Способ задания фазовых сдвигов

 

СПОСОБ ЗАДАНИЯ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ, основаншгй на формировании двух сигналов с заданным фазовьм сдвигом посредством сметдения сигнала , перестраиваемого генератора с ; опоршзш сигналом и вспомогательным сигналом с заданным фазовьш сдвигом, полученным из опорного сигналу, о тл ич ающи и с я тем, что, с целью повыпюния точности воспроизведения дщскретных фазовых сдвигов, формируют второй вспомогательный сигнал , причем первый вспомогательный сигнал фо1 ируют с крупным дискретом изменения фазового сдвига, а второй вспомогательный сигнал - с мелким дискретом изменения фазоэого сдвига, и смешивают первый вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора при необходимости изменения фазового сдвига с крупшлм дискретом, а при необходимости задания фазового сдвига с мелким дискретом смешивают второй вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора, зтом первый вспомогательный сигнсШ формируют из опорного сигнала умножением его час|Тотыв ,вычитанием из умноженной частоты опорной и суммированием полученной разности с частотой, которую получают делением умноженной в п раз частоты на такое же значеО ) ние и делением суммарной частоты на п , а второй вспомогательный сигнёш формируют посредством смешения первого вспомогательного сигнала и опорного сигнала, частоту которого S с умножают в П2,раз, выделяют суммарную частоту, которую затем делят на 2+ 1. СП 4; 1 о оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

° О

РЕСПУБЛИК

3(59 Q D1 R 25 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВЪГ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3385201/18-21 (22} 17.02.82 (46) 15.11.83. Бюл. В 42 (72) С.A,Êðàâ÷åíêî, A.A.Анепир, В.В.фоменков и И.X.Øîõîð (53) 621. 317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 203778, кл.G Di.й 25/00, 1967.

2. Авторское свИдетельство СССР

В 698117, кл. Н 03 В 21/02, 1979. (54) (57) СПОСОБ ЗАДАНИЯ ФАЗОВЫХ

СДВИГОВ, основанный на формировании двух сигналов с заданным фазовым сдвигом посредством смешения сигнала.перестраиваемого генератора с опорным сигналом и вспомогательным ,сигналом с заданным фазовым сдвигом, полученным .иэ опорного сигнала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения дискретных фазовых сдвигов, формируют второй вспомогательный сигнал, причем первый вспомогательный сигнал формируют с крупным дискретом изменения фазового сдвига, а второй

„.SU„„1054793 A вспомогательный сигнал — с мелким дискретом изменения фазового сдвига, и смешивают первый вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора при необходимости изменения фазового сдвига с крупным дискретом, а при необходимости задания фазового сдвига с мелким дискретом - смешивают второй вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора, при этом первый вспомогательный сигнал формируют

:из опорного сигнала умножением его час,тоты в Ь„раэ,вычитанием иэ умноженной частоты опорной и сувеаированием полученной разности с частотой, которую получают делением умноженной Я в и„ раэ частоты на такое же значение с; и делением суммарной частоты на n„, а второй вспомогательный сигнал формируют посредством смешения первого вспомогательного сигнала и опорного сигнала, частоту которого Я умножают в праз, выделяют суммарную частоту, которую затем делят на n + 1.

1054793

Изобретение относится к области электрических и радиотехнических измерений, а именно к способам задания дискретного фазового сдвига от

0 до 360 при частотах от инфраниэких до высоких между двумя синусои- 5 дальными сигналами, и может применяться для поверки прецизионных

Фаэоиэмерительных приборов.

Известен способ задания фазовых сдвиГов на ВЧ, основанный на варна- р ции спектра сложного многочастотного

,сигнала.с помощью применения двух избирательных фильтров в каждом из двух каналов, где осуществляется перенос фазы от Фазовращателя с частотой 0,5 МГц на частоту. 18 МГц(1).

Недостаток этого способа состоит в.низкой точности задания фазовых сдвигов на высоких частотах и отсутствии дискретного задания Фазы. наиболее близким по технической 2р сущности к предлагаемому является способ задания фазовых сдвигов, в котором два сигнала с заданными фазовыми сдвигами получают посредством смешения сигнала перестраиваемого 25 ь генератора с опорным сигналом и вспомогательным сигналом с заданным фаэовым сдвигом, полученным из опорного сигнала, причем вспомогательный сигнал формируют посредством смешения 30 сигнала, частота которого в и раз ниже опорной, с сигналом гетеродина с последующим выделением разностной частоты равной частоте опорного сигнала, а сигнал гетеродина формируют смешением опорного сигнала с сигналом, частота которого также в и раз ниже частоты опорного сигнала, с последующим выделением суммарной частоты(2 ).

Недостатком известного способа является низкая точность задания фазовых сдвигов. Большая погрешность задания фазовых сдвигов возникает из-за необходимости выделения суммарной и разностной частот с помощью 45 высокодобротных фильтров, имеющих большую крутизну фазочастотной характеристики и большую Фаэовую нестабильность.

Цель изобретения - повышение точ- 5р ности задания фазовых сдвигов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу задания фазовых сдвигов, основанному на формировании двух сигналов с заданным фазовым сдвигом посредством смешения сигнала перестраиваемого генератора с опор-. ным сигналом и вспомогательным сигналом1с заданным фазовым сдвигом, полученным из опорного сигнала, дополнительно формируют второй BcHQMQ- 6 гательный сигнал, причем первый вспомогательный сигнал формируют с крупным дискретом изменения Фазового сдвига, а второй вспомогательный сигнал - с мелким дискретом изменения фазовогоЬ5 сдвига, и смешивают первый вспомогательный сигнал с сигналом перестраива емого генератора при необходимости изменения фазового сдвига с крупным дискретом, а при необходимости задания фазово.го сдвига с мелким дискретом смешивают второй вспомогательный сигнал с сигналом перестраиваемого генератора, при этом первый вспомогательный сигнал формируют из опорного сигнала умножением его частоты в n„ раз, вычитанием из нее опорной и суммированием полученной разности с ча тотой, которую получают делением умноженной в И раз частоты на такое же значение и< и делением суммарной частоты на „, а второй вспомогательный сигнал формируют посредством смешения первого вспомогательного сигнала и опорного сигнала, частоту которого умножают в h раз, выделяют суммарную ч:астоту, которую затем делят на о2+ 1.

