 1, i

о

1. - постоянная электрическая длина фазовращателя 2;

i Т

1 , - регулируемая электрическая

длина фазовращателя 3. р В устройстве электрические длины 1j каждого разряда 1 предварительно подстраиваются и устанавливаются в соответствии с выражением (3) для каждой длины волны входного сигнала Л6Х . Это производится за -счет подстройки фазовращателей 3 в каждом разряде 1,

Так, если в общем случае длина волны входного сигнала лежит в диапазоне

huUH Ј И Л,1ЯИЛ (4)

где Л

мин лвх с лмя«с

мин и «л«мГ минимальная и максимальная длины,соответствующие границе рабочего диапазона входящих сигналов,

то любое значение Лм , лежащее в рабочем диапазоне, можно представить так:

мин

+ аЛ

вх

(5)

де величина отклонения текущего значения длины волны входного сигнала от (величина дЛах лежит в интервале 0 Ј&h ,

-А

мин

1 6Х

для любых допустимых значений входящих сигналов) . С учетом (5) условие (3) можно

представить в виде

р мцкдАвх

Ц ----- + -Гп..

XWWK

+

55

ц-г

1гг

и 8

мин

ВУ

+ f

Д/вх

+ 2

(6)

из которого видно, что электрическая длина разряда 1 должна содержать постоянную составляющую в переменную составляющую, т.е. для выполнения условия (3) необходимо, чтобы выполнились условия

1J + 1

упр

1

yip

N-i

N

. ,-4

мин

т

ц-t

1J

И-1

N-1

ллИН

4

входящих в остальные разряды 1 устройства.

Момент окончания подстройки определяется по показанию индикатором 18 минимального значения амплитуды сигнала на входе 14, Это достигается за счет того, что крайний левый разряд 1 на этапе подстройки выполняет сЬунк- цию разомкнутого на конце четвертьволнового отрезка. Его электрическая длина начинает увеличиваться с минимального значения до необходимого

+

-, Vnp

1 И-1

Изобретение относится к фазометрии и может быть использовано в качестве управляемого дискретного фазовращателя в составе фазометров компенсационного типа, а также в системах управления и фазовой обработки электрических сигналов. Цель изобретения - расширение рабочей полосы частот. Цель достигается, тем, что в каждый разряд многоразрядного дискретного фазовращателя введен дополнительный многоразрядный дискретный фазовращатель, а подстройка всех дополнительных дискретных фазовращателей оуществляется синхронно. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

ЛА

вх

; 1

95)ПР

1J + ly

/VU)M

2N

,Яр

- 1 L

ДА

6Х

Таким образом, за счет подстройки электрических длин (Ъазовращателей 3 в каждом разряде 1 до величины25

snf йЬк {.N i 2N

выполняются леобходимые условия работы (3) и (6).

Фазовращатель работает в два этапа Вначале для текущего значения длины волны входного сигнала производится подстройка электрических длин фазовращателя 3 по всех разрядах 1 до значений, указанных в выражении (7), так, чтобы разряды 1 на данной частоте вносили базовые сдвиги в соответствии с выражением (2). В исходном состоянии (Лиг.1) на входы 8 раз рядов 1 сигналы не поступают и, следовательно, ключ 5 разомкнут, а ключи 4.1 и 4.2 замкнуты (Лиг.1).

На вход 13 ключа 12 сигнал также не поступает, и этот ключ разомкнут (фиг.2). При этом левый разряд 1,чей вход является входом 14, имеет Лазо- вращатель 2 с электрической длиной

1 ДЛИН

равной;-. На вход Лазовращателя

поступает входной сигнал с длиной волны А6У, амплитуда которого контролируется индикатором 18. При замыкании тумблеров 24.1, 24.2 - 24.К, расположенных в блоке 21, постепенно увели- 55 чивается электрическая длина фазовращателя 3, входящего в левый разряд 1. Одновременно с этим увеличиваются электрические длины фазовращателей 3,

мин

эЛвх -J

-Ju, „

20

25

30

35

-до

45

50

55

причем дополнительное приращение длины обеспечивается подстройкой электрической длины только Фазовращателя 3 разряда 1.

В момент, когда условие (3) выполняется, этот разряд 1 является четвертьволновым отрезком, разомкнутым на конце, его входное сопротивление равно нулю и амплитуда сигнала на входе 14 оказывается минимальной. Это и фиксируется по показанию индикатора 18.

Одновременно с этим увеличиваются в соответствующей пропорции электрические длины других Лазовращателей 3 в остальных разрядах 1, обеспечивая в момент фиксации выполнение условий (7) .

После окончания подстройки в блоке 21 замыкается тумблер 23 (фиг,2), управляемый сигнал поступает на вход 13 ключа 12, последний подключает крайний левый разряд 1 к второму разряду 1 устройства. На втором этапе производится установка заданного фазового сдвига для данного входного сигнала в соответствии с кодом,поступающим с блока 19 на входы 8 разрядов 1. i

Фазовращатель расширяет рабочую полосу частот, причем необходимый фазовый сдвиг не зависит от частоты входного сигнала.

Подстройка производится с помощью самого фазовращателя, при этом не требуется его отключения от цепи и подключения дополнительного измерительного прибора.

10

15

Формула изобр

1, Многоразрядный дискретный фазовращатель, содержащий блок управления и последовательно соединенные разряды, каждый из которых состоит из основного фазовращателя, нормаль но разомкнутого и двух нормально замкнутых электронных ключей,управляющие входы которых объединены и подключены к управляющему входу разряда, причем вход разряда соединен с выходом разряда через контакты нормального разомкнутого, ключа и с входом основного1 фазовращателя через контакты первого нормально замкнутого ключа, а первый контакт второго нормально замкнутого ключа подключен к выходу разряда отличающийся темэ что, с целью расширения рабочей полосы частот, в каждый .разряд введен дополнительный дискретный многоразрядный фазовращатель, подключенный по входу к выходу основ 25 ного фазовращателя, по выходу - к второму контакту второго нормально замкнутого ключа и содержащий последовательно соединенные разряды, зашун- тированные электронными ключами,управ-з0 ляющие входы которых являются входами подстройки, причем вход первого разряда является входом,, а выход последнего разряда - выходом дополнительного дискретного многоразрядного фазовращателя, электрическая длина которого определяется из выражения

о 1-N

«ше «««

N 20

,wp

1 ;- Я.Д«, /

где 1;

- электрическая длина до- полнительного дискретного многоразрядного фазо и явращателя, входящего в

i-й разряд;

максимальная и минимальная длины волн, соответствующие границе рабочего диапазона частот; число разрядов многоразрядного дискретного фазовращателя;

i - номер разряда, в который входит дополнительный дискретный многоразрядный фазовращатель, i l,2f,,.,N.

управления дополнительного нор- мально разомкнутого электронного ключа подключены к выходам блока подстройки, причем элект- 4Q рическая длина первого разряда,под- ключенного к входу фазовращателя, равна четверти минимальной длины волны рабочего диапазона входного сигнала.

35

«ше «««

N Г

(.-,«.;

F

L.

17

18

12

№0-1

21 ajpffd

UiPa

д.)

ЈгРЫ

Ъ.к

.К

J

и. г

19

« Г яг . г /М

W

/Ј2