Способ фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах и устройство для его осуществления

 

Использование: радиотехника, радиоизмерительная техника, формирование синфазных электрических сигналов заданной частоты в пространственно размещенных пунктах. Сущность изобретения: устройство для осуществления способа фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах содержит в оконечном пункте фазовый детектор 1, образованный входным трансформатором 2, нелинейным элементом 3 и фильтром нижних частот (ФНЧ) 4, усилитель 5, элемент 6 согласования, трансформаторный элемент 7 связи, задающий генератор 8 сигнала частоты ω_o и линию 9 связи. Устройство в центральном пункте содержит управляемый элемент 10 задержки, трансформаторный элемент 11 связи, элемент 12 согласования, фазовый детектор 13, образованный входным трансформатором 14, нелинейным элементом 15 и ФНЧ 16, управляемый фазометр 17, ФНЧ 18, конденсатор 19, первый и второй запоминающие блоки 20 и 25, инвертор 21, первый и второй сумматоры 22 и 24, управляемый умножитель 23, блок 26 управления и переключаемый двухчастотный генератор 27. Измерения фазовых сдвигов выполняются на фиксированной низкой частоте, на которой достижимы значительно более высокие точностные характеристики измерения фазовых сдвигов. Для повышения точности введен двухтактный режим измерения фазовых сдвигов, вносимых линией связи и включенным последовательно с ней управляемым элементом задержки, позволяющим исключить методическую погрешность, обусловленную задержкой сигнала низкой фиксированной частоты при передаче его с оконечного пункта по линии связи в сторону центрального пункта. Устройство обеспечивает высокую точность фазирования при использовании одной линии связи. 2 с. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации, радионавигации, телеметрии и других областях, где необходимо формирование синфазных электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральной и периферийном пунктах, связанных между собой при помощи одной линии связи.

Известен способ фазирования, в соответствии с которым линия связи, соединяющая центральный и периферийный пункты, запитывается сигналами заданной частоты с обоих концов [1] Сигналы в ней проходят навстречу друг другу. Синфазные сигналы могут быть сформированы в любой точке пространства, соединяющей центральный и периферийный пункты. Для этого с линии снимаются сигналы, проходящие в противоположных направлениях, измеряется фазовый сдвиг между ними и один из сигналов сдвигается по фазе на угол, равный половинному значению измеренного фазового сдвига.

Недостатком данного способа является низкая точность формирования синфазных сигналов и неоднозначность фазировки, равной π. Низкая точность формирования синфазных сигналов обусловлена отражениями в линии связи и от несогласованных нагрузок, технологическими сложностями селекции сигналов, проходящих по линии в противоположных направлениях с минимальными фазовыми искажениями, погрешностями измерения и регулирования фазовых сдвигов в диапазоне рабочих частот. Неоднозначность фазировки обусловлена тем, что фазовые измерения ограничены значением 2π Следовательно, половинное значение фазового сдвига не может превышать π или π/2. При этом знак фазового сдвига может быть учтен только в двух квадратурах из четырех, что и приводит к неоднозначности. Кроме того, для реализации такого способа необходима дополнительная линия связи для запитки основной линии с обоих концов сигналом одной и той же частоты. Эта линия должна синхронизировать генераторы сигналов, запитывающие линию с обоих концов.

Наиболее близким к изобретению является способ фазирования электpических сигналов в пространственно разнесенных пунктах, соединениях фазируемой линией связи, заключающийся в том, что на оконечном пункте формируют сигнал с частотой ω_o и передают его по фазируемой линии связи на центральный пункт, где регулируют в фазируемой линии связи его время задержки усредненным сигналом ошибки, полученным в результате измерения фазовых сдвигов, а также в том, что формируют два вспомогательных сигнала, один из которых имеет частоту ω_o+Ω, а другой ω_o-Ω, где Ω<<ω_o- фиксированная частота [2] Однако этот способ обладает невысокой точностью, обусловленной необходимостью реализации двух замкнутых следящих систем, а также неоднозначностью фазирования, т. е. в пространственно разнесенных пунктах возможно формирование как синфазных сигналов, так и противофазных. Кроме того, для осуществления способа требуется наличие двух линий связи, работающих в разных режимах.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности фазирования при использовании только одной линии связи.