Повышение точности задания фазы обеспечивается последовательным использованием малых значений коэффициентов умножения и деления частоты, что обеспечивает большой разнос боковых частот в спектрах суммарного сигнала, что существенно снижает фазовые погрешности, так как в этом случае не требуется применения фильтров с большой крутизной фаэо-частотной характеристики.

На чертеже приведена структурная схема устройства поясняющая данный способ.

Устройство содержит опорный гене-ратор 1, умножитель частоты 2 в раз, вычитатель частот 3, фильтр 4, сумматор частот 5, управляемый делитель частоты б íà и„ раз, фильтр 7„ нерегулируемый делитель 8 частоты в сумматор частот 9 умножитель 10 частоты на vv„, фильтр 11, делитель. 12 на v<+1 смесители 13-1 и 13-2, фильтры 14-1 и 14-2 частот, синтезатор 15 частот.

Рассмотрим реализацию способа для варианта задания дискретных фазовых приращений через декадные углы в 10 и 1 на частоте 10 МГц и в полосе частот 0-3 МГп. о

От опорного генератора 1 сигнал с частотой Е поступает на умножитель частоты 2 с коэффициентом умножения

Н<и на вход вычитателя частот 3, на выходе которого фильтром 4 отфильтровывается сигнал с частотой (h f - Е),, который поступает на сум1 матор частот 5, IIo второму входу которого подводится сигнал с управляемого делителя частоты б, имеющего коэффициент деления равный коэфФициенту умножения .t;. . На выходе сумматора 5 фильтром 7 отфильтровывается. частота п„Е - Е Е ь„ f . После нерегулируемого делителя частоты 8 первый выходной сигнал будет иметь

105479 3 частоту >qf/ . = . Эта частота складывается в сумматоре частоты 9 с частотой 6 1 от умножителя 10, имеющего коэффициент умножения и ) и„, например девять. Фильтр 11 выделяет боковую частоту +К которая затем, 5 понижается до f делителем частоты 12, имеющем коэффициент деления частоты равный п +1 . Сигналы после рсех делителей (управляемого — 6 и двух неуправляемых — 8 и 12) имеют )Q одно и то же значение (равное частоте опорного сигнала генератора ), но с разными дискретными фазовыми соотношениями.

Рассмотрим эти соотношения. !5

После управляемого делителя частоты фазовый сдвиг меняется через дискретные приращения

a9= l(>6o) . Е1/.. где (360 J <-- T„ — минимальный фазо0 и вый сдвиг от пропуска одного периода сигнала с частотой (точность задаваемо- 25 го фазового сдвига может быть высокой порядка 0,15-0.,2 Ц

6 — коэффициент деления частоты управляемого 30 делителя частоты) число пропуска периодов частоты.

Фазовый сдвиг после неуправляемого делителя частоть| 8 будет 35

« pcs зьо фчО й1 2

n„„

Фазовый сдвиг на выходе сумматора частоты 9 равен а ® - 8 Ч.

После делителя частоты 12 фазовый сдвиг будет получать дискретные приращения в соответствии с выражением

Д С9 360

Дц 2 л2+ 1 п2 Р +4) 45

Для переноса .этих фазовйх .сдвигов в широкую полосу частот, например,.

0-0,3f можно использовать метод биений синхронизированных частот в смесителях 13 и выделения разнастных по частоте сигналов фильтрами 14. От опорного генератора происходит синхронизация синтезатором частот 15 частоты.

В предпочтительном случае для àñòÎòí ьь!х = 10 МГц, 64 = б,h2= 9.

Отсюда фазовые приращенйя на частотеЕв„„ =10 МГц при одинарном воздействии на управляемый делитель часто.ты будут равны — (О и Я2

360 о ЪЬО

*Ц 62 А4 6 2 (9+.1)

На данном способе основана широкополосная стойка аппаратуры по созданию дискретных десятичных,(10 и i J фазовых углов на частотах 0,0013 МГц и частоте 10 МГц. Метрологические исследования показали, что погрешность снижена до 0,022 на

10 МГц и до 0,03ов полосе частот

0,001-3 МГц.

Лучшим образцом техники . задания дискретных фазовых сдвигов является калибратор фазы Ф1-4, имеющий задающий дискретные .фазовые сдвиги в 10О с погрешностью не хуже 0,1О на частотах 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 Гц, 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500 кГц, 1,0 МГц. На частоте 10 МГц дискрет равен 30 с погрешностью 0,2О

В результате проведенных исследований установлено, что по сравне нию.с калибратором Ф1-4 данный способ повышает точность в 10 раз (до

0,022 ) при уменьшении дискрета до 10 и 1О на частотах 10 МГц и 0,001-3 МГц.

Таким образом, способ задания малых дискретных, например десятичных, приращений фазовых сдвигов на высоких частотах путем ступенчатого наращивания глубины деления частоты (фазы,) не выше 100 МГц позволяет применить современную, относительно .невысокочастотную элементную фазу и достичь более высокую точность в широкой пЫтосе частот.

1054793

Составитель В.Афанасьев

Редактор О.Колесникова Техред И.Метелева Корректор O.Tèãîð

Заказ 9100/52 Тираж 710 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4