Широкополосный цифровой фазометр

 

Изобретение может быть использовано в фазоизмерительной технике в широком динамическом диапазоне амплитуд. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет автоматической настройки гетеродина на частоту входного сигнала. Широкополосный цифровой фазометр содержит входные блоки 1, 7, развязывающие усилители 2, 8, 12, 13, смесители 3, 9, фильтры 4, 10, 17, усилители-ограничители 5, 11, низкочастотный фазометр 6, перестраиваемый гетеродин 14, переключатель 15 диапазонов, переключатели 16 и 39, усилитель 18 с АРУ, однополосный фазовый детектор 19, опорный генератор 20, сумматор 21, амплитудный детектор 22, компаратор 23, ЦАП 24, 31, формирователи 25 и 38 которых коротких импульсов, АЦП 26, регистры 27, 28, 30, блок 29 сравнения кодов, счетчики 32, 33, ключ 34, делитель 35 с переменным коэффициентом деления, блок 36 управления делителем и триггер 37. Цель достигается за счет автоматической подстройки гетеродина под частоту входных сигналов и синхронизации системы автоподстройки частоты. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕаЪБЛИК ($g)5 G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4692241/21 (22) 18.04.89 (46) 07.07.91, Бюп. В 25 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А.И.Воронков, В.В.Гришаев и В.Е.Эрастов (53) 621.3 17.77 (088.8) ((56) Авторское секоетекестео СССР

У 1019360, кп. С 01 В. 25/00, 1981

Отчет ГИАСУР. Разработка комплекта образцовой фазометрической аппаратуры. 1981, рег. В 79080145. (54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР (57) Изобретение может быть использовано в фазоизмерительной технике в широком динамическом диапазоне амплитуд. Цель изобретения — повышение быстродействия эа счет автоматической настройки гетеродина на частоту

2 входного сигнала. Широкополосный цифровой фазометр содержит входные блоки

1, 7,развязывающие усилители 2, 8, 12 13, смесители 3,,9, фильтры 4, 10, 17, усилители-ограничители 5, 11, низкочастотный фазометр 6, перестраиваемый гетеродин 14, переключатель

15 диапазонов, переключатели .16 и 39, усилитель 18 с АРУ, однополосный фазовый детектор 19, опорный генератор

20, сумматор 21, амплитудный детектор 22, компаратор 23, ЦАП 24, 3 1, формирователи 25 и 38 которых коротких импульсов, АЦП 26, регистры 27, 28, 30, блок 29 сравнения кодов, счетчики 32, 33, ключ 34, делитель

35 с переменным коэффициентом деления, блок 36 управления делителем и триггер 37. Цель достигается за счет автоматической подстройки гетеродина под .частоту входных сигналов и синхронизации системы автоподстройки частоты. 1 ил.

1661669

Изобретение относится к фаэоизмерительной-технике и предназначено для работы в широком динамическом диапазоне амплитуд.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет автоматической настройки гетеродина на частоту входного сигнала.

На чертеже представлена блок-схема широкополосного цифрового фазометра.

Фазометр содержит последователь( но соединенные входной блок 1, развяэывающий усилитель 2, смеситель 3, фильтр 4, усилитель-ограничитель 5 и низкочастотный (НЧ) Фазометр б, а также последовательно соединенные входной блок 7, раэвязывающий уси: литель 8, смеситель 9, Фильтр 10 усилитель-ограничитель 11 и НЧ-фазо: метр б. Второй вход смесителя 3 через развязывающий усилитель 12 сое динен с входом развязывающего усили теля 13, выходом соединенного с вторым входом смесителя 9, и выходом гетеродина 14, вход которого соединен с выходом переключателя 15 диапазонов. Входы переключателя 16 сое, динены соответственно с выходами смесителей 3 и 9, а выход через последовательно соединенные фильтр 17 нижних частот и усилитель 18 с АРУ соединен с одним входом однополосного фазового детектора 19, другой вход которого соединен с выходом опорного генератора 20, а выход через сумматор 21 соединен с управляемым входом гетеродина 14. Выход амплитудного детектора 22 соединен с одним входом компаратора 23, другой вход которого соединен с выходом ЦАП 24, а выход - с входом формирователя 25 коротких импульсов. Выход амплитудного детектора 22 через АЦП 26 и регистр

