Широкополосный цифровой фазометр

 

Использование: фазоизмерительная техника, измерение разности фаз двух гармонических сигналов в широком диапазоне амплитуд. Сущность изобретения: устройство содержит преобразовательные блоки 1, 11, усилители-ограничители 2, 12, низкочастотный фазометр 3, фазовый детектор 4, ключи 5, 14, 15, формирователь 6 коротких импульсов, переключатели 7. 8, усилитель с АРУ 9. триггеры 10, 16, схему 13 фиксации максимальной амплитуды, гетеродин 17, блок 18 переключения диапазонов, регистр 19, счетчики 20, 24, делитель 21 с переменным коэффициентом деления, опорный генератор 22, сумматор 23. ЦАП 25, дешифратор 26. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАПИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4838705/21 (22} 22.05.90 (46) 07.07,92. 6еп. М 25 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) А.И.Воронков и В.В.Гришаев

{53) 621.317.772 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И. 661669, кл. G 01 8 25/00, 18.09.89. (54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ЦИФРОВОЙ

ФАЗОМЕТР (57) Использование: фазоизмерительная техника, измерение разности фаз двух гар. Я 174б325 À1 монических сигналов в широком диапазоне амплитуд. Сущность изобретения: устройство содержит преобразовательные блоки 1, 11, усилители-ограничители 2, 12, низкочастотный фазометр 3, фазовый детектор 4, ключи 5, 14, 15, формирователь 6 коротких импульсов, переключатели 7, 8, усилитель с

APY 9, триггеры 10, 16, схему 13 фиксации максимальной амплитуды. гетеродин 17, блок 18 переключения диапазонов, регистр

19, счетчики 20, 24, делитель 21 с переменным коэффициентом деления, опор- . ный генератор 22, сумматор 23. ЦАП 25, дешифратор 26. 2 ил.

1746325

Изобретение относится к фазоизмери- 17 с помощью блока 18 переключения диательной технике и предназначено для раба- пазонов на следующий диапазон. Кроме таты в широком диапазоне амплитуд, го, выходной код второго счетчика 24 через

Целью изобретения является повыше- дешифратор 26 поступает на ДПКД 21 и ние быстродействия при увеличение надеж- 5 приводит к изменению коэффициента делености в работе фазометра путем ния ДПКД таким образом. чтобы скорости сокращения времени и устранения ложной перестройки частоты гетеродина внутри настройки на частоту входного сигнала. каждого из диапазонов по возможности

На фиг. 1 представлена блок-схема ши- меньше отличались одна от другой, рокополосного цифрового фазометра; на 10 В процессе перестройки частоты гетефиг. 2 — структура схемы фиксации макси- родина в диапазоне рабочих частот фазомальной амплитуды. метра на выходах преобразовательных

Устройство содержит преобразователь- блоков посредством фильтрации выделяютный блок 1, усилитель-ограничитель 2, низ- ся сигналы с частотой кочдстотный фазометр 3, фазовый детектор 15 Ьч = птвх rnfrer < for, (ФД) 4, второй ключ 5, формирователь 6 где for — частота опорного генератора, коротких импульсов, переключатели 7 и 8, Сигналы промежуточной частоты с усилитель 9 с автоматической регулировкой выходов преобразователей через усиусиления (АРУ), триггер 10, преобразова- лители-ограничители подаются на входы тельный блок 11, усилитель-ограничитель 20 низкочастотного цифрового фазометра, 12, схему 13 фиксации максимальной амп- обеспечивающего измерение разности фаз литуды, первый и третий ключи 14 и 15, между этими сигналами и отображение витриггер 16, гетеродин 17, блок 18 переклю- зуальной информации на цифровом индикачения диапазонов, регистр 19, счетчик 20, торном устройстве. Фазометр построен с делитель 21 с переменным коэффициентом 25 использованием преобразования фаза — инделения (ДПКД), опорный генератор 22, тервал времени — код. сумматор 23, счетчик 24, ЦАП 25, дешифра- С помощью первого переключателя 7 тор 26. осуществляется выбор канала, в котором с о

Схема фиксации (фиг,2) содержит амп- помощью схемы 13 фиксации максимальной литудный детектор 27, компаратор 28, уп- 30 амплитуды производится эапоминаниемакравляемый делитель 29 напряжения, АЦП симального значения из всех значений амп30, регистр 31, ЦАП 32. литуд сигнала,. поступающих на вход схемы

