Цифроаналоговый фазовращатель

 

Изобретение относится к радиотехнике и м.б. использовано в системах фазовой синхронизации для управления фазой сигнала. Цель изобрете-. ния - повышение быстродействия и стабильности фазового сдвига. Устр-во содержит три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ Ш1И 1,2,3, К-разрядный реверсивный счетчик 4, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 5, источник 9 постоянного напряжения, счетный триггер .10, элемент И 11, усилитель 12 с изменяемым знаком КОЭФ1передачи, фильтр 13 нижних частот и усилитель-ограничитель 14. Введение в устр-во ключа 6, делителя напряжения 8 и блока вычитания 7 обеспечивает работу ЦАП 5 с опорным сигналом, представляющим собой постоянное напряжение, тем самым увеличивая быстродействие устрва. В устр-ве напряжение, прошедшее ЦАП 5 и ключ 6, сравнивается с тем же напряжением, прошедшим через делитель напряжения 8, и поэтому измене- . ние амплитуды напряжения источника 9 не нарушает стабильности фазы, т.к. сзтцественным для стабильной работы устр-ва .является только соотношение величин сигналов на выходе ключа 6 и делителя напряжения 8, которое м.б/ откалибровано путем подстройки ко- ., эф, деления делителя напряжения 8. 5 1 табл. 2 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ÄÄSUÄÄ 1425813 А1 (5!) 4 Н 03 Н 11/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСТ АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4) 77354/24-09 (22) 09.01 .87 (46) 23.09.88.Бюл. Р 35 (71) Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) П.П.Загнетов (53) 621,372.553 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1220111, кл. Н 03 Н 11/20, 1984. (54) ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радио-. технике и м.б, использовано в системах фазовой синхронизации для управ-. ления фазой сигнала. Цель изобрете-. ния — повышение быстродействия и стабильности фазового сдвига. Устр-во содержит три элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 1,2,3, К-разрядный реверсивный счетчик 4, цифроаналоговый преобразователь ЦАП 5, источник 9 постоянного напряжения, счетный триггер .10, элемент И 11, усилитель 12 с изменяемым знаком коэф.передачи, фильтр 13 нижних частот и усилитель-ограничитель 14. Введение в устр-во ключа 6, делителя напряжения 8 и блока вычитания 7 обеспечивает работу ЦАП 5 с опорным сигналом, представляющим собой постоянное напряжение, тем самым увеличивая быстродействие устрва. В устр-ве напряжение, прошедшее

ЦАП 5 и ключ б, сравнивается с тем же напряжением, прошедшим через делитель напряжения 8, и поэтому измене-, ние амплитуды напряжения источника 9 не нарушает стабильности фазы, т.к, существенным для стабильной работы 3 устр-ва является только соотношение величин сигналов на выходе ключа 6 и делителя напряжения 8, которое м.б; С" откалибровано путем подстройки коэф. деления делителя напряжения 8. Д

1 табл. 2 ил.

1425813

Е=ВД/Д

40 где Д „,— максимальное число, которое может быть сформиро" вано К-2 разрядами К-разрядного реверсивного счет"45 чика 4.

Выходной сигнал "F." цифроаналогово- го преобразователя 5 поступает на вход ключа 6, который пропускает сигнал "E" на выход без изменения, если на его управляющем входе управляющий сигнал "Б" соответствует логической

"1". Если управляющий сигнал "Б" соответствует логическому "0", то выходной сигнал ключа 6 равен нулю.

Выходной сигнал "Е" цифроаналогового преобразователя 5 формируется с помощью первого элемента ИСКЛЮЧАЮIIIEE KIN 1 из входного опорного сигнаИзобретение относится к радиотех А нике и может быть использовано в системах фаэовой синхронизации для управ ления фазой сигнала, Цель изобретения — повышение быстродействия и стабильности фазового сдвига.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема цифроаналогового фазовращателя; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу цифроаналогового фазовращателя.

Цифроаналоговый фазовращатель содержит первый, второй и третий эле-: 15

;менты ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1 — 3, К-раз рядный реверсивный счетчик 4, цифроаналоговый преобразователь 5, ключ

6, блок 7 вычитания, делитель 8 напряжения, источник 9 постоянного напря(20 жения, счетный триггер 10, элемент

И 11, усилитель 12 с изменяемым знаком коэффициента передачи, фильтр

13 нижних частот и усилитель-ограничитель 14, 25

Цифроаналоговый фазовращатель работает следующим образом.

