Фазосдвигающее устройство Советский патент 1979 года по МПК H02M1/08 H02P13/16 

смеситель соединен ее вторым фильтром и через грегий фипьгр и третий смесител соединен с четвертым фильтром, а выход генератора подключен непосредственно к вторым входам второго и третьего сме снтеля и через фазовращатель - ко второму входу первого смесителя. Кроме того фазосдвигающее устройство снабжено одним сумматором, подклю ченным к выходам второго и четвертого фильтра, н дополнительным фазоврашате«лем, подключенным на вход первого смесителя. На чертеже приведена структурная схе ма фазосдвигаюшего устройства. Устройство содержит смесители 1-3, фильтры 4-7, фазовращатель 8 и генератор 9., до-пoлнитeлЬFIый фазовращатель 10 и сумматор 11. Причем, фильтр 4 настроен на суммарную комбинационную частоту и включен между смесителями 1 и 2, фильт 5 настроен на разностную комбинационную частоту и включен между смесителями 1 и 3, фильтр 6 и 7 настроены на комбинационные частоты, равные частоте вход ного сигнала., и включены на выходах соответсгваинс смесителей 2 и 3, а генератор 9 пoд alючeн к второму входу сме- сигеля 1 через фазовращатель 8 и к вторым входам смесителей 2 и 3 непосредственао. Входом :ФСУ является первый вход, смесителя 1, а выходами выходы фильтров 6 и 7. Генератор 9. является общим &я трех смесителей, ов вырабатывает гармоническое гетеродинное напряжение Uj. pCOS(Wj,t+8)(l) rfletlppQ jQ - соответсгвенно амплитуда, частота и начальная фаза напряжения генератору 9. Напряжение (l) поступает на вторые вхош смесителей 2 и 3 непосредствен й6, а на второй вход смесителя 1 - через фазовращатель 8. С помошью фазовра щателя 8 задают сдвиг ф , т.е. иаме няют на эту величину начальную фазу пос тупающего на смеситель 1 напряжения (l). Для того чтобы обеспечить широкий динамический диапазон ФСУ, исключить погрешности смесителей и устранить влияние изменения модуля коэффициента передачи фазовращателя 8 при регулироЕ ке им фазы, амплитуду гетеродинного нап ряжения (1) выбирают такой, при которой будут обеспечены линейный режим работы смесителей и нечувствительность их работы к изменениям этого напряжения в небольших пределах. Схему ФСУ настраивают таким образом, чтобы модули и фазы коэффициентов передачи каналов были одинаковыми. В этом случае они одинаково влияют на характеристики выходных сигналов, что не приводит к погрешности формирования взаимных характеристик последних. Это позволяет при анализе схемы ФСУ не учитывать коэффициенты передачи каналов. Предположим, что на первый вход смесителя 1, который является входом ФСУ, поступает сигнал .вида и (cot + Ц))(2) - где и , СО , ф - соответственно амплитуда, частота и начальная фаза сигнала. В результате линейного преобразования на выходе смесителя 1 получают сигналы комбинационных частот с одинаковьт- ми амплитудами. Для случая, когдаЫхЮр; эти сигналы можно представить выражениеми ((A)± cj,)t 41 ± ф1б.(з) о С помощью фильтров 4, 5 происходит частотное разделение сигналов (з). Для определенности предположим, что фильтр 4 настроен на суммарную комбинационную частоту, а фильтр 5 - на разностную комбинационную частоту сигналов (з). Тогда на первый вход смесителя 2 поступает сигнал COS(О)-f 00J,)t -1)-up + ) а на первый вход смесителя 3 сигнал и иирС05(бО-СОр)1 + ф-ф-9 () В дальнейшем сигналы (За) и (Зб) подвергаются линейному преобразованшо соответственно в смесителя.х 2 и 3, На входе смесителя 2 получают сигналы (CU-vuj t A) (4) а на выходе смесителя 3-сигналы (aj-ua ±tWj.)t-«-V-4-Qie C5) Из полученных выражений следует, что разностная частота в (4) и суммарная частота в (б) соответствует частоте входного сигнала (2). Фильтры 6, 7 наст роены на сигналы комбинационных частот, равные частоте входного сигнала, и выделяют их. Поэтому на выходах фильтров 6 и 7, т.е. на выходах ФСУ, будут иметь место сигналы, которые к1ожно предсга- вигь соответственно выражениями: (60t+Ц 4ф) (б) UUpC05(wt+t4J-Cjp (7) Из ср)апнения полученных выходных си налов (G) и () с входным сигналом (2 можно сделать следующие выводы: 1.Частота выходных сигналов равна частоте входных сигналов. 2.Амплитуда каждого из входных сигналов прямо пропорциональна амплитуде входного сигнала, поскольку амплитуда напряжения (1) генератора 9 п5стоянна.| 3.Амплитуды вмкодных сигналов не зависят от фазовых сдвигов. 4.Аргументы выходных сигналов не зависят от начальной фазы напряжения f-, vl/ генератора У, но полностью содержа начальную фазу входного сигнала. 5.