Синтезатор дискретных фаз

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для задания прецизионных фазовых и временных сдвигов электрических сигналов в измерительной аппаратуре различного назначения. Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности синтезатора достигается путем устранения аналогового дрейфа фазы каналов. Для этого в синтезатор дополнительно введены фазометр II, коммутаторы 12, 13 и 14 и реверсивньй счетчик 15. Кроме того, синтезатор содержит первое и второе кольца I и 2 фазовой автоподстройки частоты, фазовые детекторы 3 и 4, смесители 5 и 6, управляемые генераторы 7 и 8, эталонный генератор 9, блок 10 управления, регистр 16, цифроаналоговый преобразователь 17, сумматор 18, генератор 19 импульсов и дискретный фазорегулятор 20. Введение указанных элементов позволяет повысить долговременную точность синтеза дискретных фазовых сдвигов на 1-2 порядка, а в пределе - до уровня разрешающей способности используемого фазометра 11. Исключение дрейфа обеспечивает практически мгновенную готовность синтезатора к работе при включении в сеть. 1 ил. i (Л со. СП . j::

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 G 01 R 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4097028/24-21 (22) 20.05.86 (46) 23.11.87.Бюл. 43 (71)Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Л.С.Субботин и А.А.Тунгусов (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1041950, кл.G 01 R 25/00, 1981

Авторское свидетельство СССР

И 911397, кл.G 01 R 35/00, 1980. (54) СИНТЕЗАТОР ДИСКРЕТНЫХ ФАЗ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для задания прецизионных фазовых и временных сдвигов электрических сигналов в измерительной аппаратуре различного назначения.

Цель изобретения — повышение точности и разрешающей способности синтезатора достигается путем устранения аналогового дрейфа фазы каналов. Для этого в синтезатор дополнительно введены фазометр 11, коммутаторы 12, 13 и 14 и реверсивный счетчик 15.

Кроме того, синтезатор содержит первое и второе кольца 1 и 2 фазовой автоподстройки частоты, фаэовые детекторы 3 и 4, смесители 5 и 6, управляемые генераторы 7 и 8, эталонный генератор 9, блок 10 управления, регистр 16, цифроаналоговый преобразователь 17, сумматор 18, генератор

l9 импульсов и дискретный фазорегулятор 20. Введение укаэанных элементов позволяет повысить долговременную точность синтеза дискретных фазовых сдвигов на !-2 порядка, а в преде" ле — до уровня разрешающей способности используемого фаэометра 11.

Исключение дрейфа обеспечивает практически мгновенную готовность синтезатора к работе при включении в сеть.

1 ил.

4144

40

5Р

1 135

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для задания прецизионных фазовых и временных сдвигов электрических сигналов в измерительной аппаратуре различного назначения.

Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности путем устранения аналогового дрейфа фазы каналов.

На чертеже приведена блок-схема синтезатора дискретных фаз.

Синтезатор содержит первое кольцо 1 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), второе кольцо 2 ФАПЧ, фазовые детекторы 3 и 4, смесители 5 и 6, управляемые генераторы 7 и 8, эталонный генератор 9, блок 10 управления, фазометр ll, коммутаторы 1? — 14, ре" версивный счетчик 15, регистр 16, цифроаналоговый преобразователь 17 ЦАП), сумматор 18, генератор 19 импульсов и дискретный фазорегулятор 20.

Первое кольцо 1 ФАПЧ включает соединенные в петлю фазовый детектор

3, смеситель 5 и управляемый генератор 7, второе кольцо 2 ФАПЧ включает соединенные в петлю фазовый детектор 4, смеситель 6, управляемый генератор 8 и сумматор 18. Вторые входы смесителей 5 и 6 соединены с выходом эталонного генератора 9, а вторые входы фазовых детекторов 3 и 4 соединены с выходами дискретного фазорегулятора 20 и входами коммутатора 12. Второй вход сумматора 18 через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 17 (ЦАП), регистр 16, реверсивный счетчик 15 и коммутатор 14 соединен с выходом фазометра 11, входы которого соединены с выходами коммутаторов 12 и 13, при этом входы последнего соединены с выходами смесителей 5 н 6.

Генератор 19 импульсов соединен с входами дискретного фазорегулятора

20 и блока 10 управления, при этом первый выход блока 10 управления соединен с управляющим входом дискретного фазорегулятора 20, а второй— с управляющими входами коммутаторов

12 — 14, фазометра 11 и реверсивного счетчика 15.

Принцип автокоррекции дрейфа состоит в следующем.

Известно, что в двухканальной системе ФАПЧ по вторичным биениям в стационарном режиме работы колец

ФАПЧ на входах фазовых детекторов ус5 танавливаются стационарные значения фаз сравниваемых сигналов. Эти значения определяют стационарное значение разности фаз, = const, которое соответствует начальной расстройке частот опорных и управляемых генераторов. Если в процессе работы изменя= ется начальная расстройка частот, то это приводит к дрейфу стационарной разности Ьц = о, — о, где и С, — последовательные отсчеты Ц, . Периодическое измерение g, в каналах позволяет извлечь информацию о наличии и величине дрейфа и использовать ее для формирования аналогового сигнала фазовой ошибки, который вводится затем в один из каналов по цепи отрицательной обратной связи, Синтезатор работает следующим образом..

Система, состоящая из блока 10 управления, генератора 19 и фазорегулятора 20, создает на входах фазо3p BbIx детекторов 3 и 4 два сигнала низкой частоты, между которыми производится задание фазового сдвига с дискретом 2ii/N, где N — коэффициент деления частоты в фазорегуляторе 20.

