Фазосдвигающее устройство Советский патент 1983 года по МПК G01R25/04 H03H7/18 

(54 ) ФАЗОСДВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерительной и вычислительной техни ке. Известны фаз6сдвигающие устройства, исгпользуе1 ые в радиотехнических установкс1х и приборах для формирования нормированных сдвигов фазы или задержек входных импульсов. К ним от носится устройство, обеспечивающее задержку входных сигналов, которое содержит .элементы совпадения, ревер сивный счетчик, дешифратор нуля, управляелмй триггер, вход которого соединен через элемент задержки с выходом дифференцирующей цепочки, источники прецизионных временных . сдвигов, выходной триггер, синхрони зирукщий СВЧ-генератор . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство содержащее генератор, делитель част ты, прямые входы которого подключен к одним из входов двух блоков сравнения, другие входил которых соедине ны с выходами задатчика кода управления, выходной триггер, фазовый де тектор и фильтр нижних частот, подключенный к генератору 23. Недостатками устройства являются дополнительные погрешности -задания фазового сдвига, снижаю111ие точность фазосдвигакедего устройства, возникакщие из-за временных задержек и нестабильности переключающих элементов устройства, а также нестабильности аналоговых каскадов устройства Сфазовый детектор, фильтр нижних частот, генератор, вызывающе медленные изменения во времени формируемого фазового сдвига (дрейфы) . .Цель изобретения - повышение точности формирования фазового сдвига. Поставленная цель достигается тем, что в фазосдвигаюдее устройство, содержащее генератор, подключенный к делителю частоты, первый блок сравнения, первые входы которого поразрядно подключены к прялвлм выходам делителя частоты, второй блок сравнения, первые входы которого эа исключением входа старшего разряда, поразрядно подключены к прямым выходам делителя частоты, инверсный выход старшего разряда которого подключен к прямому входу старшего разряда второго блока сравнения, триггер, подключенный к выходам блоков сравнения, и задатчик кода управления, аведен цифровой фаз,ометр, один из входов которого соединен с входной устройства, а выходы поразрядно подключены к первым входам сум матора, вторые входы которогоподсоединены к задатчику кода управления, а выходы - к преобразователю код - число импульсов, подключенному к сигнальному входу реверсивного |;четчика, знаковый вход которого под соединен к знаковому выходу суммато ра, старшие разряды реверсивного сч чика подключены к вторым входам обоих блоков сравнения, а младшие разряды поразрядно к управляющим входам линии задержки, вход которой соединен с выходом триггера а выход - с выходной клеммой устройства и с вторым входом фазометра На чертеже представлена структур ная схема фазосдвигаквдего устройства. Фазосдвигающее устройство содержи генератор 1, вырабатывакитшй опорную частоту, делит ь 2 частоты, прямые входы которого подключены к одним из входов блоков 3 и 4 сравнения, за датчик 5 кода управления, триггер б соединенный своими входами с выходам блоков 3 и 4 сравнения, управляемую линию 7 задержки, вход которой подключен к выходу триггера 6, цифровой фазометр 8, один из входов которого соединен с выходом управляемой линии 7 задержки, а другой - с входом фазо сдвигающего устройства, сумматор 9, входы которого подключены к выходу цифрового фазометра 8 и задатчику 5 кода управления, преобразователь 10 код - число импульсов, входы которог соединены с выходами сумматора 9, реверсивный счетчик 11, вход которог .подключен к выходу преобразователя 10, а управляиций вход реверсивного счетчика соединен со знаковым выходо суквчатора 9. .фазосдвигагацее устройство работае следующим образом. Цифровая часть устройства, включа ющая делитель 2 частоты, .блоки 3 и 4 сравнения и триггер, б, формирует фазовый сдвиг с дискретом изменения, пропорциональным периоду частоты опорного генератора 1, следукндим образом. Частота опорного генератора 1 подается на вход делителя 2, коэффициент деления которого выбирается из условия равенства : где п - число разрядов делителя 2 частоты; f - частота опорного генератора Рд- частота входного сигнала уст ройства. Блок 3 сравнения формирует импуль сы, устанавливающие триггер б в единичное состояние в момент равенства текущего значения кода делителя 2 и кода старших разрядов реверсивного счетчика 11. Блок 4 сравнения формирует импульсы, переключающие триггер б в нулевое состояние, задержанные на половину периода относительно импульса, формируемого блоком 3 сравнения. Это достигается тем, что на вход блока 4 сравнения импульс старшего разряда делителя 2 частоты поступает с инверсного выхода. На выходе тригггера б формируется симметричный меандр с фазовым сдвигом, который управляется значениями кода старших разрядов счетчика 