Фазосдвигающее устройство Советский патент 1981 года по МПК G01R25/04 

1

Изобретение относится к фаэоиэмерительной технике и может найти применение при создании точных мер фазосдвигающих устройств сдвига фазы двумя капрялсениями инфразвуковых, звуковых и ультразвуковых частот, а также компараторов фазы для передачи фазы от эталона к мерам высших, разрядов. о

Известно фазосдвигающее устройство, которое содержит опорный генератор, два канала задания фазы и фазовращатель, включенный между ними 1.

Недостатком этого устройства является значительная погрешность задания фазы во всем частотном диапазоне, обусловленная отсутствием калибровки фазовраицателя при смене частоты сдвигаемого сигнала.

Известно также фазосдвигающее устройство, которое содержит опорный генератор, два канала задания фазы, каждый-из которых состоит из двух регенеративных делителей частоты и смесителя, подключенного своими входами к выходам последних 2 .

Недостатком данного устройства является большая погрешность задания фазовых сдвигов, неудобный дискрет фазы (12) и отсутствие программного управления фазой, частотой и амплитудой.

Цель изобретения - повышение точности .

Поставленная цель достигается тем, что фазосдвигающее устройство,содержащее опорный генератор, первый и второй каналы задания фазы, регенеративный делитель частоты, выпол0ненный из последовательно соединенных фильтра и умножителя частоты на пять, выход которого соединен с одним из выходов вьгчитателя частоты, снабжено вспомогательным умножителем частоты , умножителем .частоты на шесть, блоком кодового управления, грубым и точным синтезаторами частоты, первым, вторым, третЬ.им и четвертым развязывающими

0 каскадами, сумматором фазы, триггерным делителем частоты и блоком пропуска периода, причем генератор соединен с одним из входов грубого и точног.о синтезаторов и второго ка нала задания фазы, с вспомогательным умножителем частоты на пять и через умножитель частоты на шесть - с входом блока пропуска периода и вторым входом вычитателя частоты, входящего

0 в регенеративный делитель частоты.

выход избирательного фильтра которог соединен с одним из входов сумматора фазы, второй вход которого через триггероый делитель подсоединен к выходу блока пропуска периода, а выХод - к входу умножителя частоты 1на пять, входящему в регенеративный делитель частоты, и одним из входов первого кангша задания фазы, вторые входы первого и второго каналов згщания фазы присоединены через первый и второй развязывающий каскады соответственно к первому и второму выходам точного синтезатора, а третьи их входы подсоединены соответственно через третий и четвертый развязывающие касксщы к выходу точного синтезатора, управляющие входы точного и грубого синтезаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами блока кодового управления, третий, четвертый и пятый выходы которого подсоединены соответственно к управляющему входу блока пропуска периода и четвертым входам первого и .второго каналов задания фазы.Каждый из кансшов задания фазы содержит последовательно соединенные смеситель, фильтр верхней частоты, вспомогательный смеситель, фильтр нижних частот, усилитель и аттенюато причем первым, вторым, третьим и четвертым входами каждого из каналов задания фазы являются соответственно первые и вторые входы смесителя, второй вход вспомогательного смесителя и управляющий вход аттенюатора.

На чертеже показана блок-схема пр едлагаемого устройства.

Устройство содержит опорный генератор i, первый и второй каналы 2 и 3 задания фазы, в каждлп из которых входит смеситель 4, фильтр 5 верхних частот, вспомогательный смеситель 6, фильтр 7-нижних частот, усилитель 8 и аттенюатор 9, регенеративный делитель 10 частоты, вычитатель 11 частоты, избирательный фильтр 12, пятикратный умножитель 13 частоты, сумматор 14 фазы, триггерный делитель 15, устройство 16 пропуска периода, вспомогательный пятикратный умножитель 17 частоты, шестикратный умножитель 18 частоты,первый, вт рой, третий и четвертый развязывающие каскады 19-22, точный 23 и ipyбый 24 синтезаторы частоты и блок 25 кодового управления.

Устройство работает следующим образом.

Опорный генератор 1 частотой 10 МГц ведет синтезаторы 23 н 24 , частоты и связан с шестикратным умножителем 18 частоты. С выхода умножителя 18 сигнал частотой 60 МГц поступает на вход регенеративного делителя 10 и на устройство 16 пропуска периода.

Рассмотрим в общем виде работу регенеративного делителя 10 с сумматором 14 фазы, охваченных цепью из последовательно соединенных блока 16 пропуска периода и триг ерного делителя 15.

Допустим,что коэффициент деления делителя 10 составляет 19п, а коэффициент умножения 13 равен (n-l). Тогда уравнение фазы выражается следующим выражением: .. где Sgjy - входной фазовый сдвиг, - фазовый сдвиг умножителя частоты, фазовый сдвиг сумматора фазы. Учитывая, что Яч( ьь1Ч ( и cp--V- 5Hn /. получим Ф,,,,,,-15иа где Vg - фазовый сдвиг блока пропуска периода.

Таким образом, фаза сигнала на выходе регенеративного делителя 10 частоты делится в п раз независимо от того, где ее вводят (на входе или внутри кольца делителя 10).

Регенеративный делитель 10 частоты имеет коэффициент деления

10 МГц Триггерный делитель 15

частоты имеет тоже коэффициент деле60 МГц ,.