Для этого в способе фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах, соединенных фазируемой линией связи, заключающемся в том, что на оконечном пункте формируют сигнал с частотой ω_o и передают по фазируемой линии связи на центральный пункт, где регулируют в фазируемой линии связи его время задержки усредненным сигналом ошибки, полученным в результате измерения фазовых сдвигов, а также в том, что формируют два вспомогательных сигнала, один из которых имеет частоту ω_o-Ω, другой ω_o+Ω, где Ω<<ω_o- фиксированная частота, вспомогательные сигналы формируют на центральном пункте поочередно, один из вспомогательных сигналов, прошедший фазируемую линию связи, на оконечном пункте смешивают с сигналом с частотой, полученный сигнал с разностной частотой передают по фазируемой линии связи на центральный пункт, где и сравнивают по фазе с сигналом разностной частоты, полученным в результате смешения на центральном пункте сигнала с частотой сформированным на оконечном пункте и прошедшим фазируемую линию связи с тем же вспомогательным сигналом, результат сравнения по фазе, полученный на одном вспомогательном сигнале, сравнивают в дальнейшем по величине с результатом сравнения по фазе, полученным аналогичным образом на другом вспомогательном сигнале, получая при этом сигнал ошибки, который перед усреднением умножают на коэффициент, пропорциональный одной четвертой части от длительности периода T_o= сигнала с частотой ω_o, при этом при усреднении осуществляют суммирование с первоначально априорно установленным сигналом воздействия на фазируемую линию связи, а при достижении заданной точности усредненный суммарный сигнал ошибки запоминают, прекращают формирование вспомо- гательных сигналов, а сфазированные сигналы снимают с концов фазируемой линии связи.

Известно устройство для фазирования сигналов в пространственно разнесенных пунктах, содержащее в центральном пункте фазовый детектор, в промежуточном пункте два фазорегулируемых усилителя и два фазовых детектора, а также первую и вторую линии связи прямого канала, первую и вторую линии связи обратного канала и дополнительный канал связи [3] Первый фазорегулируемый усилитель содержит фазовращатель, соединенный с усилителем, и формирователь корректирующего сигнала, подключенный своим выходом к управляющему входу фазовращателя. Второй фазорегулируемый усилитель также содержит соединенные последовательно усилитель и фазовращатель. Входы фазового детектора центрального пункта подключены соответственно к входу первой линии связи прямого канала связи и выходу второй линии связи обратного канала связи, а выход соединен с входом дополнительной линии связи, в промежуточном пункте последовательно соединены фазорегулируемый усилитель и первый фазовый детектор, а также второй детектор и второй фазорегулируемый усилитель, информационный вход которого объединен с первым входом второго фазового детектора и подключен к выходу первой линии связи обратного канала, информационный вход первого фазорегулируемого усилителя объединен с вторым входом второго фазового детектора и подключен к выходу первой линии связи прямого канала связи, выходы первого и второго фазорегулируемых усилителей подсоединены соответственно к входам вторых линий связи первого и обратного каналов связи, выход дополнительного канала связи подсоединен с управляющему входу второго фазорегулируемого усилителя, а выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены через формирователь корректирующего сигнала к управляющему входу первого фазорегулируемого усилителя, а в оконечном пункте выход второй линии связи прямого канала связи соединен с входом первой линии связи обратного канала, причем первый вход фазового детектора центрального пункта и вход первой линии связи обратного канала являются входом и выходом устройства.

Недостатками этого устройства являются низкая точность формирования синфазных сигналов в разнесенных пунктах из-за наличия трех независимых замкнутых следящих систем, неоднозначность фазировки сигналов с погрешностью до π, а также необходимость для реализации устройства пяти независимых линий связи.

Наиболее близким к изобретению является устройство фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах, содержащее линию связи, а также источник вспомогательного сигнала, на оконечном пункте задающий генератор сигнала частоты ω_o и фазовый детектор, на центральном пункте управляемый фазовращатель, подключенный к линии связи, фазовый детектор и элемент сравнения, один выход которого подключен к выходу фазового детектора [2] Недостатками данного устройства являются необходимость наличия трех линий связи для синхронизации, а также невысокая точность фазирования из-за собственных погрешностей блоков, входящих в состав этого устройства.

Технический результат изобретения заключается в повышении точности фазирования при использовании только одной линии связи.