Заданный сдвиг фазы переносится на высокую частоту управляемых генераторов 7 и 8 двумя кольцами 1 и 2

ФАПЧ. При этом достигается очень высокая кратковременная точность, которая обеспечивается постоянством установившейся фазы ц, на входах фазовых детекторов и независимостью

<, от фазы выходных сигналов фазорегулятора 20. В исходном состоянии (ppg pp4 rye (p o; стационарные фазы фазовых детекторов 3,4.

Дрейф начальной расстрайки частот. генераторов 7 и 8 относительно частоты эталонного генератора 9 преобразуется в изменение cpo . С помощью фазометра ll, подключаемого поочередно к входам детекторов 3 и 4 посредством коммутаторов 12 и 13, производится периодическое измерение ср, путем преобразования фазовый сдвиг число импульсов. Измеренные значения

q>, в каналах в виде пачек импульсов подаются через коммутатор 14 на входы сложения и вычитания реверсивного з 13 счетчика 15, при этом на кодовом выходе его образуется код разности

Муо1 = Цоэ — Ц>о в каналах, который затем переписывается в регистр 16 и преобразуется в ЦАП 17 в аналоговое напряжение коррекции ЬЯО,, которое через сумматор 18 подается в. цепь управления частотой генератора 8.

Результатом автокоррекции является поддержание строгого постоянства цщ =фо,, что означает исключение фазового дрейфа нуля каналов за счет нестабильности параметров колец

ФАЛЧ.

Управление работой системы автокоррекции производится блоком 10, который должен обеспечить коммутацию фазометра 11 и реверсирование счетчика 15 в соответствии с программой: 1 — измерение ср„, запись в счетчик 15 в режиме суммирования;

2 — измерение (p запись в счетчик

15 в режиме вычитания; 0 — запись разности Ьс, в регистр 16, сброс реверсивного счетчика 15.

На практике длительность цикла одноразовой коррекции выбирается исходя из величины дрейфа фазы, требуемой точности по фазе и длительнос" ти переходных процессов в системе

ФАПЧ. Подбирая постоянную интегрирования ЦАП, можно добиться. плавной компенсации дрейфа фазы. Наиболее сложным узлом из вновь введенных является фазометр 11. Он может быть реализован, например, в виде цифрового дискретного преобразователя фазовый сдвиг — временной интервал— число импульсов. При работе на низкой фиксированной промежуточной частоте с постоянной амплитудой входных сигналов и с большим коэффициентом усреднения, т.е. при измерении среднего значения С эа много периодов входных сигналов, точность подобных фазометров при измерении почти равных и практически неизменных углов с равна их разрешающей способности.

Разрешающая способность низкочастотных цифровых фазометров в настоящее время достигает тысячных и даже десятитысячных долей градуса, Это обуславливает воэможность практически полного устранения дрейфа синтезатора,-причем собственный дрейф фазометра не влияет на точность автокор" рекции, так как в реверсивном счетчике 15 происходит его компенсация:

54144

4<5 ЧОэ п 04- ) = оэ 4о< выделенное значение дрейфа взаимного сдвига каналов на выходе счетчика 15; собственный дрейф фаэометра 11 ° о где д(f

Повышение точности за счет исключения дрейфа позволяет увеличить разрешающую способность синтеза фазовых сдвигов на высокой частоте до уровня разрешения низкочастотного фазометра 11.

Исключение дрейфа приводит к практически мгновенной готовности синте35 затора к работе при включении в сеть.

Это повышает оперативность и коэффициент использования рабочего времени синтезатора.

Фо рмула изобретения

Синтезатор дискретных фаз, содержащий последовательно соединенные

4 генератор импульсов и блок управления, двухканальный дискретный фаэорегулятор, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы - с низкочастотными входами двух колец фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), состоящих из фазового детектора, смесителя и управляемого генератора, при этом фазовый детектор, смеситель и управляемый генератор первого кольца ФАПЧ соединены в петлю, а управляемый генератор, смеситель и фазовый детектор второго кольца ФАПЧ соединены последовательно, вторые

Остальные вновь введенные узлы представляют собой устройства, функции которых легко реализуются на стандартных логических и аналоговых элементах. Сумматор 18 может быть выполнен на операционном усилителе ли.бо, в простейшем случае, можно использовать пассивное суммирование на резисторах.

20 Введение новых элементов в известное устройство позволяет повысить долговременную точность синтеза дискретных фазовых сдвигов по меньшей мере на 1-2 порядка, а в пределе — до

25 уровня разрешающей способности используемого фазометра 11.

Составитель М. Катанова

Редактор Е.Папп Техред А.Кравчук Корректор В.Гирняк

Заказ 5690/41 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, vJI, Проектная, 4

6 13541 входы смесителей обоих колец ФАПЧ соединены с выходом эталонного генератора, а вторые входы фазовых детекторов являются низкочастотными ,входами колец ФАПЧ, выходами которых являются выходы управляемых генераторов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности путем . устранения аналогового дрейфа каналов, в него введены фазометр, три коммутатора, реверсивный счетчик, выход которого соединен с последовательно соединенными регистром, цифроаналоговым преобразователем и сумматором, включенным между фазовым детектором и управляемым генератором

44 е второго кольца ФАПЧ, при этом входы первого коммутатора соединены с выходами дискретного фазорегулято" ра, входы второго коммутатора соединены с выходами смесителей обоих колец ФАНЧ, выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами фазометра, выход которого через третий коммутатор соединен с входами суммирования и вычитания реверсивного счетчика, второй выход блока управления соединен с управляющими входами фаэометра, трех коммутаторов и реверсивного счетчика, а тактовый вход дискретного фазорегулятора coei динен с выходом генератора импульсов.