Управляемый фазовращатель

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение быстродейстия фазовращателя для того управляемый фазовращатель содержит блок 1 сдвига фазы на 90°, управляемые делители 2 и 3 напряжения, сумматоры 4 и 5, квадраторы 6 и 7, источник 8 опорного нэрряжения и инвертор 9. 1 табл., 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (52)ю G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К РВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776004/21 (22) 02.01.90 (46) 23.03.92. Бал. М 11 (71) Таганрогский научно -исследовательский институт связи (72) И.Г.Дорух (53) 621.317,77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

bh 907460, кл. 6 01 R 25/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1402962, кл. G 01 R 25/00, 1986.!

Ы 1721536 А1

2 (54) УПРАВЛЯЕМЫЙ ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения — повышение быстродейстия фазовращателя для того управляемый фазовращатель содержит блок 1 сдвига фазы на 90, управляемые делители 2 и 3 напряжения, сумматоры 4 и

5, квадраторы 6 и 7, источник 8 опорного напряжения и инвертор 9. 1 табл., 2 ил.

1721536

Изобретение относится к измеритель« ной технике и может быть использовано при построении измерительных преобразовате; лей, где необходимо прецизионное управление фазой синусаидальнога сигнала.

Известен управляемый фазовращатель, содержащий два цифроаналоговых преобразователя, блок сдвига фазы на 90О, сумматор, преобразователь напряжение— частота, блок управления реверсом, реверсивный счетчик импульсов, дешифратор и вычитающий регистр, в котором вход фазовращателя соединен непосредственно с аналоговым входом первого и через блок сдвига фаз на 90Π— с аналоговым входом второго цифроаналогового преобразователя, управляющий вход фазовращателя через преобразователь напряжение — частота соединен с первым входом блока управления реверсом; второй вход которого соединен с выходом дешифратора, а выход — с входом реверсивного счетчика импульсов, выход реверсивного счетчика импульсов соединен непосредственна с входом дешифратора и с цифровым входом первого цифроаналогового преобразователя, а через вычитающий регистр — с цифровым входом второго цифроаналогового преобразователя, первый и второй входы сумматора соединены с выходами соответственно первого и второго цифроаналоговых преобразователей, а выход- с выходом фазавращателя.

Недостатком этого .фазовращателя является низкая точность, обусловленная погрешностью формирования коэффициентов, пропорциональных s!n pи cos p, где ртребуемый угол сдвига фазы.

Кроме того, низкое быстродействие обусловлено инерционностью преобразователя напряжение — частота и реверсивного счетчика импульсов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является управляющий фазавращатель, содержащий два управляемых делителя напряжения, блок сдвига фазы на 90О, сумматор, блок сравнения и инвертор, в котором сигнальный вход соединен непосредственно с первым входам блока cpGDHBHNA и с сигнальным входом первого.управляемого делителя напряжения, а через блок сдвига фазы на

90 — с сйгнальным входом второго управляемого делителя напряжения, управля ащие входы первого и второго управляемых делителей напряжения соединены соответст-. венно с управляющим входом фазовращателя и выходом блока сравнения, а выходы — соответственно с первым и . вторым входами сумматора, соединенного своим выходам непосредственно с вторым входом блока сравнения и первым выходом фазовращателя, а через инвертор — с вторым выходом фазовращателя.

Недостатком известного фазовращателя является. низкое быстродействие, обусловленное инерционностью блока сравнения.

Целью изобретения является повышение быстродействия фазовращателя, Поставленная цель достигается тем, что в известный управляемый фазовращатель, содержащий два управляемых делителя напряжения, блок сдвига фазы на 90О, первый

10 сумматор и инвертор, в котором сигнальный вход соединен непосредственно с сигнальным входом первого, а через блок сдвига фазы на 90 — с сигнальным входом второго ля напряжения соединен с управляющим, входом фазавращателя, а выход — с первым входом первого сумматора, второй .вход первого сумматора соединен с выходом вто.рого управляемого делителя напряжения, а выход- непосредственно с первым, а через инвертар — с вторым выходами фазовращателя, введены источник опорного напряжения, второй сумматор и два квадратора, при этом первый (прямай) вход второго сумма30 тора соединен с выходом источника опорного напряжения, второй (инверсный) вход- с выходом первого квадратора, соединенного своим входом с управляющим:входом фазовращателя, третий (инверсный} вход — с выходом второго квадратара, а выход - с четвертым (прямым) входам, с входом второго квадратора и с управляющим входом второго управляемого делителя напряжения.

