ДАТЧИК ДИСКРЕТНЫХ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ Советский патент 1971 года по МПК G01R25/04 

Изобретение относится к области фазоизМерительной техники, а именно к устройствам, задающим известные фазовые сдвиги для поверки фазометров.

Известный датчик дискретных фазовых сдвигов, представляющий собой двухканальное устройство, содержащее задающий генератор, питающий два регенеративных делителя частоты, каждый из которых выполнен из последовательно включенных смесителей, умножителя частоты и избирательного фильтра, имеет недостаточно высокую точность при задании дискретных щагов по фазе.

Предлагаемый датчик позволяет повысить точность благодаря тому, что он снабжен в каждом из двух параллельных каналов вторыми регенеративными делителями частоты, одни входы смесителей которых связаны с задающим генератором, другие входы через умножители частоты - с выходами указанных смесителей, причем выходы последних связаны с двумя входами выщеупомянутого дополнительного смесителя каждого канала, и электроннолучевым фазоизмерительным устройством, включенным через переключатель к выходным зажимам датчика, через RC-фазовращатель - к выходу задающего генератора.

Датчик содержит два канала / и II. Сигналы с кварцевого генератора 1 частотой, например, 6 Мгц, поступают на входы четырех регенеративных делителей частоты РКЧ - РДЧ, т. е. на входы четырех смесителей 2-5, к другим входам которых поступают сигналы от умножителей частоты 6-9, включенных на выходах этих смесителей, при этом умножители частот 6 и 8 с коэффициентом умножения и 4 подключены к смесителям 2 и 4, а умножители 7 и 5 с коэффициентом п Ь - к смесителям 3 и 5. К выходам смесителей 2 и и 3 подключен смеситель 10 I канала, а к выходам смесителей 4 и 5 - смеситель 11 II канала.

На выходах смесителей 10 vi 11 включены последовательно фильтры с плоской фазовой характеристикой 12, 13, выходные усилители 14, 15 и аттенюаторы 16, 17, связанные с выходными зажимами t/i и t/2.

Электроннолучевое фазоизмерительное устройство /8 включено между RC-фазовращате г, .180 ,, .

лем 19 с углом сдвига (где п - коэффициент деления частоты регенеративного делителя), включенным на выход задающего генератора 1 и выходными зажимами t/i - U через двухполюсный переключатель П. В положении а переключателя Я фазоизмерительное устройство 18 подключается к зажиму t/i, а в положении б - к зажиму U. Регенеративные делители частоты управляются с помощью ключей Ki - Kt. Датчик работает следующим образом. Датчик обеспечивает сдвиги фаз без применения фазовращателей за счет того, что любому устойчивому значению начальной фазы регенеративного делителя частоты с коэффициентом деления л соответствует еще п - 1 устоичивых состоянии фаз через угол. Перескок с одного фазового состояния на другое происходит в момент кратковременного щунтирования LC-контура в цепи смесителя РДЧ с помощью электронного ключа, условно показанного в виде ключей Ki - KtРассмотрим фазочастотные связи датчика на примере первого канала. РДЧ имеет коэффициент деления частоты П| : 5, а РДЧ2 - П2 6. Таким образом на выходе РДЧ1 будет промежуточная частота ,, , / 1 /кг бМгц /пр г-/пр(«-1) ИЛИ f Л15 1,2 Мгц. При этом переключение фазы обеспечивает приращение угла через 2- 360 72°. РДЧ обеспечива«15промежуточную частоту соответственно /кг . бМгц 1 Мгц и приращение «26 через АФ2 при переключении фазы В смесителе 10 эти сигналы сбиваются, и фильтр 12 выделяет разность частот - -/„р 1,2 Мгц-1 Мгц 0,2 Мгц и разность фаз ф1 ДФ1 + ДФ2. Аналогично в смесителе 11 получается такая же частота и разность фаз ф2 Афз -г + ДФ4, так как РДЧ РДЧ и РДЧ, РДЧ-,. На выходных зажимах получаем следующую фазовую зависимость: ф ф1 - Ф2 - АФ1 + АФ2 - Афз -+- АФ4 (АФ1 -АФ4) + (АФ2 -Афз). Таким образом, принципиально возможно 8 (реально 6) состояний фаз в зависимости от положений ключей: Я, +. 72° /Ci и 4 + 72° - 60° + 12° К, - 60° 2 и Кз + 60° - 72° - 12° К2 + 60° /Ci и /(з 0° /Сз - 72° Ki к К2 0° Погрещность переключения фазы определяется коэффициентом усиления обратной связи через умножитель частоты в РДЧ. Для контроля погрешности используются многократные фигуры Лиссажу при сравнении частот /кг и f. Наличие амплитудной модуляции в умножителях 6, 7, 8 и 9 приводит к погрешности приращения сдвига фаз, поскольку уравнение фазового равновесия поддерживается напряжением, снимаемым с выхода умножителя частоты. Поэтому надо контролировать фазовые приращения с помощью точного фазоизмерительного устройства. Для этой цели использовано фазоизмерительное устройство, представляющее собой электроннолучевую трубку со специальными измерителями горизонтального и вертикального отклонений. На экране появляется 30-кратная фигура Лиссажу, которая повторяет свое положение скачком через угол 12°. 30 При поверке фазометр подключается к зажимам t/i и t/2, но его щкале устанавливается нулевой сдвиг при помощи RC-фазовращателя 20 с пределом - на /иг б Мгц, что обеспечивает на выходе предел до Далее переключатель Я переводится в желаемое положение, смотря какой канал контролируется, например в положение а, фазовращателем 19 устанавливается совпадение «ветвей фигуры Лиссажу. Затем, нажимая на ключи Ki и Ki,, либо из Л2 и /Сз получаем приращение через +12°, либо через-12°. Фигуры не совместятся при наличии погреигности, которую можно делить по формуле S(A.). Г1„- i Шщ 3Q /0,2Мгч L - длина полупериода квазисинусоиды фигуры Лиссажу, / - длииа несовмещения ветвей фигуры. При 1 40-50 мм, 1 - 2,5 мм, б{Аф) 0,15°. Предмет изобретения Датчик дискретных фазовых сдвигов на частоту 200 кгц, содержащий задающий генератор, питающий два параллельных канала, каждый из которых выполнен из последовательно включенных регенеративного делителя частоты, образованного смесителем и умножителем частоты, дополнительного смесителя, фильтра, выходного усилителя и аттенюатора, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности при задании дискретных шагов по фазе, датчик снабжен в каналах вторыми регенеративными делителями частоты, одни входы смесителей которых связаны с задающим генератором, другие входы через умножители частоты - с выходами указанных смесителей, причем выходы последних связаны с двумя входами вышеупомянутого дополнительного смесителя каждого канала, и электроннолучевым фазоизмерительным устройством, включенным через переключатель к выходным зажимам датчика, а через RC-фазовращатель - к выходу задающего генератора.

/ 200 КГЦ

-1 МГЦ

f-- 0,2Г,ГЦ