Управляющий сигнал, поступающий на входы суммирования и вычитания

К-разрядного реверсивного счетчика 4, 30 уменьшает или увеличивает число Д, хранящееся в его первых К-2 разрядах. Это число поступает на кодовые входы цифроаналогового преобразователя 5, сигнал "Е"" на выходе которо- 35 го пропорционален числу Д и амплитуде В напряжения на его опорном входе: ла "Al" принимающего значения "1" и "0" и представляющего собой последовательность прямоугольных импульсов с частотой F,„ „(фиг,2а). Выход" ной сигнал ключа 6 представляет собой произведение Al Д В/Д „,, если состояние (К-1)"го разряда К-разрядного реверсивного счетчика 4

P(К-1) соответствует логической "1".

В зависимости от сигнала К-1-го разряда К-разрядного реверсивного счетчика 4 первый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 1 инвертирует или не инвертирует входной опорный сигнал Al", поэтому логическое условие, определяющее правило формирования выходного сигнала первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 1, имеет вид

А1 О+ P(K-I), где С+) - операция ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Напряжение В источника 9 постоянного напряжения поступает и на вход делителя 8 напряжения, который делит.

его на 2. Выходной сигнал блока 14 < писывается алгебраическим выражением:

Сl = Б)В Д/Д,„ - В/2.

Выходной сигнал блока 14 поступает на вход усилителя 12 с изменяемым знаком коэффициента передачи. Знак выходного сигнала определяется логическим уровнем сигнала "Ф" на его управляющем входе. Если управляющий сигнал "Ф" соответствует логической

"1", то усилитель 12 с изменяемым знаком коэффициента передачи пропускает сигнал без изменения, если же управляющий сигнал "Ф" соответствует логическому "0", то инвертирует.

Алгебраически выходной сигнал усилителя 12 с изменяемым знаком коэффи-, циента передачи описывается выражением

Н = Сl (2 Ф-l).

Логический управляющий сигнал "Ф" в соответствии со структурной электри-: ческой схемой цифроаналогового фазовращателя (фиг.1) описывается выраже" кием

Ф = (А2 (Р (Al м Р(К-) ) + Р(К), (1) 14258 где « — знак логического умножения н (операция И);

А2 — сигнал на выходе счетного триггера 10 (фиг,2б);

Р(К) — сигнал на выходе К-ro разряда К-разрядйого реверсивного счетчика 4;

P(K-I) сигнал на выходе К-1-ro

К-разрядного реверсивного 10 счетчика 4.

Если Al = Sign (з1п(2иР„„ t)), 11 F,„с

Ов)

/н»

)I

Р

0(l <

2 F0ï

ТК и

)1!

4 преобразуется во взвешенную сумму треугольных колебаний ТС и ТК (фиг.2в и г), причем ТС соответствует ПК, а ТК соответствует — ПС, Ана" литически сигналы ТС и ТК в пределах первой четверти периода описываются выражениями: то выходной сигнал счетного триггера

10 описывается выражением

А2 = $ignfsin() Fî,) г.)), 1, если х О где Sign(x) = О

О, если х (О.

Учитывая, что

2 Аl = 1 — ПС ПК; 2 А! = 1 +IIC ПК;

40 видно, что в каждом квадранте сигнал на входе фильтра !3 нижних частот представляет собой сумму двух меана- 45 ров с определенными весовыми коэффициентами. Так, например, в первом . квадранте

Н = В ПС Д/Д „+(1-ВД/Д„, )ПК;

Выходной сигнал усилителя 12 с изменяемым знаком коэффициента передачи поступает на вход фильтра 13 нижних частот, который обеспечивает операцию интегрирования входного сигнала "Н". Поскольку операция фильтрации является линейной, то взвешенная сумма меандров ПС и ПК

Управляющий логический сигнал ф (выражение 1) равен А2, если Р(К"-1) равно логическому "О". При Р(К-1), равном логической "1" выражение 1 принимает вид, 25

Ф = fA2 + ) А1н Р(К-) ))) (2)

А2 Q+ А! = Sign )совйнР - нн )).