Фазометр работает следующим обра- фиксации. При появлении сигнала на входе схемы фиксации в ней производится запоПри подаче команды "Пуск" формирова- 35 минание его амплитуды, а на выходе выратель 6 коротких импульсов вырабатывает батывается короткий импульс, при импульс, который устанавливает в состоя- поступлении которого на установочный ние "0" счетчики 20 и 24, регистр 19, пере- вход регистра 19 производится запись кода водит в состояние "1" первый триггер 10 и в с информационного выхода второго счетчисостояние "0" второй триггер 16. При этом 40 ка, соответствующая номеру диапазона напряжение прямого выхода первого триг- гетеродина. На амплитуды сигнала с амплигера открывает первый ключ 14, а с инверс- тудой, меньшей чем уже зафиксированная ного закрывает второй ключ 5, Третий ключ амплитуда, схема фиксации не реагирует.

15 закрыт напряжением второго триггера, При поступлении сигнала с большей амплиИмпульсы с выхода опорного генератора 22 45 тудой схема фиксации зафиксирует это значерез ДПКД21 и открытый ключ 14 поступа- чение и выдаст разрешение на запись в ют на первый счетчик 20. Выходной код регистр кода, соответствующегономерудисчетчика с помощью ЦАП 25 преобразуется апазона, в котором этот сигнал появится. По в линейно-нарастающее напряжение, ко- окончании перестройки частоты гетеродина торое через сумматор 23 подается в цепь 50 во всем частотном диапазоне фазометра на управления частотой гетеродина 17 и обес- сигнальном выходе второго счетчика 24 попечивает перестройку его частоты внутри является импульс переполнения, с подиапазона. Выходстаршегоразряда перво- мощью которого производится запись в го счетчика 20 соединен с входом второго счетчик параллельного кода с информацисчетчика 24. Выходной код второго счетчика 55 онного выхода регистра 19. При этом блок подается на блок 18 переключения.диапазо- 18 переключения диапазонов переключает нов. При переполнении первого счетчика 20 гетеродин 17 на диапазон, в котором зафиксигнал его старшего разряда приводит к сировано наибольшее значение амплитуды. изменению кода на выходе второго счетчи- сигнала на выходе преобразовательного ка 24 и к переключению частоты гетеродина блока. Одновременно импульс переполне1746325 ния переключает второй триггер 16, и третий ключ 15 переходит в открытое состояние. Дальнейшая перестройка частоты гетеродина в установленном диапазоне продолжается до тех пор, пока на выходе преобразовательного блока не появляется сигнал промежуточной частоты с ранее зафиксированным значением амплитуды. На выходе схемы фиксации максимальной амплитуды формируется короткий импульс, который через открытый ключ 15 переключает первый триггер 10. При этом первый ключ

14 закрывается, в результате чего прекращается процесс перестройки частоты гетеродина. Одновременно второй ключ 5 открывается и выход ФД 4 подключается через сумматор 23 к входу управления частотой гетеродина. В замкнутом таким образом кольце ФАПЧ происходит захват на частоте Ьч = 4ч - frex = for, Для обеспечения динамического диапазона работы фазометра по амплитуде входного сигнала сигнал промежуточной частоты нормируется на входе ФД с помощью усилителя 9 с АРУ, Переключатель 8 позволяет выбрать канал, по сигналу промежуточной частоты которого производится захват ФАПЧ.

Схема фиксации максимальной амплитуды работает следующим образом.

В исходном состоянии (фиг,2), при отсутствии сигнала на входе схемы фиксации, с выхода амплитудного детектора (АД) на вход АЦП и один иэ входов компаратора поступает нулевой потенциал. Регистр обнулен импульсом обнуления по входу с6роса. Соответственно, нулевой потенциал с выхода ЦАП через управляемый делитель напряжения (УДН) поступает на второй вход компаратора. На выходе компаратора устанавливается нулевой потенциал, запрещающий запись в регистр и устанавливающий такое значение коэффициента деления

УДН, при котором коэффициент передачи с выхода АД на второй вход компаратора равен единице. При появлении на входе схемы фиксации сигнала промежуточной частоты он поступает на АД. Продетектированный сигнал приводит к установлению "1" на выходе компаратора, При этом коэффициент деления УДН устанавливается несколько меньшим (на 10-20 j), Одновременно производится запись кода в регистр и на втором выходе компаратора устанавливается напряжение, несколько превышающее напряжение на его первом входе, Компаратор возвращается в нулевое состояние, При этом запрещается запись кода в регистр, а коэффициент деления УДН восстанавливается до значения, при котором напряжения на входе компаратора равны, 10

55 диапазонов становится значительным (для фазометра разработанного авторами

fex = 5-2000 МГц, N = 10) и время настройки сокращается практически вдвое.