27 соединен с входом ЦАП 24, Выход формирователя 25 соединен с установочными входами регистров 27 и 28, Информационный выход регистра 28 соединен с входом блока 29 сравнения кодов, второй вход которого соединен

5G с выходом регистра 30, установочный вход которого соединен с выходом Формирователя 75. Выход ЦАП 31 соединен с вторым входом сумматора 21, а вход - e входами регистра 30 и блока

29 и выходом счетчика 32, выход ко- " торого соединен с входом счетчика 33, а вход — с выходом ключа 34, первый вход которого через последовательно

1 соединенные делитель 35 с переменным коэффициентом деления и блок 36 управления делителем соединен с вторым выходом переключателя 15 диапазонов.

Второй вход ключа 34 через триггер

3 7 с ое дине н с вых одом фор мир ов а теля

38 коротких импульсов. Входы второго переключателя 39 соединены с выходами фильтров 4 и 10, а выход — с входом амплитудного детектора 22.

Входы второго и третьего регистров

28 и 30 объединены и подключены к выходу второго формирователя 38 коротких импульсов. Информационные входы второго регистра 28 и вторые информационные входы блока 29 сравнения кодов объединены и соединены с выходами первого счетчика 33 и с информационным входом блока 15 переключения диапазонов, а информационные входы блока 29 сравнения кодов и третьего регистра 30 также объединены и ,подключены к информационному входу второго ЦАП 31. Входы обнуления первого и второго счетчиков 32 и 33 объединены и подключены к S-входу триггера 37 и к выходу формирователя 38 коротких импульсов. Сигнальный вход делителя 35 подключен к выходу опорного генератора 20, R-вход триггера

37 соединен с выходом блока 29 сравнения кодов.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

При подаче команд "пуск" на выходе формироиателя 38 коротких импульсов формируется импульс, который- поступает на S-вход триггера 37 и переводит его в состояние "1", Выходной сигнал триггера 37 открывает ключ 34, через который на вход счетчика 32 поступают импульсы с выхода делителя 35 частоты. Делитель 35 частоты осуществляет деление частоты на N сигнала с выхода опорного генератора 20, причем коэффициент N определяется кодом на выходе блока

36 управления. Одновременно короткий импульс с выхода формирователя

38 устанавливает в нулевое положение счетчики 32, 33 и регистры 28, 30. Код, соответствующий количеству сосчитанных импульсов, с выходов счетчика 32 подается на входы ЦАП

3 1, преобразуется в изменяющееся напряжение и поступает на вход сумматора 21. Выходное напряжение сум1661669 матора 21 поступает на управляемый вход гетеродина 14, осуществляя его перестройку в пределах диапазона от

f ц до f . Импульс переполнения счет.— чика 32 поступает на вход счетчика

33, код которого поступает на входы блока 15 переключения диапазонов и блока 36 управления коэффициентом деления. Блок 15 переключения диапазонов осуществляет переключение диапазонов гетеродина 14 в соответствии с управляющим кодом, поступающим с выходов счетчика 33. Импульс переполнения счетчика 33 переводит в рабочий режим блок 29 сравнения кодов.

-Блок 36 управления коэффициентом деления делителя 35 частоты осуществляет изменение коэффициента деле ния N в соответствии с включенным диапазоном гетеродина 14, обеспечивая одинаковую скорость перестройки частоты на всех диапазонах. Сигналы с выхода гетеродина 14 через развязывающие усилители 12 и 13 поступают на смесители 3 и 9 первого и второго каналов соответственно, на вторые входы которых поступают входные сигналы — первого канала через входной блок 1 и развязывающий усилитель

2, второго канала через входной блок 7 и развязывающий усилитель 8.