Ъ

Сигналы К-I-го и К-го разрядов

К -разрядного реверсивного счетчика 4 несут информацию о номере квадранта

Ф фазы, записанной в виде двоичного кода, в котором p(K) — старший разряд,, Р(К-1) — младший разряд. В зависимости от номера квадранта сигнал Ф

35 .принимает значения,-представленные в таблице 1.

Выходной сигнал фильтра 13 нижних частот (фиг.2д), показанный для случая, когда весовые коэффициенты равны между собой, поступает на вход усилителя-ограничителя 14. Момент смены знака выходного сигнала усилителя-ограничителя 14 для первого квадранта фазы определяется иэ усло(В Д/Д„.,) ТК =(1-В Д/Д„. ) ТС, из которого получаем

F0„ t " /2 д/дААакс (3) Аналогичные выкладки, выполненные для других квадрантов фазы, показывают, что предлагаемое устройство поэ" воляет изменять фазу выходного колебания при изменении двоичного числа, записанного в К-разрядный реверсивный счетчик 4, По сравнению с известным устройством предлагаемый цифроаналоговый фазовращатель является более быстродействующим, так как в нем опорным сигналом цифроаналогового преобразователя 5 является постоянное напряжение, а в известном — высокочастот-! ное напряжение, поэтому в предлагаемом цифроаналоговом фазовращателе можно использовать входной опорный сигнал более высокой частоты, Предлагаемый цифроаналоговый фазо вращатель характеризуется большей стабильностью фазы по cpBBHPHH!Q с известным, поскольку в предлагаемом цифроаналоговом фазовращателе напряжение В, прошедшее цифроаналоговый преобразователь 5 и ключ б, сравнивается с тем же напряжением В,прошед-. шим через делитель 8 напряжения, и поэтому изменение амплитудь напряжения источника 9 постоянного напряжения не нарушает стабильности фазы, установленной в предлагаемом цифро1425813

Г(К) Р(К-1) IlC $(AIQ+ Р(К-1)) БД/Д„,„;В/2)

ГА1 В Д/Д акс

А2 ПС

А2 Q+ Al ПК

А2 -ПС

ПС jAl В Д/Д, окс В/2)

-ПК (А1 В Д/Д„ — В/2) О

А2Я А1 -ПК

П р и м е ч а н и e: ПС Sign (вхп(нРО„ t)), l,если х = О; при Sign x)

ПК Sign (соз(ЗР „ t)J, — l,если х(0. аналоговом фаэовращателе, так как существенным для стабильной работы .-. предлагаемого цифроаналогового фазовращателя является только соотношение величин сигналов на выходе ключа 6 и делителя 8 напряжения, которое может быть откалибровано путем подстройки коэффициента деления делителя 8 напряжения.

Формула изобретения

Цифроаналоговый фазовращатель, содержащий последовательно соединенные усилитель с изменяемым знаком коэффи:циента передачи, фильтр нижних частот

;и усилитель-ограничитель, а входы

:суммирования и вычитания К-разрядно"

ro реверсивного счетчика являются входами управления цифроаналогового фазовращателя, а К-2-разрядов К-разрядного реверсивного счетчика соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя, первый . элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход . которого является входом цифроаналого.:, вого фазовращателя и соединен с вхо; дом счетного триггера и первым входом ,:. элемента И, второй вход которого соединен с (К-1)-м разрядом К-разрядного реверсивного счетчика и вторым входом первого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ, выход счетного триггера соединен с первым входом второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом элемента И, выход второго элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с первым входом третьего элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 10 второй вход которого соединен с

К-м разрядом К-разрядного реверсивного сч,тчика, выход третьего элемен,та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с управ, ляющим входом усилителя с изменяемым

1 . знаком коэффициента передачи, источник постоянного напряжения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и стабильности фазового сдвига, введены

20 последовательно включенные ключ и блок вычитания, делитель напряжения, вход которого соединен с источником постоянного напряжения и опорным входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с входом ключа, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход делителя напряжения соединен с вторым входом

ВО блока вычитания, выход которого соединен с входом усилителя с изменяемым знаком коэффициента передачи.

1425813

Фи@2

Составитель Ю.Медведев

Редактор Н.Яцола Техред А.Кравчук Корректор 3.Лончакова б

Заказ 4782/54

Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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