Увеличение надежности настройки фазометра заключается в следующем.

В процессе перестройки частоты гетеродина с выхода преобразовательного блока выбранного канала на вход ФД, кроме основного сигнала промежуточной частоты

1пч = fex жгет for, поступают также параэитные компоненты преобразования пч = П ех mfrer ог

Поскольку в известном фазометре кольцо

ФАПЧ замкнуто постоянно, то в процессе перестройки частоты гетеродина возможны захваты системы ФАПЧ на этих паразитных компонентах. При этом в некоторых пределах изменения напряжения ЦАП частота гетеродина не изменяется за счет компен-. сирующего действия выходного напряжения ФД. При некотором значении напряжения ЦАП система ФАПЧ выходит из захвата, Компенсирующее напряжение ФД исчезает и частота гетеродина скачком изменяется до величины, соответствующей величине управляющего напряжения ЦАП, Если частота входного сигнала находится в зоне этого скачка, то информация о наличии этой частоты не зафиксирована системой автопоиска и происходит ложная настройка частоты гетеродина по одному из паразитных компонентов преобразования. В предлагаемом варианте фазометра этот эффект исключен, поскольку цепь ФАПЧ замыкается лишь после того. как с помощью системы автопоиска осуществлена грубая настройка частоты гетеродина на входную частоту, т.е. когда система ФАПЧ введена в зону захвата.

Формула изобретения

Широкополосный цифровой фазометр, содержащий два преобразовательных блока, первые входы которых являются сигнальными входами фазометра, вторые входы преобразовательных блоков объедииены и подключены к выходу гетеродина, а выходы преобразовательных блоков подключены к входам низкочастотного фазометра через усилители-ограничители, кроме

Таким образом, в отличии от известного, где время от пуска до настройки гетеродина на входную частоту равно, в худшем случае, времени двух циклов перестройки

5 частоты гетеродина во всем диапазоне частот фазометра, в предлагаемом фазометре это время равно сумме времен перестройки одного цикла одного диапазона. При работе фаэометра в широкой полосе частот число

1746325

Составитель С. Чернякова

Редактор Н. Бобкова Техред М.Моргентал Корректор Л. Бескид

Заказ. 23S3 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 того, выходы преобразовательных блоков соединены соответственно с первыми и вто- рыми входами переключателей. выход первого переключателя соединен с сигнальным входом схемы фиксации максимальной амплитуды, выход которой соединен с установочным входом регистра, выход второго переключателя через усилитель с автоматической регулировкой усиления соединен с одним иэ входов фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, подключенного также к сигнальному входу делителя .с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен .с сигнальным входом первого ключа, выход которого соединен с сигнальным входом первого счетчика, а вход управления первого ключа соединен с прямым выходом первого триггера S-вход которого соединен с выходом формирователя коротких импульсов, вход которого является третьим входом фазометра, выход формирователя подключен также к входам сброса схемы фиксации максимальной амплитуды, первого и второго счетчиков и регистра, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика, сигнальный вход которого подключен к сигнальному, выходу первого счетчика, информационный выход которого соединен с информационным входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход сумматора подключен к входу управления частотой гетеродина, вход переключения диапазонов которого соединен с выходом блока переключения диапазонов, информационный вход которого соединен с

5 информационным выходом второго счетчика и информационным входом дешифратора, информационный выход которого подключен к информационному входу делителя с переменным коэффициентом деле10 ния, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия при увеличении надежности в работе фазометра за счет сокращения времени и устранения ложной настройки на частоту входного сигнала, до15 полнительно введены второй и третий ключи и второй триггер таким образом, что сигнальный вход второго ключа соединен с выходом фазового детектора, выход второго ключа подключен к второму входу суммато20 ра, а управляющий вход ключа соединен с инверсным выходом первого триггера, Rвход которого соединен с выходом третьего ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы фиксации, максимальной

25 амплитуды,,а управляющий вход третьего ключа соединен с выходом второго триггера, s-вход которого подключен к выходу формирователя коротких импульсов, а Rвход второго триггера соединен с сигналь30 ным выходом второго счетчика, который также соединен с его установочным входом, а информационный вход второго счетчика подключен к информационному выходу ре.гистра.