Входные блоки 1 и 7 обеспечивают согласование низкоомных входных сопротивлений развязывающих усилителей 2 и 8 с коаксиальными соединительж ми трактами, имеющими волновое сопротивление р (на практике в настоящее время используются линии с (3 =50 Ом).

Развязывающие усилители 2, 8, 12,13 обеспечивают коэффициент передачи в прямом направлении, близкий к еди-. ице а в обратном 17Коси где Ко« коэффициент ослабления, который на частотах до 2-3 ГГц обеспечивается порядка 10 на основе трех-четырех каскадных усилителей с общей базой.

С выхода смесителя 3 сигнал промежуточной частоты через фильтр 4 .и усилитель-ограничитель 5 поступает .на первый вход НЧ-фазометра 6, на второй вход которого поступает сигнал промежуточной частоты второго канала через фильтр 10 и усилительограничитель 11, Фильтры 4 и 10 осуществляют выделение сигнала промежуточной частоты, а усилители-ограничители 5 и 11 формируют из них прямоугольные импульсы (типа меандр)

1S

35 постоянной амплитуды, обеспечивая работу НЧ-фазометра 6 в динамическом диапазоне амплитуд входных сигналов.

К усилителям-ограничителям 5 и 11 предъявляются требования стабильности фазовой характеристики при изменении амплитуд входных сигналов. В настоящее время на фиксированных частотах до 1 МГц изменение фазового сдвига при изменении уровня входных

0 сигналов на 80 дБ не превышает 0,1

НЧ-фазометр 6 работает на фиксированной низкой частоте. Амплитудный детектор 22 осуществляет преобразование амплитуды переменного напряжения промежуточной частоты в постоячное напряжение, с которого посредством АЦП 26 информация о величине напряжения в том или ином канале фазометра поступает на входы регистра

27. Выход амплитудного детектора 22 соединен с первым входом компаратора 23, на второй вход которого подается постоянное напряжение с выхода

ЦАП 24, соответствующее коду, записанному в регистре 27. В исходном состоянии (после поступления команды "пуск") регистры 28, 27 и 30 обнулены, следовательно, на втором входе компаратора 23 напряжение равно нулю, При появлении на выходе фильтра 4 или 10 сигнала промежуточной частоты на выходе амплитудного

I детектора 22 появляется постоянное напряжение и, если оно превышает напряжение на выходе ЦАП 24, компаратор 23 срабатывает, С выхода компаратора перепад напряжения поступает на вход формирователя 25 коротких импульсов. Короткий импульс с выхода формирователя 25 поступает на установочные входы регистров 27, 28 и 30, В регистре 28 записывается код с выхода счетчика 33, в регистре 30 - код с выхода счетчика 32, а в регистре

27 — код с выхода АЦП 26. Код, записанный в регистре 27, поступает на вход ЦАП 24, а соответствующее ему постоянное напряжение с выхода ЦАП 24. поступает на второй вход компаратора

23, возвращая его в исходное состояние. Переключателем 39 осуществляют выбор канала для осуществления работы системы поиска. В процессе перестройки гетеродина 14 от нижней до верхней частоты в регистре 27 запи сывается оцифрованное значение максимальной промежуточной частоты, а

1661669 в регистрах 28, 30 — номер диапазона и номер ступеньки внутри диапазона.