Для этого в устройстве фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах, содержащем линию связи, а также источник вспомогательного сигнала, на оконечном пункте задающий генератор сигнала частоты ω_o и фазовый детектор, на центральном пункте управляемый фазовращатель, подключенный к линии связи, фазовый детектор и элемент сравнения, один вход которого подключен к выходу фазового детектора, линия связи выполнена двухпроводной, каждый из фазовых детекторов выполнен содержащим входной трансформатор и последовательно соединенные нелинейный элемент, подключенный к вторичной обмотке входного трансформатора, и фильтр нижних частот, источник вспомогательного сигнала включен на центральном пункте и выполнен в виде переключаемого двухчастотного генератора, имеющего сигналы с частотами ω_o-Ω и ω_o+Ω, а также введены: на оконечном пункте усилитель, элемент согласования и трансформаторный элемент связи, один выходной вывод усилителя подключен к первому проводу двухпроводной линии связи через последовательно соединенные элемент согласования, вторичную обмотку трансформаторного элемента связи, первичная обмотка которого подключена к выходу задающего генератора сигнала частоты ω_o, другой выходной вывод усилителя подключен через первичную обмотку входного трансформатора фазового детектора к второму проводу двухпроводной линии связи, на центральном пункте последовательно соединенные запоминающий блок, информационный вход которого подключен к выходу элемента сравнения, выполненного в виде управляемого фазометра, первый сумматор, управляемый умножитель, второй вход которого является входом сигнала пропорционального 1/4 длительности периода сигнала частоты ω_o, второй сумматор и второй запоминающий блок, выход которого подключен к управляющему входу управляемого фазовращателя, выполненного в виде управляемого элемента задержки, и второму входу второго сумматора, инвертор, включенный между выходом управляемого фазометра и другим входом первого сумматора, трансформаторный элемент связи, первичная обмотка которого подключена к выходу переключаемого двухчастотного генератора, элемент согласования, конденсатор, фильтр низких частот и блок управления, выход управляемой линии задержки подключен к общей шине через последовательно соединенные вторичную обмотку трансформаторного элемента связи, элемент согласования, первичную обмотку входного трансформатора фазового детектора, и конденсатор, входы фильтра низких частот подключены к выводам конденсатора, а выход к другому входу управляемого фазометра, второй провод двухпроводной линии связи соединен с общей шиной, первый, второй, третий и четвертый выходы блока управления подключены к входам разpешения управляемого фазометра, первого запоминающего блока, управляемого умножителя и второго запоминающего блока соответственно, выход сигнала тактового переключения блока управления подключен к управляющему входу переключаемого двухчастотного генератора, а первый и второй входы его подключены соответственно к выходу умножителя и выходу "конец преобразования" управляемого фазометра, при этом блок управления выполнен формирующим на выходе сигнала тактового переключения сигнал, обеспечивающий переключение частот переключаемого двухчастотного генератора, после чего формирующим на первом выходе сигнал для разрешения работы управляемого фазометра, после получения на первом входе сигнала формирующим на втором выходе сигнал разрешения работы первого запоминающего блока, на следующем такте работы формирующим сигнал на третьем выходе, разрешающим запись информации в умножителе, сравнивающим сигнал на втором входе с эталонным значением и формирующим на четвертом выходе сигнал разрешения для второго запоминающего элемента, а также формирующим на четвертом выходе записи во второй запоминающий блок сигнала начальной установки времени задержки управляемой линии задержки.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема устройства фазирования; на фиг. 2 структурная электрическая схема блока управления устройства фазирования; на фиг. 3 эпюры напряжений на выходах соответствующих элементов, входящих в состав блока управления устройства фазирования, поясняющие его работу; на фиг. 4 структурная электрическая схема, иллюстрирующая выполнение управляемой линии задержки устройства фазирования; на фиг. 5 структурная электрическая схема задающего генератора вспомогательных сигналов.

Устройство фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах содержит в оконечном пункте: фазовый детектор 1, образованный входным трансформатором 2, нелинейным элементом 3 и фильтром нижних частот (ФНЧ) 4, усилитель 5, элемент 6 согласования, трансформаторный элемент 7 связи, задающий генератор 8 сигнала частоты ω_o и линию 9 связи, соединяющую оконечный и центральный пункты, в центральном пункте: управляемый элемент 10 задержки, трансформаторный элемент 11 связи, элемент 12 согласования, фазовый детектор 13, образованный входным трансформатором 14, нелинейным элементом 15 и ФНЧ 16, управляемый фазометр 17, ФНЧ 18, конденсатор 19, первый и второй запоминающие блоки 20 и 25, инвертор 21, первый и второй сумматоры 22 и 23, управляемый умножитель 24, второй сумматор 24, блок 26 управления и переключаемый двухчастотный генератор 27.

Блок 26 управления содержит кнопку 28 "Пуск", задатчик 29 цифрового кода допускового значения поправки, первый триггер 30, блок 31 сравнения цифровых кодов, первый ждущий мультивибратор 32, первый инвертор 33, второй 34, третий 35, четвертый 36 и пятый 37 ждущие мультивибраторы, элемент ИЛИ 38, первый и второй элементы совпадения 39 и 40, шестой 41 и седьмой 42 ждущие мультивибраторы, электронный коммутатор 43, восьмой 44 и девятый 45 мультивибраторы, второй инвертор 46, второй 47 и третий 48 триггеры. Управляемый элемент 10 задержки содержит отрезки двухпроводной или коаксиальной линий 49, длины которых соотносятся так же, как весовые соотношения между разрядами кода, используемого для управления, и коммутатора 50.