Фазовые сдвиги выходных сигналов по сравнению с начальной фазой входного сигнала измени;шсь на одинаковую величину f , заданную фазовращателем 8, но знаки этого изменения противоположны, т.е. фазовые сдвиги выходных сигналов относительно входного сигнала зер кально симметричны. Формирование зеркально симметричных фаэоы.1Х сдвигов напряжений в схеме ФСУ осуществляется с весьма высокой точностью поскольку смесители работают в линейном режиме, схема не требует больших развязок между каналами (т.к. уровни сигналов в каналах одинаковы), формирование фазового сдвига производится в общем канале ФСУ (до разветвления), а не отдельно в каждом из двух каналов. 6.Взаимный фазовьти сдвиг между вы ходными сигналами составляет 2 ф , что ослабляет требование к максимальному значению фазового сдвига, вносимого фазовращателем 8. Из двух выходных сигналов (б) и ( можно сформировать третий выходной сигнал с регулируемой амплитудой и синфазный с входным сигналом постоянной амплитуды. Для этого к выходам фильр ррв 6 и 7 подключают сумматор (на чертеже не показан). Сигналы (6) и (7) поступают на входы сумматора и суммируются. На выходе сумматора получают сигнал Ug 2UU coscp cos(c)t-t-Ц|) (в) При постоянной амплитуде входного сигнала и напряжения генератора 9 амп41блитуда сигнала (В зависит только от значения фазового сдвига ip, , задаваемого с помощью фазовращателя 8. Изменяя ф , можно изменять амплитуду сигнала (в) в широких пределах. Это позволяет использовать ФСУ также в качестве уст ройства регулирования амплитуды сигнала, что расширяет функциональные возможности ФСУ и область его применения. Чрезвычайно важным обстоятельством является то, что выходной сигнал (в) синфазен входному сигналу. Это преиму шеетво является следствием особенное гей формирования сигналов (б) и (7) с зеркально-симметричным фазовым сдвигом и указывает на то, что сигнал с регулируемой амплитудой здесь формируется без фазовых искажений. Это выгодно отличает ФСУ от существующих устройств регулировки амплитуды сигналов и безусловно гарантирует его широкое применение. С другой стороны, поскольку амплитуда выходного сигнала (в) однозначно зависит от фазового сдвига ф , то по ее значению можно определять фазовый сдвиг между сигналами, поступающими на входь смесителя 1. Это дополнительно расширяет функциональные возможности ФСУ. Начальную фазу илхЬдных сигналов фСУ можно синхронно изменять. Дпя это-го к первому входу смесителя 1 подключают допод,нительный фазовращатель (на чертеже не показав. Ц«йствителько, с помощью этого дополнительного фазовра1цателя можно B vteHHTb начальную фазу Ц) сигнала (2). При этом, как следует из выражений (б),.(7) и (8 ) будет синхронно изменяться начальная фаза выходных сигналов. Проведенный анализ и сделанные выводы справедлиы и для второго случая выбора частот, когда СО 00 . Из анализа схемы ФСУ следует, что в ее ссютав входят серийно выпускаемые в различных частотных диапазонах узлы, к которым предьявл{аотся легко ньшолнимые требования. Схема предложенного ФСУ отличается простотой в изготовлении, настройке и использовании. Поэтому ФСУ может быть без труда реализовано в различных частотных диапазонах (от низких до сверхвысоких частот) разработчиками невысокой кваяификапин. Формула и 30 бретения 1. Фазосдвигающее устройство, содержащее фазовращатель с блоком управления, о т ЛИ чающееся гем, что, с целью обеспечения одновременного формирования двух сигналов с одинаковыми, фазонеэависимыми амплитудами и зеркально-юиммегричными фазовыми сдвигами относительно начальной фазы входноiro сигнала, оно дополнительно снабжено тремя смесител$1ми, четырьмя фильтрами и. генератором, причем выход первого смесителя через первый фильтр и второй смеситель соединен со вторым фильтром и 1ерез третий фильтр и третий смеситель соединен с четвертым фильтром, а выход генератора подключен непосредстве но ко вторым входам второго и третьего смесителя и через фазовращатель - ко второму входу первого смесителя. 2, Устройство по п. 1, о т л н ч а юш е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно допол нительно снабжено одним сумматором, подключенным к выходам второго и чет вертого фильтров. 3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью синхронного изменения начальной фазы ш 1ходных сигналов, оно снабжено дополнительным фазовращателем, подключенным на вход первого смесителя. Источники информации, принятые во внимание -при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 514400, кл. Н 02 М 1/О8, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 515194, кл. Н 01 Р 1/18, 1974. 3.Авторское свидетельство СССР NO 423212, кл. Н О1 Р 1/18, 1972.