Широкодиапазонный фазовращатель
ШИРОКОдалПАЗОННЫЙ ФАЗОBPMJATBJIb , содержащий два преобразователя частоты, два 4«льтра, низкочастотный фазовращатель, генератор, причем выход генератора связан с управляющим входом первого преобразователя частоты и низкочастотным фазовращателем, выход которого подклйочен к управляющему входу второго преобразователя частоты, выход которого подключен к первому фильтру , отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены третий и четвертый преобразователи частоты, два входных преобразователя, два выходных преобразователя , два сумматора, три фазорасщепителя, перестраиваемый генератор, причем управляющий вход третьего преобразователя частоты связан с генератором через первый фазорасщепитель, управляющий вход Четвертого преобразователя частоты связан с выходом низкочастотного фазовращателя через второй фазорасщепитель , выходы первого и третьего преобразователей частоты связаны с входами второго и четвертого преобразователей частоты через первый сумматор, выход четвертого преобразователя частоты подключен к второму фильтру, выход которого подключен к первому выходному преобразователю , вход второго выходного преобразователя подключен к выходу первого фильтра, выход первосл го выходного преобразователя и выход второго выходного преобразователя подключены к выходу устройства через второй сумматор, вход устройства связан с первым и вторым входнь&ш преобразователями частоты, выход первого из которых связан 4;ib с третьим преобразователем частоты, ;о а выход второго входного преобразователя подключен к входу первого СХ) преобразователя частоты, управляющие входы первого входного и первого выходного преобразователей связаны с выходом третьего фазорасщепителя , а управляющие входа второго входного и второго выходного преобразователей и вход третьего фазорасщепителя подключены к выходу перестраиваемого генератора .
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
4(51) G 01 R 25/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ цО-ЭЛ .
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3603178/24-2! (22) 10.06.83 (46) 07.04.85. Бюл. М 13 (72) E.Ñ. Бураков (7i) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по транспорту природного газа (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
У 366420, кл. G 01 R 25/04, 1973.
2 ° Авторское свидетельство СССР
В 691775, кл. С 01 К 25/04, 1977.
3. Бова Н.Т. и др. Измерения разности фаз.в радиоэлектронике.
Киев, "Вища школа", 1972, с. 189 (прототип). (54)(57) ШИРОКОДИАПАЗОННЫЙ ФА30ВРАЩАТЕЛЬ, содержащий два преобразователя частоты, два фильтра, низкочастотный фазовращатель, генератор, причем выход генератора связан с управляющим входом первого преобразователя частоты и низкочастотным фазовращателем, выход которого подключен к управляющему входу второго преобразователя частоты, выход которого подключен к первому фильтру, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него дополнительно введены третий и четвертый преобразователи частоты, два входных преобразователя, два выходных преобразователя, два сумматора, три фазорасщепителя, перестраиваемый генератор, причем управляющий вход
„„SU„„ I 149 I 80 А третьего преобразователя частоты связан с генератором через первый фазорасщепитель, управляющий вход четвертого преобразователя частоты
I связан с выходом низкочастотного фазовращателя через второй фазорасщепитель, выходы первого и третьего преобразователей частоты связаны с входами второго и четвертого преобразователей частоты через первый сумматор, выход четвертого преобразователя частоты подключен к второму фильтру, выход которого подключен к первому выходному преобразователю, вход второго выходного преобразователя подключен к выходу первого фильтра, выход первого выходного преобразователя и выход второго выходного преобразователя подключены к выходу устройства через второй сумматор, вход устройства связан с первым и вторым входными преобразователями частоты, выход первого из которых связан с третьим преобразователем частоты, а выход второго входного преобразователя подключен к входу первого преобразователя частоты, управляющие входы первого входного и первого выходного преобразователей связаны с выходом третьего фазорасщепителя, а управляющие входы второго входного и второго выходного преобразователей и вход третьего фазорасщепителя подключены к выходу перестраиваемого генера. тора.
3 1491 80
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к фазометрии, и может быть использовано в фаэометрах, компенсаторах леременного тока. 5
Известно диапазонное фазосдвигающее устройство, которое может быть использовано для создания широкодиапаэонного фазовращателя Pt 3.
Однако устройство имеет тот не- 1Î достаток, что регулирование фазы осуществляется путем изменения временной задержки высокочастотного сигнала. Для создания цифрового фазовращателя потребуется наличие t5 высокочастотной линии задержки, которая должна представлять собой регистр сдвига, тактируемый часэотой, превосходящей частоту его входного сигнала в число раэ, рав- 20 ное количеству дискретов вносжюго фазового сдвига в пределах
360 .
Известен также селективный цифровой фазорегулятор, основанный 25 на синхронной фильтрации сигнала. .Регулирование фазы этим устройством осуществляется путем изменения кодов начальных состояний двух пересчетных схем, одна из кото- ЗО рых используется для преобразования частоты яа входе, а вторая— на выходе устройства 523.
Недостатком этого устройства является. связь между тактовой частотой пересчетных схем н частотой входного сигнала, и дискретом вносимого фазового сдвига. Причем тактовая частота равна их произведению. Это обстоятельство ограничи- 4 вает воэможности использования таких устройств для регулирования фазы высокочастотных сигналов.