Переключаемый двухчастотный генератор 27 содержит генераторы 51 и 52 сигналов с частотами ω_o+Ω и ω_o-Ω соответственно и коммутатор 53.

Сущность изобретения заключается в следующем.

На оконечном пункте формируется сигнал заданной частоты U_y U_ym cosω_ot. После прохождения через фазируемую линию связи этот сигнал на центральном пункте приобретает вид: U_y' U_ym' cos [ω_ot -ω_o (τ_л+τ_p)] где τ_л- время задержки сигнала в линии связи; τ_p- начальное время задержки, вносимое управляемым элементом задержки.

На вход управляемого элемента задержки, расположенного в центральном пункте, в первом такте подается сигнал с частотой ω_o+Ω U_в U_вmcos(ω_o+Ω)t.

Проходя через управляемый элемент задержки и включенную последовательно с ним линию связи в сторону оконечного пункта, вспомогательный сигнал претерпевает изменения U_в' U'_вmcos[(ω_o+Ω)t -(ω_o+Ω)(τ_л+τ_p)] В результате смешивания этого сигнала с сигналом заданной частоты ω_o на нелинейном элементе выделяется сигнал разностной частоты Ω.

U_сму U_смуmсos[Ωt -(ω_o+Ω)(τ_л+τ_p)] Этот сигнал, полученный в оконечном пункте, усиливается, вновь направляется в линию связи и передается в сторону центрального пункта, при этом притерпевает изменения
U_сму' U_смуm'cos[Ω t-
-Ω(τ_л+τ_p)- (ω_o+Ω)(τ_л+τ_p)]
В дальнейшем этот сигнал используется для сравнения по фазе с сигналом той же частоты, полученным на центральном пункте в результате смещения сигнала заданной частоты U'_у вспомогательным сигналом частоты ω_o+Ω
U_смбл U_смблmcos[ Ωt+ω_o(τ_л+τ_p)]
В результате фиксируется относительное значение фазового сдвига
+ n₁= [ω_o(τ_л+τ_р)+ Ω (τ_л+τ_р)+ (ω_o+Ω)(τ_л+τ_р)] где n₁ целое число, кратное 2, т.е. n₁ 2,4,6, Полученное относительное значение фазового сдвига запоминается. После этого частота вспомогательного сигнала устанавливается равной
U_в U_вmcos(ω_o-Ω)t.

Проходя через управляемый элемент задержки и линию связи на оконечном пункте, вспомогательный сигнал приобретает вид
U_в' U_вm'cos[(ω_o-Ω)t- (ω_o-Ω) (τ_л-τ_p).

При смешивании этого сигнала со сформированным на оконечном пункте сигналом заданной частоты получается сигнал той же разностной частоты Ω
U_смуд U_смудmcos[Ωt+(ω_o-Ω) (τ_л+τ_p)]
Как и в предыдущем такте, этот сигнал усиливается и направляется от оконечного пункта в сторону центрального пункта. При прохождении этого пути сигнал разностной частоты претерпевает задержку
U_смуд' U_смудm'cos[Ωt- Ω(τ_л+τ_p)+(ω_o-Ω) (τ_л+τ_p)]
Этот сигнал также используется для сравнения по фазе с сигналом разностной частоты, полученной на центральном пункте в результате смешения сигнала заданной частоты ω_o с вспомогательным сигналом смещенной частоты ω_o-Ω
U_сму U_смуmcos[Ωt-ω_o(τ_л+τ_p)]
В результате фиксируется относительное значение фазового сдвига
+ n₂= [-ω_o(τ_л+τ_р)+ Ω (τ_л+τ_р)- (ω_o-Ω)(τ_л+τ_р)] где n₂ целое отрицательное число, кратное 2, n₂ -2, -4, -6,
Далее из запомненного относительного значения фазового сдвига, измеренного в первом такте, при превышении частоты вспомогательного сигнала над заданным значением частоты вычитается относительное значение фазового сдвига, полученное во втором такте измерений, при смещенном на 2Ω значении частоты вспомогательного сигнала
+ n₁-n₂=
[2ω_o(τ_л+τ_р)+(ω_o+Ω)(τ_л+τ_р)+ (ω_o-Ω)(τ_л+τ_р)]
Если ФЧХ включенных последовательно линии связи и управляемого элемента задержки линейна на интервале частот 2 в области несущей частоты ω_o, то
[(ω_o+Ω) (τ_л+τ_p) + (ω_o-Ω) (τ_л-τ_p)] 2 ω_o (τ_л+τ_p)
При этом
+ n₃= 4f_o(τ_л+τ_р) где n₃ 4,8,16,
Далее результат вычисления фазовых сдвигов, найденных по отношению к предельному значению 2π, умножается на 1/4 часть от длительности периода сигнала T_o=
ΔΝ T_o= τ_л+τ_р- или
ΔΝ τ_л+τ_р- nT_o
Таким образом, в результате проведения перечисленных выше действий определяется отличие (разность) суммарного значения задержки, вносимого на заданной частоте ω_o линией связи τ_л и управляемым элементом задержки τ_p от целого числа длительностей периода сигнала заданной частоты nT_о. Другими словами, определяется значение поправки ΔN, которую необходимо ввести для обеспечения синфазности сигналов в разнесенных пунктах пространства, при которой суммарная задержка линии и регулятора будут точно соответствовать произвольному, но целому числу периодов сигнала заданной частоты, т.е. τ_л+τ_p= nT_o.