На фиг. 1 представлена структурная схема фазовращателя, на фиг, 2 — графики зависимости управляющего напряжения Оулу

or требуемого угла р сдвига фазы.

Управляемый фазовращатель содержит блок 1 сдвига фазы на 90О, управляемые делители 2 и 3 напряжения, сумматоры 4 и

5, квадраторы 6 и 7, источник 8 опорного напряжения и инвертар 9. Сигнальный вход

50 фазовращателя соединен непосредственно с сигнальным входом делителя 2, а через блок 1 — с сигнальным входом делителя 3.

Управляющий вход фазавращателя соединен непосредственно с управляющим вхадом делителя 2, а через квадратар 6 . — с вторым (инверсным) входом сумматора 5, первый (прямой) вход которого соединен с выходом источника 8, третий (инверсный) вход — с выходом квадратара 7, а выход — с четвертым (прямым) входам, с входом квадуправляемого делителя напряжения, управ20 лиощий вход второго управляемого делите1721536 ратора 7 и с управляющим входом делителя

3. Первый и второй входы сумматора 4 соединены с выходами делителей 2 и 3 соответственно, а выход непосредственно — с первым, а через инвертор 9 — с вторым выходом фазовращателя, Принцип действия управляемого фазовращателя основан на реализации известного управления

Оп sin (в t+ у) = Оп sin u t cos p+

+ U> cos в t sin p, (1) где 00 и N — амплитуда и круговая частота сдвигаемого по фазе сигнала;

t — текущее время; р- требуемый угол сдвига фазы, Для реализации управления (1) необходимо входной гармонический сигнал U1(t) =

= 00 sin в t сдвинуть по фазе на 900, т.е. преобразовать в сигнал 02 (l) = Uo cos в t.

Эту операцию выполняет блок 1.

Далее алгоритм требует соответствующего изменения амплитуды составляющих

U> (t) и U2 (t) в соответствии с косинусом и синусом угла о и последующего суммирования измененных по амплитуде составляющих. Функцию управляемого изменения амплитуд квадратурных составляющих выполняют делители 2 и 3, а функцию суммирования — сумматоры. Амплитуда составляющих должна изменяться в диапазоне 0 — Оо в соответствии с таблицей.

Управление фазовращателем ведется по одной из составляющих — косинусоидальной, т,е. напряжение Uynp управления, пропорциональное cos р, подается с управляющего входа фазовращателя на управляющий вход делителя 2. Напряжение, пропорциональное sin p, подается на управляющий вход делителя 3, Оно формируется из напряжения Uynp с помощью совокупности элементов из сумматора 5, квадраторов

6 и 7 и источника 8.

Это осуществляется следующим образом, Сигнал Оупр = Оупр.m со$ у, где Оупр.m— максимальный уровень управляющего сигнала, с управляющего входа фазовращателя поступает на вход квадратора 6. На выходе квадратора 6 формируется сигнал U6, пропорциональный квадрату поступающего на его вход сигнала

U6 = k6 Uynp = К6 Uynp.m со$ р, (2) где k6 — коэффициент передачи квадратора

6., Сигнал 06 поступает на второй (инверсный) вход сумматора 5, на первый (прямой) вход которого с выхода источника 8 поступает сигнал 08 постоянного уровня, определяемый равенством

U8 = k8 Uynp.m, (3) где k8 — постоянный коэффициент.

На выходе сумматора 5 формируется сигнал U5, поступающий на его четвертый

5 (прямой) вход, на вход квадратора 7 и на управляющий вход делителя 3.

На выходе квадратора 7 формируется сигнал U7, пропорциональный квадрату поступающего на его вход сигнала

10 07= k7 05 (4) где k7 — коэффициент передачи квадратора

7.

Сигнал 05 на выходе сумматора 5 определится как алгебраическая сумма (с учетом

15 того, что первый и четвертый. входы сумматора 5 прямые, а второй и третий — инверсные) сигналов, поступивших на его входы

05 = U8 06 07+ 05.