Наиболее близким к изобретению
По технической сущности является 45 вирокодиапаэонный фаэовращатель для высоких частот„ который содержит два преобразователя частоты, два фильтра, низкочастотньй фаэовращатель, генератор, причем выход генератора связан с управляю,щим входом первого преобразователя частоты и низкочастотным фазовращателем, выход которого нодключен. к управляющему входу вгорого преобразователя частоты, выход которого подключен к первому фильтру. Выход первого преобразователя частоты связан с входом второго пре обраэователя частоты через второй фильтр 3 .
Недостатками устройства являются наличие фильтров в цепи выделения полезных составляющих сигналов в процессе преобразования частоты, нестабильность фазочастотных характеристик (ФЧХ) которых снижает точность устройства; сложности обеспечения работоспособности устройства на высоких частотах, поскольку по условию работы устройства в широком диапазоне частот, при наличии низкочастотного фазовращателя, и области высоких частот, раэностные частоты мало отличаются от входных преобразователей. частоты, что приводит к необходимости применения фильтров с большой избирательной способностью, а следовательно, весь— ма крутой ФЧХ. Кроме того, указанные фильтры должны быть перестраиваемыми по частоте.
Целью изобретения является расширение частотного диапазона.
Поставленная цель достигается тем, что в широкодиапазонный фазовращатепь, содержащий два преобраэо— вателя частоты, два фильтра, низкочастотный фаэовращатель, генератор, причем выход генератора связан с управляющим входом первого преобразователя частоты и низкочастотным фазонращателем, выход которого подключен к управляющему. входу второго преобразователя частоты, выход которого подключен к первому фильтру, дополнительно введены третий и четвертый преобразователи частоты, два входных преобразователя, два выходных преобразователя, два сумматора, три фазорасщеиителя,перестраиваеьый генератор, причем управляющий вход третьего преобразо-, вателя частоты связан с генератором
I через первый фазорасщенитель, управляющий вход четвертого преобразователя частоты связан с выходом низкочастотного фазовращателя через второй фазорасщепитель, выходы первого и третьего преобразователей частоты . связаны с входами второго и четвер" того преобразователей частоты через первый сумматор, выход четвертого преобразователя частоты подключен к второму фильтру, выход которого подключен к первому выходному пре1149180 обраэователю, вход второго выходного преобразователя подключен к выхо ду первого фильтра, .выход первого выходного преобразователя и выход второго выходного преобразователя подключены, к выходу устройства через второй сумматор, вход устройства связан с первым и вторым: входными преобразователями частоты, выход первого из которых связан с третьим преобразователем частоты, а выход второго входного преобразователя подключен к входу первого преобразователя частоты, управляю-. щие входы первого входного и первого выходного преобразователей связаны.с выходом третьего фазорасщепителя, а управляющие входы второго входного и второго выходного преобразователей и вход третьего фазорасщепителя подключены к выходу перестраиваемого генератора.
На чертеже изображена структурная электрическая схема шнрокодиапазонного фазовращателя.
Устройство содержит. первый входной преобразователь 1, второй входной преобразователь 2, первый преобразователь 3 частоты, второй преобразователь 4 частоты, третий преобразователь 5 частоты, первый сумматор б, четвертый преобразователь 7 частоты, первый фильтр 8, второй фильтр 9, генератор 10 низкочастотный фаэовращатель 11, первый фазорасщепитель 12, второй фазорасщенитель 13, первый выходной преобразователь 14, второй выходной преобразователь 15, второй сумматор 16, третий Фазорасщепитель 17, перестраиваемый гене- ратор 18.
Вход первого преобразователя и вход второго преобразователя 2 подключены к входу устройства, а их выходы соединены соответственно с третьим и первьця преобразователями 5 и 3 частоты, выходы которых подключены к входам первого сумматора 6, выход которого связан с входами второго и четвертого преобразователей 4 и 7 частоты. Выход второго преобразователя 4 частоты подключен к первому фильтру 8.
Выход четВертого преобразователя
7 присоединен с входу второго фильтра 9. Выход генератора 10 подключен к входу низхочистОтног< фаэовращателя 1i и входу первого фазорасщепителя 12 выход которого подключен к управляющему входу третьего преобразователя 5 часто5 ты.
Управляющий вход первого преобразователя 3 частоты подключен к выходу генератора 10. Выход низкочастотного фазовращателя 11 под1Q ключен к входу второго фазорасщепителя 1Э, выход которого связан с управляющим входом четвертого преобразователя 7 частоты. Управляющий вход второго преобразователя 4 час15 тоты подключен к выходу низкочастотного фазовращателя 11 Выход второго фильтра 9 подключен к входу первого выходного преобразователя 14. ъ
Выход первого фильтра 8 связан с
20 входом второго выходного преобразователя 15. Выходы первого 14 и второго i5 выходных преобразователей подключены к соответствующим входам второго сумматора 16, выход кото25 рого связан с выходом устройства.