Найденное значение поправки суммируется с первоначально установленным и запомненным воздействием N_p, которое управляет значением задержки устанавливаемым на управляемом элементе задержки τ_p.

Количество циклов, каждый из которых содержит два такта, выбирается исходя из заданной точности фазирования сигналов. При этом относительное значение разностного фазового сдвига Δϑ/2π либо значение поправки ΔN сравнивается с допусковым значением рассогласования относительного фазового сдвига Δϕ/ϕ_max либо поправки δN соответственно. Если значение поправки превышает допустимое значение рассогласования, то включается дополнительный цикл фазирования. При достижении состояния, при котором на заданной частоте ω_o значение поправки не превышает допустимое значение рассогласования, вспомогательный сигнал отключается, а откорректированное управляющее воздействие запоминается.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 8 формирует на оконечном пункте сигнал заданной частоты ω_o. Суммарное значение импедансов задающего генератора 8, выхода усилителя 5 и входного трансформатора 2 выбирается меньше волнового сопротивления линии 9 связи. Элемент 6 согласования, выполненный, например, в виде резистора, будучи включенным последовательно с вышеупомянутыми элементами позволяет с учетом внутреннего сопротивления подключаемого к выходу объекта установить суммарное значение сопротивления нагрузки равным волновому сопротивлению линии 9 связи и образовать тем самым в линии режим бегущих волн. В соответствии с соотношением импедансов часть мощности задающего генератора 8 выделяется на первичной обмотке входного трансформатора 2, незначительная часть на выходном сопротивлении усилителя 5 и на элементе 6 согласования, но наибольшая часть мощности задающего генератора 8 передается в линию 9 связи. В то же время сигнал переключаемого двухчастотного генератора 27, идущий от центрального пункта к оконечному, выделяется на первичной обмотке входного трансформатора 2 совместно с сигналом задающего генератора 8. Входной трансформатор 2 предназначен для согласования режимов нелинейного элемента с уровнями смешиваемых сигналов (вывода рабочей точки на квадратичный участок) и развязки. На нелинейном элементе 3, который в простейшем случае представляет собой последовательное соединение полупроводникового диода и резистора, выделяется сигнал разностной частоты ω_o, сигналы комбинационных частот. Фильтр 4 нижних частот предназначен для подавления комбинационных частот, лежащих за пределом его полосы прозрачности, и выделения разностной частоты ω_o. Сигналы этой частоты Ω усиливаются по уровню и мощности усилителем 5 и передаются в линию 9 связи так же, как и сигнал задающего генератора 8. Оба эти сигнала проходят через линию 9 связи, распространяясь к центральному пункту со стороны оконечного пункта. На центральном пункте оба сигнала проходят через управляемый элемент задержки 10 и разделяются по цепям, попадая в цепь из последовательно соединенных первичной обмотки трансформаторного элемента связи и элемента 12 согласования, выполненного, например, в виде резистора, первичной обмотки входного трансформатора 14 и соединенных последовательно конденсатора 19 и фильтра 18 нижних частот. Емкость конденсатора 19 выбрана таким образом, что для высоких частот ω_o он представляет собой бесконечно малое сопротивление, а на разностной частоте Ω его сопротивление близко к бесконечности и не рассогласовывает входной импеданс фильтра 18 нижних частот. Поэтому сигнал низкой частоты Ω практически не выделяется на трансформаторе 14 и полностью падает на входном импедансе фильтра 18 нижних частот. В то же время сигнал задающего генератора 8 не выделяется на конденсаторе 19, а попадает на первичную обмотку входного трансформатора 14. Этот трансформатор и подключенные к нему нелинейный элемент 15 и фильтр 16 нижних частот полностью аналогичны блокам 2, 3 и 4, установленным на оконечном пункте, и выполняют аналогичные функции перемножения сигналов задающего генератора 8 и переключаемого двухчастотного генератора 27, а также выделения сигнала разностной частоты Ω
Суммарное значение импедансов блоков 7, 12, 14 и 19 соответствуют волновому сопротивлению управляемого элемента задержки, от оконечного пункта к центральному. Выделенные таким образом на идентичных фильтрах 16 и 18 нижних частот сигналы фиксированной разностной частоты Ω поступают на входы управляемого фазометра 17. Управляемый фазометр 17 запускается сигналами, поступающими от восьмого ждущего мультивибратора 44, являющегося составной частью блока 26 управления. Этот импульс формируется через некоторый интервал времени, определяемый вторым и третьим ждущими мультивибраторами 34 и 35, после срабатывания первого триггера 30, переключающего значения вспомогательных частот переключаемого двухчастотного генератора 27. Интервал времени, формируемый вторым и третьим ждущими мультивибраторами 34 и 35, превышает наибольшую из длительностей переходных процессов, возникающих в переключаемом двухчастотном генераторе 27 при переключении частоты или включении питающего напряжения, в фильтрах 4, 16 и 18 нижних частот в сумме с удвоенным значением времени задержки сигналов в линии 9 связи. Поэтому управляемый фазометр 17 начинает процесс измерения фазовых сдвигов после завершения переходных процессов во всех элементах схемы устройства, отличающихся инерционностью или большим временем запаздывания сигналов.