Полученное уравнение можно записать

20 в виде

07 = U8 06.

С учетом уравнений (4), (3) и (2) получим

2 2

k7 05 = k8 Uynp.m k6 Uynp m. COS P. (5)

Коэффициенты к6, k7 и k8 выбираются из

25 условия к6= k7= k8

Поэтому уравнение (5) можно записать в виде

05 = Uynp.m — Vy p.m cos P =

2 .

30 = Uynp m (1 — cos у) = Uynp.m $1п

2 2 2 . 2 или

05 = Оупр,m $1п Р

Таким образом, на выходе сумматора 5 и на управляющем входе делителя 3 форми35 руется сигнал U5, пропорциональный cos p

В качестве делителей 2 и 3 целесообразно использовать аналоговые перемножители в интегральном исполнении, например перемножители типа 525ПС2Б, На них мож40 но производить четырехквадратное умножение сигналов. Эти перемножители реализуют функцию

U»„=k U,U„, где Ux, Uy — напряжения на входах умножи45 теля; .

k = 0,1 — коэффициент передачи.

Если на один из входов подавать квадратурные составляющие 0) (t) и 02 (t), а на

ДРУгой — напРЯжение УпРавлениЯ Оупр и 05, 50 то можно производить управляемое деление этих составляющих с хорошей линейностью и в широком диапазоне.

Напряжение управления при этом должно изменяться в пределах + Оу,р п, что

55 соответствует диапазону изменения фазового сдвига р О... 1800. На фиг, 2 (график 1) приведена зависимость Uynp, = f (pj с учетом уровней + +Uynp.m = + 10Â. KBK видно из графика 1, для получения граничных фазовых

1721536 Амплитуда составляющей

Угол сдвига азы„г ад.

90 — 90

+ 180

0

Uo сдвигов 0 и 180отребуются конечные управляющие воздействия 10 и -10 В, т.е. в этих случаях на выход делителя 2 проходит составляющая входного синусоидального сигнала Ut (t) беэ изменения амплитуды с соответствующим знаком, а квадратурная составляющая Uz(t) на выход делителя 3 не проходит.

Для получения фазовых сдвигов р в диапазоне от 0 до -180 необходимо сигнал с выхода сумматора 4 проинвертировать. Эту операцию осуществляет инвертор 9, При указанном диапазоне изменения фазового сдвига напряжение управления должно . изменяться в пределах от -10 до 10 В. Зависимость Uypp, = f (р) для этого случая приведена на фиг. 2 (график 2).

В известном фазовращателе формирование квадратурной составляющей управляющего сигнала осуществляется с помощью блока сравнения, включающего инерционные элементы, поэтому требуемое значение этой составляющей при изменении управляющего сигнала устанавливается с задержкой, обусловленной инерционностью блока сравнения. В фазовращателе формирование квадратурной составляющей управляющего сигнала осуществляется безынерционными элементами, поэтому сигнал на выходе фазовращателя устанавливается практически мгновенно. Это суще1 ственно повышает быстродействие фзэовра щател я.

Ф о р мул а и зоб рете н и я

Управляемый фазовращатель, содержа5 щий два управляемых делителя напряжения, блок сдвига фазы на 90О, первый сумматор и инвертор, сигнальный вход устройства соединен с входами первого управляемого делителя напряжения и блока

10 сдвига фазы на 90О, выход которого соединен с входом второго управляемого делителя напряжения, управляющий вход первого управляемого делителя напряжения соединен с управляющим входом устройства, а.

16 выход — с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом второго управляемого делителя напряжения, а выход соединен с первым выходом устройства и инвертором, выход

20 которого является вторым выходом устройства, о т л и ч ". ю шийся тем, что, с целью . повышения быстродействия, в него введены источник опорного напряжения. второй сумматор и два квадратора, при.этом пер-.

25 вый вход второго сумматора соединен с выходом источника опорного напряжения, второй — с выходом первого квадратора, соединенного своим входом с управляющим входом устройства, третий — e выходом вто30 рого квадратора, а выход — с четвертым вхо-. дом, с входом второго квадратора и с управляющим входам второго управляемого делителя напряжения.

1721536

Составитель И.Дорух

Редактор Л.Гратилло Техред М,Моргентал Корректор С.Шевкун

Заказ 950 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета rio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 . Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101