Управляющие входы первого входного преобразователя 1 и первого выходного преобразователя 14 соединены с выходом третьего фазорасще30 пителя 17, вход которого, а также управляющие входы второго входного преобразователя 2 и второго выходного преобразователя 15 подключены к выходу,перестраиваемого генератора 18.
Устройство работает следующим образом.
Входной .сигнал устройства поступает на входы первого и второго
40 входных преобразователей 1 и 2 частоты, на управляющие входы которых ,подаются колебания с выхода третье го фазорасщеиителя 17 и перестраиваемого генератора 18 соответствек4ц но, отличающиеся фазовым сдвигом равным 7t/2.
Выходной сигнал перестраиваемого генератора 18 подается на вход фазорасщепителя 17.
50 Следовательно, для входного сигнала, описываемого выражением
S(t) = A(t)Cos Pul t + Ч (Е) +
1 где A(t) — огибающая, 55 ь — начальная фаза, Ч(С) — закон фазовой модуляции, (ю — центральная частота для
Ъ выходных напряжений
1149180 входных преобразователей и 2 можно записать соответственно, при равенстве частоты перестраиваемого генератора 18 частоте сигнала
U„ (e) = A(t) jcos (Ч„ - Ч ()3 + Cos)2 о t. + 9 (t) + Yî +
+ .3.
Uq(e) = А()(81п f„- М(t)
P )+ Бхп(2м t + g(t) + о + ) ° где Ч„ — начальная фаза перестраиваемого генератора 18.
Эти напряжения подаются на входы третьего и первого преобразователей 5 и 3 частоты соответственно, иа управляющие входы которых поступают колебания с выхода первого фаэорасщепителя 12 и выхода генератора 10 соответственно, отличающиеся фазовым сдвигом. равным 3/2.
На вход первого фазорасщепителя
12 поступает сигнал с выхода генератора 10. Если частота генератора
10 равна Я, а его начальная фаза то для выходных сигналов третьего и первого преобразователей
5 и 3 частоты можно записать соответственно
u,(} = —," А() (Cos („- « )—
ЧФ)сз (а t+ Vо)+СОВЯ t+
+ } Cosj2 + q„+ <(e) у Ц ))
3(") 2 A(t} (sin (— f (t) — Ч,)Bin gg t+ Y,) +Sir (Qt+
+ p) " sin 2 Сигналы с выходов третьего и первого преобразователей 5 и 3 частоты подаются на соответствующие входи первого сумматора 6, выходной сигнал которого можно представить s аиде U (t) =.4 -"A(t)(Gas (а t + Ep — g + tf + Ц (t)) + Cos ((2шр - Sl)t + „+ Vо + + Ч(.) +; ." Выходной сигнал первого сумматора 6 подается на входы четвертого и второго преобразователей 7 и 4, на управляющие входы которых поступают колебания соответственно с выхода второго фазорасщепителя 13, вносящего фазовый сдвиг равный 3/2 и выхода низкочастотного фазовращателя 11. 5 На вход второго фазорасщепителя 13 поступает сигнал с выхода низкочастотного фазовращателя 1 1. Выходной сигнал четвертого преобразователя 7 частоты подается 1О на вход фильтра 9, а выходной сигнал второго преобразователя 4 частоты поступает на вход фильтра 8. Если вносимый низкочастотным фазовращателем 11 фазовый сдвиг равен У, та для выходных сигналов фильтров 9 и 8 можно записать соответственно V,(t) = Ä A(e) Сов (Ч + Ч„1 20 - v, — ч(с)) u,(e) = A(t) Мп $V + Ч„ 4- f Ct)) ° Ж Выходной сигнал фильтра 9 подается на вход первого выходного преобразователя 14, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода фазорасщепителя 17. Выходной сигнал фильтра 8 подается на вход второго выходного преобразователя 15 на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода перестраиваемого генератора 18. Выходные сигналы 39 преобразователей 14 и 15 поступают на входы второго сумматора 16, в котором осуществляется их суммирование. Если выбрать коэффициент передачи одного из сумматоров равный четырем, то для выходного сигнала сумматора 16, являющегося выходным сигналом устройства, можно записать 43 8 (Й) - А) 1) Cos (4.0 e + V, + + M(t) — ) Таким образом, выходной сигнал устройства отличается от входного по фазе на величину, равную фазовоgp му сдвигу, вносимому низкочастотным фазовращателем. Крома того, устройство с равным успехам может применяться при любых соотношениях частоты входного сигу нала и рабочей частоты низкочастотного фазовращателя. Диапазон рабочих частот расширяется как s сторону увеличения, так и в сторону 1149180 Составитель В. Шубин Редактор А. Шандор Техред С,Мигунова Еорректор1,С. Черни / Заказ 1874/31 Тирам 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Уагород, ул. Проектная, 4 уменьшения частот входного сигнала и обеспечивается работоспособность при равенстве частот входного сигнала и рабочей частоты задающего низкочастотного фазовращателя. Широкий диапазон частот обеспечивается только лишь за счет перестройки частоты перестраиваемого генератора и не влияет на остальные соот5 ношения полезных сигналов.