При этом в зависимости от состояния первого триггера 30 импульс, сформированный первым ждущим мультивибратором 32, проходя через элементы совпадений 40 или 39, попадает на первый запоминающий блок 20 либо на управляющий умножитель 23. Первый триггер 30 управляет значением частоты переключаемого двухчастотного генератора 27. При включении устройства или при нажатии кнопки 28 "Пуск" на входе второго триггера 47 формируется отрицательный перепад, который устанавливает второй триггер 47 в нулевое состояние. Второй триггер 47 локализует дребезг контактов кнопки "Пуск" и препятствует любому воздействию на блок 26 управления до завершения процесса уравновешивания. Фронтом перепада, снимаемым с инверсного выхода второго триггера 47, запускается девятый мультивибратор 45. Выходной импульс этого мультивибратора через второй инвертор 46 обнуляет первый триггер 30 и, воздействуя на вход предустановки второго запоминающего блока 25, осуществляет начальную установку кода управления управляемого элемента 10 задержки. Если априорная информация о необходимом значении времени задержки, которое должен внести элемент 10 задержки, отсутствует, то устанавливается среднее значение времени задержки. Для такой установки требуется установка во втором запоминающем блоке 25 среднего значения кода. Если для управления элементом 10 задержки используется двоичный код, то для установки среднего значения кода достаточно записать уровень логической "1" в старшем разряде второго запоминающего блока 25, обнулив все остальные разряды. При обнулении первого триггера 30 на его инверсном выходе (фиг. 3, эпюра 30) формируется уровень логической "1", который устанавливает на переключаемом двухчастотном генераторе 27 значение частоты ω_o+Ω. Выходным импульсом второго инвертора 46 обнуляется также третий триггер 48, который своим прямым выходом соединен с управляющим входом коммутатора 43, открывающегося уровнем логического "0". На вход коммутатора 43 подается напряжение питания переключаемого двухчастотного генератора 27 Е_nг. При обнуленном состоянии третьего триггера 48 с выхода коммутатора 43 напряжение питания подается на переключаемый двухчастотный генератор 27. При установке третьего триггера 48 в состояние логической "1" питание переключаемого двухчастотного генератора 27 отключается и в последовательно соединенных линии 9 связи и управляемом элементе 10 задержки будет проходить только сигнал задающего генератора 8.

