ОБРАЗЦОВОЕ ФАЗОЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ИНФРАНИЗКИХ И НИЗКИХ ЧАСТОТ 0,001 ГЦ - 30 КГЦ Советский патент 1969 года по МПК G01R25/04 

Предлагаемое устройство относится к области измерений фазового сдвига при высоких, низких и инфранизких частотах.

Известные образцовые фазозадающие устройства инфранизких и низких частот, содержащие задающий генератор, например кварцевый, питающий через декадный делитель частоты два параллельных канала, образованных фазовращателями, смесителями, фильтрами нижних частот, аттенюаторами, к выходам которых подключен фазоиндикатор нуля, имеют сравнительно невысокую точность задаваемого фазового сдвига.

Предлагаемое фазозадающее устройство позволяет повысить точность за счет того, что оно снабжено фазоизмерительным устройством, преобразователем частоты, трехкратным умножителем частоты и дискретным гетеродином, вход которого подключен к задающему генератору, выход через умножитель частоты связан с общими первыми входами преобразователей частоты, нагруженных фазоизмерительным устройством, а вторые их входы подключены к фазовращателю в канале переменной фазы.

На чертеже изображена блок-схема предлагаемого фазозадающего устройства. От задающего генератора 1, например кварцевого, сигнал частот 1 мгц поступает одновременно на умножитель 2 частоты и дискретный гетеродин 3. С выхода умножителя 2 частоты сигнал поступает на делитель частоты 4 и далее на вспомогательный 5 и градуированный 6 фазовращатели. Коэффициент умножения умножителя 2 частоты и коэффициент деления делителя 4 частоты выбраны некратными, например «0» и 10», что необходимо для отсутствия затягивания сигналов в смесителях.

На выходе фазовращателей 5 и 6 фазовый сдвиг способен изменяться от 0 до 360° в каждом канале с погрешностью порядка 2-3°. Далее сигналы поступают на делители частоты 7 и 8 с коэффициентами деления, например 30, откуда они поступают к фильтрам 9 и 10 первой гармоники. На выходах фильтров 9 и 10 фазовые сдвиги сигналов одинаковы

где φ_1к, φ_2к - фазовый сдвиг каждого канала после делителей частоты;

φ_гф, φ_вф - сдвиг градуированного и вспомогательного фазовращателей;

Δ_гф, Δ_вф - погрешности фазовращателей;

n - коэффициент деления частоты.

При n=30 погрешность по фазе уменьшается до 4-6′, что однако недостаточно для точных измерений. Для повышения точности задаваемых фазовых сдвигов к градуированному фазовращателю присоединено фазоизмерительное устройство 11, включенное на выходе преобразователей частоты 12, 13 и работающее на дискретной низкой частоте 30 кгц. Для этого к общим входам преобразователей 12 и 13 от трехкратного умножителя частоты 14, связанного через дискретный гетеродин 3 с задающим генератором 1, подают сигнал частотой 930 кгц. С помощью фазоизмерительного устройства 11 погрешность фазового сдвига градуированного фазовращателя в канале переменной фазы уменьшается до величины 6′-18′. Тогда погрешность на выходе фильтров 9 и 10 составит величину 12-36′′.

Для получения диапазона инфранизких и низких частот с высокой стабильностью частоты на выходе фильтров 9 и 10, включены смесители 15 и 16, к общим входам которых поступают прямоугольные импульсы (Меандр) от усилителя прямоугольных импульсов 17, запитанного от декадного делителя частоты 18, вход которого соединен с выходом дискретного гетеродина 3 с частотным шагом через 0,001 гц, связанного на любой частоте с задающим генератором 1.

Такое включение обеспечивает работу смесителя с сигналами, имеющими синусоидальную форму и прямоугольные импульсы, причем последние играют роль безынерционного ключа.

Синусоидальную форму сигнала 30 кгц с малым коэффициентом нелинейных искажений обеспечивают фильтры 9 и 10, которые могут быть выполнены многоконтурными. Все это позволяет получить после фильтров нижних частот 19, 20 и аттенюаторов 21 и 22 сигналы инфранизких частот с хорошим коэффициентом нелинейных искажений (порядка 0,5%) без постоянной составляющей. Для установки нулевого фазового сдвига между фильтрами 19, 20 включен фазоиндикатор нуля 23. В связи с тем, что смесители 15 и 16 работают на когерентных частотах, дополнительная частотная погрешность по фазе отсутствует, что обеспечивает высокую точность задаваемых фазовых сдвигов в диапазонах инфранизких и низких частот (0,001-1000 гц). Сигнал с частотой 30 кгц может быть взят с выходов фильтров 9 и 10 (пунктир на чертеже).

Образцовое фазозадающее устройство инфранизких и низких частот 0,001 гц - 30 кгц, содержащее задающий генератор, например кварцевый, питающий через последовательно включенные умножитель и делитель частоты два параллельных канала постоянной и переменной фазы, образованные фазовращателями, делителями частоты, фильтрами первой гармоники, смесителями, фильтрами нижних частот, между выходами которых включен фазоиндикатор нуля, и аттенюаторами, отличающееся тем, что, с целью повышения точности задаваемого фазового сдвига, устройство снабжено фазоизмерительным устройством, преобразователями частоты, трехкратным умножителем частоты и дискретным гетеродином, вход которого подключен к задающему генератору, выход через умножитель частоты связан с общими первыми входами преобразователей частоты, нагруженных фазоизмерительным устройством, а вторые их входы подключены к фазовращателю в канале переменной фазы.