Измерительный преобразователь с фазовой автоподстройкой

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано в фазометрии, в системах передачи информации и является усовершенствованием основного изобретения по авт.св.N798623. Для повышения точности преобразования по фазе в измерительный преобразователь, в котором соединенные в замкнутую цепь регулирования смеситель 1, подстраиваемый генератор 2, управляющий элемент 3, фильтр 4 нижних частот, фазовый детектор 6 совместно с опорным генератором 9 образуют систему фазовой автоподстройки частоты, а также соединенные последовательно фазовращатель 8 на 90°, фазовый детектор 7, фильтр 5 нижних частот, формирователь 12 образуют индикатор захвата системы поиска по частоте, которая включает в себя также триггер 15, инвертор 16, элемент 11 совпадения, управляемый ключ 14, формирователь 13 ступенчатого напряжения, генератор 17 тактовых импульсов, нуль-орган 10, введена цепь стабилизации уровня выходного сигнала смесителя 1, содержащая элемент 18 сравнения и коммутатор 19, с помощью которой регулятором 21 уровня осуществляются соответствующие изменения амплитуды сигнала на выходе автогенератора 20. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!) 4 G О! R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБР1 ЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 798623 (21) 4337036/24-21 (22) 30.11 .87 (46) 07.07.89, Бюл. !!" 25 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Г.Ф. Дегтярев, Д.Н. Ким и С.H . .Попов (53) 621 .31 7 .77(088 .8) (56) Авторское свидетельство СССР !! 798623, кл . G 01 R 25/00, 1 98I . (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКО! (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано в фаэометрии, в системах передачи информации и является усовершенствованием основного изобретения по авт. св. 1! 798623. Для по— вьппения точности преобразования по фазе в измерительный преобразователь, в котором соединенные в замкнутую

„„SU„„ i 492308 А 2

2 цепь регулир влния смеситель 1, подстраиваемый l енератор 2, управляющий элемент 3, фильтр 4 нижних частот, фазовый дстектор 6 совместно с опорным генератором 9 образуют систему фазовой лвтоподстройки частоты, а также соединенные последовательно фазовращатель 8 на 90п, фазовый детектор 7, фильтр 5 нижних частот, формирователь 12 образуют индикатор элхвата системы поиска по частоте, которая включлст в себя также триггер 15; инвертор 16, элемент 11 совпадения, управляемый ключ 14, формирователь 13 ступенчатого напряжения, генератор 17 тактовых импуль- ф сов, нуль †орг 10, введена цепь стабилизации уровня выходного сигнала смесителя I, содержащая элемент 18 сравнения и коммутатор 19, с помощью которой регулятором 21 уровня осуществляются соответствующие изменения амплитуды сигнала на выходе ав- >, тогенератора 20 . ил . вМ

Из(бретение <) TH<)(и г< я к рлли<)и «вЂ” мерительной технике, может быть и<— пользонлно в фазометрии, н системах передлчи информации и является усо— нершенствовлнием изобретения по лвт. св. )) 798623.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Нл чертеже представлена структурная схема измерительного преобрлзонлтеля.

Измерительный преобразователь содержит смеситель 1, подстраинаемый генератор 2, упранляющий элемент 3, фипьтр 4 нижних частот, второй фильтр

5 нижних частот, фазовый детектор 6,,второй фазовый детектор 7, фазонращатель 8 на 90, опорный генератор 9, нуль - орган 10, элемент ll совпадений, формирователь )2, формирователь 13 ступенчатого напряже— ния, управляемый ключ 14, триггер 15, инвертор 16, генератор 17 тактовых импульсов, элемент 18 .равнения и коммутатор 19, антогенератор 20, регулятор 21 уровня, п-.ичем соединенные в замкнутую цепь регулирования смеситель 1, первьгй фазовый детектор

6, перный фильтр 4 нижних частот, управляющий элемент 3, подстраиваемый генератор 2 совместно с опорным генератором 9 образуют систему флзоной автоподстройки частоты. Второй фазовый детектор 7, один вход которого подключен к выходу смесителя 1, другой через фазовращатель

8 на 90 " подключен к выходу опорного генератора 9, л выход через второй фильтр 5 нижних частот соединен с входом формирователя 12, образует индикатор захвата системы ФАПЧ . Триггер 15, один вход которого через инвертор 16 подключен к выходу формирователя 12, другой — к выходу элемента 11 совпадений, выход соединен с одним из нходов элемента 11 совпадений, другой вход которого через нуль-орган 10 подключен к выходу первого фильтра 4 нижних частот, а третий подключен к выходу формирователя 12, а также ключ 14, управляю— щий вход которого подключен к выходу триггера 15, импульсный вход — к выходу генератора 17 тактовых импульсов, а выход через формирователь )3 ступенчатого напряжения соединен с соответствующим входом упранляюшего элемента 3, образуют совместно с инли кот() г) <)(«з ляг«лта си(T(1у и Ои< K л 11() част< ге. ЭлеM(нт 8 срлв(ц ния, один нхбд Kol < рогo подкл))че((к выходу oò<)— рого фильтра 5 нижних члстот, другой к входу для подачи )тллонного нлпря— жения, л выход соединен с сигнальным входом коммутатора )9, управляющий вход которого подключен к выходу фор)р миронателя 1 2, а выход соединен с дополнительным входом подстрливлемого генератора 2 совместно с индикатором захвата и смесителем 1 образуют систему стлбилизлции уровня сигнала

15 на выходе смесителя I. При этом другой вход смесителя является сигнлль— ным входом преобрлзовлтеля.