Импульс переполнения счетчика 33 переводит блок 29 сравнения кодов в рабочее состояние, которое сравнивает коды, поступающие с выходов счетчиков 32 и 33, с соответствующими кодами, записанными в регистрах 28 и 30, При совпадении кодов с выхода блока 29 вырабатывается импульс, ко торый переводит триггер 37 в состоя И tl

: ние 0 и закрывает ключ 34, счет чики 32 и 33 останавливаются в поло кении, соответствующем максимальному ! значению амплитуды промежуточной частоты. Одновременно сигнал с выход oâ смесителей 3 и 9 через соответствующие контакты переключателя 16 поступает на вход фильтра 17 нижних астот, с выхода которого через усиитель 18 с АРУ этот сигнал поступает на первый вход однополосного фазо1эого детектора 19. На второй вход.фазового детектора 19 поступает сиг|

1 ал опорного генератора 20. Сигнал рассогласования через сумматор 21

1 оступает на управляемый вход гетефодина 14, внося корректирующую рас тройку. Система синхронизации обесПечивает равенство Еor = fax Йgey =

+fop, Однополосный фазовый детектор

19 обеспечивает беэинерциальное подавление входных сигналов фазового детектора и суммарной составляющей на его выходе, что позволяет сущестВенно раСширить полосу пропускания фильтра 17 и облегчить устойчивую работу системы синхронизации, Таким образом, в фазометре повышено быстродействие и исключены ошибки оператора, что обеспечивается автоматической настройкой гетеродина и синхронизацией системы автоподстройки частоты.

Формула изобретения

Широкополосный цифровой фазометр, содержащий два канала, каждый иэ ко. торых содержит последовательно соединенные входной блок, первый раэвязывающий усилитель, смеситель, фильтр, усилитель-ограничитель и низкочастотный фазометр, общий для двух каналов, другой вход смесителя в каждом канале. через второй развяэывающий усилитель соединен с выходом гетеродина, общего для двух каналов, с

Подключенным к нему выходом блока переключения диапазонов, выход смесителя каждого канала подключен к входу первого переключателя, общего для двух каналов, а выход первого переключателя через фильтр нижних частот соединен с входом усилителя с автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с одним из входов однополосного фазового детектора, другой вход которого соединен с опорным генератором, а выход однополосного фазового детектора через сумматор подключен к управляемому входу гетеродина, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия за счет автоматической настройки гетеродина на частоту входного сигнала, В него ВВедены дВа формирователя коротких импульсов, триггер, ключ, делитель с переменным коэффициентом деления, блок управления делителем, два счетчика, два цифроаналоговых

25 преобразователя, три регистра, блок сравнения кодов, амплитудный детектор, компаратор, аналого-цифровой преобразователь, второй переключатель, причем входы второго переключателя соединены с выходами фильтров в каждом канале, а выход второго переключателя соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с одним из входов компаратора и входом аналого-цифрового преобразователя, информационный выход которого через первый регистр соединен с информационным входом первого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к другому входу компаратора, выход которого через первый формирователь коротких импульсов соединен с установочными входами трех регистров, 45 входы второго и третьего регистров объединены и подключены к выходу второго формирователя коротких импульсов, информационные выходы этих регистров соединены с первыми инфор5О мационными входами блока сравнения кодов, информационные входы второго регистра и вторые информационные входы блока сравнения кодов объединены и соединены с информационными выходами первого счетчика и с информационным входом блока переключения диапазонов, а третьи информационные входы блока сравнения кодов и информационные входы третьего регист 9

1661669

Составитель М, Катанова

Редактор Т.Юрчикова Техред C,Мигунова Корректор Н.Ренская

Заказ 2120 Тирай Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,303 ! ра также объединены и подключены к информационному выходу второго счетчика и к информационному входу второго цифроаналогового преобразова- .

5 теля, выход которого соединен с другим входом сумматора, входы обнуления первого и второго счетчиков объединены и подключены к S-входу триггера и к выходу второго формирователя 10 коротких импульсов, сигнальный вход первого счетчика соединен с выходом второго счетчика, сигнальный вход второго счетчика соединен с выходом ! ключа, один вход ключа подключен к выходу делителя с переменным коэффициентом деления, сигнальный вход которого подключен к выходу опорного генератора, а информационный вход через блок управления делителем подключен к выходу блока переключения диапазонов, другой вход ключа соединен с выходом триггера, R-вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов, а вход второго формирователя коротких импульсов является третьим входом фазометра.