ния 10 МГц Поэтому при подаче

импульса от блока 25 кодового управления блок 16 пропуска периода пропускает один период частотой 60 МГц {т.е. угол сдвига в 380°) и на выходе триггерного-делителя 19 получао f

ется приращение фазы в -т- 60 с

00

погрешностью 0,05-0,07. Этот сдвиг поступает в сумматор 14, на второй вход которого поступает сигнал с регенеративного делителя 10. Вследствие этого на выходе сумматора 14, а также на входе смесителя 4 канала 2 получается cHrjja.; частотой 10 МГц

с фазовым приращением в -т- 10 с

0,05°- 0,07°

0,008 погрешностью

0,011 О::; 0,01. Таким образом, на сигнальном выходе .0 МГц тоже будет сигнал с базовым приращением в и погрешностью не более 0,01. На выходе умножителей 13 и 17 частоты, т.е. на сигнальном и опорном выходах 50 МГц при этом получаются сигналы

соответственно с-частотой - (п-1)

60 МГЦ

(6-1) 50 МГц и с фазовым

сдвигом в 10 и сигнал с частотой 10 МГц МГц, но с нулевым фазовым сдвигом. Сигналы частотой 10 МГц поступающие на вход смесителей 4

60 каналов 2 и 3 с делителя 10 и опорного генератора 1 смешиваются с сигналом, поступающим от синтезатора 23 частоты, имекадим перестройку в пределах 3,00000001-3,99999999.Чтобы

65 13 было связи между каналами 2 и 3 сигнал от синтезатора 23 поступает на смеситель 4 через развязывающие каскады 19 и 20 с развязкой в 80 дБ (т.е. в 10000 раз), что обеспечивае снижение погрешности от взаимовлияния канзтсв до .0,. Фильтры 5 ыделяю с гналы с частотой от б до 7 MIL ..т.е. частотами (6.99999999 6.0000000 МГц). В смесителях 6 эти сигналы свешиваются с частотой грубого синтезатора 24 частоты, имеющи перестройоу в пределах 7,0-8,0 МГц с дискретом в 0,1 МГц, т.е. 7,0; 7,1; 7,2....8,0 МГц. Тогда на выход фильтров 7 нижних частот получаются частоты от 7,0 МГц - 6,99999999 МГц 0,00000001 ,01 Гц до 8,06,00000001 1,99999999 МГц 2 МГц. После усиления в усилителе 8 и ослаблениях в аттенюаторах 9 на выходах каналов задания фазы получаt J4 сигнал с частотами от 0,01 Гц до МГц,с дискретом 0,01 Гц.Причем на выходе каналов 2 будет сигнал с фазовым сдвигом от 0° до 360° через дискрет в 10, а на выходе канала 3 с нулевым фазовым сдвигом. Развязывающие каскады 21 и 22, как и каска ды 19 и 20, обеспечивают развязку каналов, снижая погрешность от их взаимовлияния до 0,006, что в сум ме не-превышает 0,021. Программирование требуемой часто осуществляется от блока25 кодового управления двоично-десятичным кодом. на все восемь декад синтезатора 23 и на две декады синтезатора 24. Про раммирование коэффициентов ослабления осуществляется аттенюаторами по команде от блока 25 также двоичнодесятичным кодом и может изменяться в пределах от О до 80 дБ в каходом канале. Программирование угла сдвиг фаз осуществляется тем же блоком 25 и изменяется в диапазоне 0°- 360° с дискретом в lo регенеративным дели телем 10 с сумматором14 при подаче на блок 16 пропуска периода фазоимпульсного кода от О до36 (для одного периода). , Погрешность задания фазы в диапазоне фазовых сдвигов 0°- 360° с дискретом в 10° не превышает 0,021°. Фаза, частота и амплитуда надежно программируются блоком кодового управления или от линии коллективного пользойания. Формула изобретения 1. Фазосдвигающее устройство,содержащее опорный генератор, первый и второй каналы задания фазы/ регенеративный делитель частоты, выполненный из последовательно соединенных фильтра и умножителя частоты на пять, выход которого соединен с одним из выходов вычитателя частоты, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено вспомогательным умножителем частоты на пять, умножителем частоты на шесть,.блоком кодового управления, грубым и точным синтезаторами частоты, первым, вторым, третьим и четвертым развязывающими каскадами, сумматором фазы, триггерным делителем частоты и блоком пропуска периода, причем генератор соединен с одним из входов грубого и точного синтезаторов и второго канала задания фазы, с вспомогательным умножителем частоты на пять и керез умножитель частоты на шесть - с входом блока пропуска периода и вторым входом вычитателя частоты, входящего в регенеративный делитель частоты, выход избирательного фильтра которого соединен с одним из входов сумматора фазы, второй вход которого через триггерный делитель подсоединен к выходу блока пропуска периода, а выход - к входу умножителя частоты на пять, входящему в регенеративный делитель частоты, и одним из входов первого канала задания фазы, вторые входы первого и второго каналов задания фазы присоединены через первый и второй развязывающий каскады соответственно к первому и второму выходам точного синтезатора, а третьи их входы подсоединены соответственно через третий и четвертый развязывающие каскады к выходу точного синтезатора, управляющие входы точного и грубого синтезаторов соединены соответственно с первым и вторым выходами блока кодового управления, третий, четвертый и пятый выходы которого подсоединены соответственно к управляющему входу блока пропуска периода и четвертым входам первого и второго каналов задания фазы. 2. Устройство по П.1, от л ичающееся тем, что каждый из каналов задания фазы содержит последовательно соединенные смеситель, фильтр верхней частоты, вспомога- . тельный смеситель, фильтр нижних частот, усилитель и аттенюатор, причем первым, вторым, третьим и четвертым входами каждого из каналов задания фазы являются соответственно первые и вторые входы смесителя, второй вход вспомогательногосмесителя и управляющий вход аттенюатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 272429, кл. G 01 R 25/04, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР № 296055, кл. G 01 R 25/04, 1969.

Г

vi

3

1

л

iZj-уч 1м У