Подстрлинаемый генератор 2 образован последовательным соединением ль20 тогенератора 20 и регулятора 2) . рсв— ня, причем вход лвтогенератора 20 является входом генератора 2, выход регулятора 21 уровня является ньгхо— дом генератора 2, а управляющий вход

25 регулятора 2) уровня образует дополнительный вход подстрак лем.(о генератора 2.

Для повышения стабильность часто— ты выходного сигнала F генератор 9

3Р опорной частоты целесообразно выполнить с кварцевой стабилизацией.

В простейшем случае нуль-орган )0 представляет собой компаратор уровня ио нулевому значеник входного напряжения.

Формиров атель 1 2 в простейшем виде представляет собой односторонний усилитель-ограничитель с достаточно большим усилием, например опера-4р ционный усилитель при наличии отсе— кающего диода на выходе.

Формирователь 1 3 ступенчатого напряжения может быть выполнен с использованием двоичного счетчика, на выхо45 де которого установлен цифроаналоговый преобразователь.

Элемент 18 сравнения представляет собой аналоговое вычитаюшее устройство и может быть реализован на основе использования типового дифференциального усилителя.

Коммутатор 19 — диодный, транзисторный с быстродействием не более . нескольких миллисекунд. В закрытом состоянии коммутатор должен обеспечивать выходное напряжение, близкое к нулю.

Преобразователь работает следуюшим образом.

35 и управляющим напряжением с выхода элемента 18 сравнения на выходе сме-! ителя 1 устанавливается заданная эталонным напряжением (Бает) ампли- 40

Формула туда сигнала. В момент настройки подстраиваемого генератора 2, практически соответствующий середине полосы удержания системы ФАПЧ, выходное напряжение первого фазового детектора 6 становится близким к нулю, и нуль-орган IO вырабатывает команду на прекращение поиска, н результате с выхода элемента II савв падений на связанный с ним вход триг- 5О гера 15 подается сигнал, соответствующий логический единице, и он изменяет свое состояние (логический нуль по выходу), блокируя ключ 14 и элемент 11 совпадений, после чего система ФАПЧ и система стабилизации изобретения

1 3921(11 р3! lf! ! H f f,flit!! 333! i l 3ь3! О3! (эа с стройке подо тра 3!в л емОГО I f нера I Орл

ОТН(3С33ТЕ33ЬНО ЧЯСТОТЫ ВХОД!!ОГО СH! НЛ ля f y с и33хронизация в системе ФАПЧ

5 тсутствует (режим биений) и нлпря— жение H l выходе второго t(3Hз33вогo детектора 7 близко к нули, поэтому уровень сигнллл нл выходе элемента 11 совпадений и напряжение на связанном ним входе триггера 15 соответствуют логическому нулю, л на другом его входе, соединенном с выходом иннерторя 16, — логической единице.

При этом выходное напряжение триг— ! ера 15 соответствует логической единице, и импульсы с выходя генерато— ра 17 через ключ 14 поступают на формирователь 13 ступенчатого напряжения, выходным напряжением которого 20 производится изменение частоты авгогенератора 20 н сторону уменьшения начальной расстройки, т.е. н системе ФАПЧ имеет место режим поиска. Кроме того, низким выходным напряжением формиронателя 12 коммутатор 19 заперт, и система стабилизации уровня сигнала промежуточной частоты (Епч ) разомкнута. При до— стижении н системе ФАПЧ режима син- 3О хронизации подстряиняемого генератора 2 относительно Гэт с элла33ным сдвигом (плюс либо минус F„„ ) на выходе формирователя 12 появляется сигнал, соответствующий логической единице, коммутатор I 9 открывается уровня выходного сигнала смесителя

18

I р 3ботают н Обычном порядке. Прп этом ftарлметр ряссогллсонлния по кольцу ФАПЧ н процессе подстройки час тоты в некоторых (!неделях меняется, Однако, тлк кяк хлрлктеристика нтОрого флзовОго детектора 7 близка к косинусоидлльной, эти изменения ма3 о сказывактся на значении выходного напряжения и он при этом работае" как амплитудный.

Данное техническое решенре позволяет и значительной степени уменьшить зависимость начальной фазы выходного сигнала подстраиваемого генератора и сигнала промежуточной частоты от изменений уровней входных сигналон смесителя, что существенно повышает точность переноса информации, носителем которой является фаза сигнала, на промежуточную частоту и тем самым расширить область применения предлагаемого преобразователя в фазометрических устройствах и фазовых радиотехнических системах. Так н динамическом диапазоне входных сигналов смесителя 6 дБ и при изменениях их частоты, достигающих 1OZ значения

F, вариации начальной фазы выходных сигналов подстраиваемого генератора и смесителя были уменьшены более чем на порядок. Дополнительный выигрыш здесь получен также благодаря увеличению допустимого значения петлевого усиления системы ФАПЧ в условиях значительно меньших изменений уровня сигналл на выходе смесиИзмерительный преобразователь с фа зоной автоподс тройкой - по авт. св .

11! 798623, отличающийся тем, что, с целью повьппенйя точно".ти преобразования, в него введены элемент сравнения и коммутатор так, что один вход элемента сравненМя подключен к выходу второго фильтра нижних частот, другой образует вход эталонного напряжения устройства, а выход соединен с сигнальным входом коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу формирователя, а выход соединен с дополнительным входом подстраиваемого генератора.