11. Формирование дискрета изменения фазового сдвига, равного долям периода опорной частоты генератора 1, производится на управляемой линии 7 задержки, которая может быть выполнена на линиях задержки либо на отрезках кабеля. Выходной меандр, сформированный триггером 6, поступает на вход управляемой линии 7 задержки, управление которой -производится состояниями младших разрядов реверсивного счетчика 11. Число разрядов реверсивного счетчика 11 выбирается из условия 2W 7 2, где m - число разрядов реверсивнйго счетчика llf п - число разрядов делителя 2 частоты. Таким образом, на выходе управляемой линии 7 задержки формируется выходной сигнал с заданным значением фазового сдвига и дискретом, составляющим доли периода опорной частоты генератора 1. Цифровое кольцо автоподстройки включает в цифровой фазометр 8, сумматор 9, преобразователь 10 код - число импульсов и реверсивный счетчик 11. Работа этого кольца осуществляется следующим образом. На входы цифрового фазометра 8 подаются входной, сигнал устройства и сформированный сигнал с выхода управляемой линии 7 задержки, который может иметь начальную фазовую расстройку, зависящую от начального состояния реверсивного счетчика 11. Цифровой фазометр 8 производит измерение фазы между входным сигналом устройства и выходным сигналом управляемой линии 7 задержки. Результат измерения в виде двоичного кода поступает на входы сумматора 9 . На другие входы сумматора 9 подается управляющий код с задатчика 5 кода управления, который несет информацию о заданном значении фазового сдвига. Сумматор 9 вырабатывает разность между измеренным и заданным значениями кодов с соответствуквдим знаком рассогласования, выхолноЯ сигнал которого поступает на управление реверсивного счетчика 11. Сигналы разности кода с выходов сумматора 9 подаются на преобразователь 10 код число импульсов, где значение кода разности преобразуется в пропорциональное число импульсов, которые поступают на вход реверсивного счетчрка 11 и с учетом знака рассогласования изменяют состояние реверсивного счетчика так, чтобы разность кодов измеренного иустановленного значений фазовых сдвигов на выходе сумматора -9 была равна нулю. Слбдовательно, фаза выходного сигнала будет сформирована е заданным значением фазы с дискретом, определяемым следуюг.1М выражением Ч tUm-r,.;,, где Л. - дискрет изменения фазового сдвига, f - частота опорного генератора 1,-.. m - ЧИСЛО разрядов реверсивного счетчика 11, . п - число разрядов делителя 2 частоты. . Данное устройство позволяет, используя элементную базу среднего быстродействия {единицы мГц), реалиюзов ать дискрет изменения фазового сдвига, эквивалентный единицам не (1-5 не), что соответствует частоте генератора сотням мГц (200-1000 МГц) Кроме того, кольцо цифровой автоподстройки исключает как- начапьное рассогласование значения фазы выходного сигнала относительно заданного значения, так и любые отклонения фазы, вызванные дестабилизиру1аци ии факторами, i.e. дрейфы. Следовательно, предлагаемое фазосдвигающее устройство, благодаря циф ровой автоподстройке, не требует регулировок и подстроек в процессе эксплуатации, что позволяет увеличит точность и стабильность работы устройства, а использование элементной базы среднего быстродействия упроща ет и удешевляет процесс конструирования и эксплуатации данного устройства, не снижая его точностных характеристик. Формула изобретения Фазосдвигающее устройство, содержащее генератор, подключенный к делителю частоты, первый блок сравнения, первые входы которого поразрядно подключены к выходам делителя частоты, второй блок сравнения, первые входы которого за исключением входа старшего разряда, поразрядно подключены к прямым выходам делителя частоты, инверсный выход старшего разряда которого подключен .к прямому входу старшего разряда второго . блока сравнения, триггер, подключенный к выходам блоков сравнения, и задатчик кода управления, отличающееся тем, чт5о, с целью повышения точности формирования фазового сдвига, в устройство введен цифровой фазометр, один из входов которого соединен о входной клеммой устройства, а выходы поразрядно подключены к первым входам сумматора, вторые входы которого подсоединены к з атчику кода управления, а - к преобразователю, код - число импульсов, подключенному к сигнальному входу реверсивного счетчика, знаковый вход которого подсоединен к знаковому выходу сумматора, старшие разряды реверсивно.г6 счетчика подключены к входам обоих блоков сравнения, а млад;шие разряды - поразрядно к управляюцим входам линии задержки, вход кото|РОЙ соединен с выходом триггера, а выход -с выходной клеммой устройства и с втррым входом фазометра. Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №518863, кл. Н 03 К 5/13, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 526068, кл. Н 03 К 5/13, 1974.