Таким образом, в первом такте измерений, имеющем место при обнуленном первом триггере 30, после завершения процесса измерения фазовых сдвигов, через интервал времени, определяемый длительностью импульса "конец преобразования", выходной код управляемого фазометра 17 заносится в первый запоминающий блок 20 импульсом записи, сформированным первым ждущим мультивибратором 32. Так как на инверсном выходе первого триггера 30 в этом такте зафиксирован высокий логический уровень, то второй элемент совпадения 40 оказывается открытым и упомянутый импульс записи поступает только на вход занесения информации первого запоминающего блока 20. Этим же импульсом прошедшим через первый инвертор 33, первый триггер 30 опрокидывается и фиксируется в состоянии логической "1". При этом переключаемый двухчастотный генератор 27 переключается в режим формирования вспомогательного сигнала с частотой ω_o-Ω. Фронтом перепада с прямого выхода первого триггера 30 запускается третий ждущий мультивибратор 35, формирующий защитный интервал для второго такта измерений фазовых сдвигов. Этот импульс проходит через элемент ИЛИ 38 и запускает восьмой ждущий мультивибратор 44, выходным импульсом которого запускается управляемый фазометр 17 во втором такте измерений. После прохождения сигнала "конец преобразования" со стороны управляемого фазометра 17 во втором такте вновь запускается первый ждущий мультивибратор 32, который через открытый в данном такте первый элемент совпадений 39 проходит на вход занесения информации управлений умножитель 23. Эта информация поступает со стороны первого сумматора 22, осуществляющего вычитание кода фазовых сдвигов, измеренных во втором такте и представленных в виде инверсного кода на выходе инверторов 21, из кода уменьшаемого, полученного в первом такте и занесенного в первый запоминающий блок 20. Разница между инверсным и дополнительным кодом, необходимая для реализации процесса вычитания, выражаемая в размере единицы младшего разряда, устраняется путем добавления этой единицы по входу переноса в младшем разряде первого сумматора 22. Таким образом, к моменту формирования импульса на выходе первого элемента совпадений 39 к одному из входов управляемого умножителя 23 будет подан код, соответствующий разности фазовых сдвигов, измеренных управляемых фазометром 17 в двух тактах измерений. Импульс записи (эпюра 39, фиг. 3) заносит во входной регистр управляемого умножителя 23 как информацию, поступающую со стороны первого сумматора 21, так и от задатчика кода, пропорционального длительности периода заданного сигнала Т . Четвертый ждущий мультивибратор 36 формирует импульс, длительность которого превышает время, необходимое для выполнения операции перемножения кодов в управляемом умножителе 23. Спадом этого импульса запускается шестой ждущий мультивибратор 41, который формирует импульс занесения произведения кодов в выходной регистр управляемого умножителя 23. Таким образом, на выходе управляемого умножителя 23 формируется статический код поправки времени ΔN, установленного на управляемом элементе 10 задержки. Этот код поступает на вход А блока 31 сравнения цифровых кодов. На другой вход В этого блока подается код допускового значения погрешности задержки δ_τ или , формируемый задатчиком 29 цифрового кода. Если код значения поправки ΔN превышает код заданного значения, то в блоке сравнения цифровых кодов невозможно прохождение импульса седьмого ждущего мультивибратора 42, который запускается через последовательно включенный пятый ждущий мультивибратор 37 от выходного импульса шестого ждущего мультивибратора 41 на входы триггеров 47 и 48. При этом процесс уравновешивания законченным быть не может и повторяется вновь.

Выходным импульсом седьмого ждущего мультивибратора 42 опрокидывается в нулевое состояние первый триггер 39 (по счетному входу С спадом импульса), а также осуществляется занесение откорректированного значения кода задержки N_p +ΔN, формируемого вторым сумматором 24, во второй запоминающий блок 25. Корректировка кода управления управляемого элемента 10 задержки осуществляется при помощи второго сумматора 24. На один из входов второго сумматора 24 подается код управления N_p с выхода второго запоминающего блока 15, а на другой вход код поправки ΔN. Откорректированное значение кода N_p + ΔN присутствует на выходе второго сумматора 24. После завершения переходных импульсов в втором сумматоре 24 формируется импульс переписи седьмого ждущего мультивибратором 42. Пятый мультивибратор 37 формирует защитный интервал, превышающий время занесения кода произведения в выходной регистр управляемого умножителя 23, в сумме с временем задержки второго сумматора 25.

Если после очередного цикла измерений фазовых сдвигов и вычислений значения поправки ΔN окажется, что код поправки А меньше заданного значения допуска В, то импульс седьмого ждущего мультивибратора 42 пройдет через блок 31 сравнения цифровых кодов и опрокинет триггеры 47 и 48. Так как после этого произойдет занесение откорректированного кода времени задержки N_р+ ΔΝ_i во второй запоминающий блок 25, то значение рассогласования в этом случае будет намного меньше допускового значения δ_τ. Третий триггер 48 выключит напряжение питания переключаемого двухчастотного генератора 27 вспомогательных сигналов, в результате чего в линии исчезнет и сигнал разностной частоты, а останется лишь сигнал задающего генератора 8. При этом блок 26 управления переходит в режим готовности к уравновешиванию при новых условиях фазировки сигналов в разнесенных пунктах.

При изменении значения рабочей частоты, длины линии или других параметров процесс уравновешивания можно повторить нажатием кнопки 28 Пуск.

Формула изобретения

1. Способ фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах, соединенных фазируемой линией связи, заключающийся в том, что на оконечном пункте формируют сигнал с частотой ω_o и передают его по фазируемой линии связи на центральный пункт, где регулируют в фазируемой линии связи его время задержки усредненным сигналом ошибки, полученным по результатам измерения фазовых сдвигов, а также в том, что формируют два вспомогательных сигнала, один из которых имеет частоту ω_o+Ω, а другой - ω_o-Ω, где ω_o≫ Ω - фиксированная частота, отличающийся тем, что вспомогательные сигналы формируют на центральном пункте поочередно, один из вспомогательных сигналов, прошедший фазируемую линию связи, на оконечном пункте смешивают с сигналом с частотой ω_o, полученный сигнал с разностной частотой Ω передают по фазируемой линии связи на центральный пункт, где и сравнивают по фазе с сигналом с разностной частотой W, полученным в результате смешения на центральном пункте сигнала с частотой ω_o, сформированным на оконечном пункте и прошедшим фазируемую линию связи, с тем же вспомогательным сигналом, результат сравнения по фазе, полученный на одном вспомогательном сигнале, сравнивают в дальнейшем по величине с результатом сравнения по фазе, полученным аналогичным образом на другом вспомогательном сигнале, получая при этом сигнал ошибки, который перед усреднением умножают на коэффициент, пропорциональный 1/4 длительности периода T_o= 2π/ω_o сигнала с частотой ω_o, при этом при усреднении осуществляют суммирование с первоначально априорно установленным и запомненным сигналом воздействи на фазируемую линию связи, а при достижении заданной точности усредненный суммарный сигнал ошибки запоминают, прекращают формирование вспомогательных сигналов, а сфазированные сигналы снимают с концов фазируемой линии связи.

2. Устройство фазирования электрических сигналов заданной частоты в пространственно разнесенных центральном и оконечном пунктах, содержащее линию связи, а также источник вспомогательного сигнала, на оконечном пункте - задающий генератор сигнала с частотой ω_o и фазовый детектор, на центральном пункте - управляемый фазовращатель, подключенный к линии связи, фазовый детектор и элемент сравнения, один вход которого подключен к выходу фазового детектора, отличающееся тем, что линия связи выполнена двухпроводной, каждый из фазовых детекторов содержит входной трансформатор и последовательно соединенные нелинейный элемент, подключенный к вторичной обмотке входного трансформатора, и фильтр нижних частот, источник вспомогательного сигнала включен на центральном пункте и выполнен в виде переключаемого двухчастотного генератора, имеющего сигналы с частотами ω_o+Ω и ω_o-Ω, а также введены на оконечном пункте усилитель, подключенный к выходу фильтра нижних частот фазового детектора, элемент согласования и трансформаторный элемент связи, один выходной вывод усилителя подключен к первому проводу двухпроводной линии связи через последовательно соединенные элемент согласования, вторичную обмотку трансформаторного элемента связи, первичная обмотка которого подключена к выходу задающего генератора сигнала с частотой ω_o, другой выходной вывод услителя подключен через первичную обмотку входного трансформатора фазового детектора к второму проводу двухпроводной линии связи, на центральном пункте - последовательно соединенные запоминающий блок, информационный вход которого подключен к выходу элемента сравнения, выполненного в виде управляемого фазометра, первый сумматор, управляемый умножитель, второй вход которого является входом сигнала, пропорционального 1/4 длительности периода сигнала с частотой ω_o, второй сумматор и второй запоминающий блок, выход которого подключен к управляющему входу управляемого фазовращателя, выполненного к виде управляемого элемента задержки, и второму входу второго сумматора, инвертор, включенный между выходом управляемого фазометра и другим входом первого сумматора, трансформаторный элемент связи, первичная обмотка которого подключена к выходу переключаемого двухчастотного генератора, элемент согласования, конденсатор, фильтр нижних частот и блок упрвления, выход управляемой линии задержки подключен к общей шине через последовательно соединенную вторичную обмотку трансформатора элемента связи, элемент согласования, первичную обмотку трансформатора фазового детектора, и конденсатор, входы фильтра нижних частот подключены к выводам конденсатора, а выход - к другому входу управляемого фазометра, второй провод двухпроводной линии связи соединен с общей шиной, первый - четвертый выходы блока управления подключены к входам разрешения управляемого фазометра, первого запоминающего блока, управляемого умножителя и второго запоминающего блока соответственно, выход канала тактового переключения блока управления подключен к управляющему входу переключаемого двухчастотного генератора, а первый и второй входы блока управления - соответственно к выходу умножителя и к выходу "Конец преобразования" управляемого фазометра, при этом блок управления выполнен формирующим на выходе сигнала тактового переключения сигнал, обеспечивающий переключение частот переключаемого двухчастотного генератора, после чего формирующим на первом выходе сигнал для разрешения работы управляемого фазометра, после получения на первом входе сигнала формирующим на втором выходе сигнал разрешения работы первого запоминающего блока, на следующем такте работы формирующим сигнал на третьем выходе, разрешающим запись информации в умножителе, сравнивающим сигнал на втором входе с эталонным значением и формирующим на четвертом выходе сигнал разрешения для второго запоминающего блока, а также формирующим на четвертом выходе сигнал записи во второй запоминающий блок сигнала начальной установки времени задержки управляемой линии задержки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5