Датчик дискретных фазовых сдвигов

 

О П И С А Н И Е 296055

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сссвтскиз бспислистичсскнк

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 08.VI I I.1969 (М 1355931/18-10) МПК G 01г 25/04 с присоединением заявки №

Приоритет

Комнтст оо долом изобрствний и открытий прн Соввтв тлиннстрав

СССР

Опубликовано 12.11.1971. Бюллетень ¹ 8

Дата опубликования описания 26Х.1971

УДК 621.316.727(088.8) й4 " ".

С. А. Кравченко и А. А. Кулемин

Авторы изобретения

Заявитель

ДАТЧИК ДИСКРЕТНЫХ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники, а именно к устройствам, задающим известные фазовые сдвиги для поверки фазометров.

Известный датчик дискретных фазовых сдвигов, представляющий собой двухканальное устройство, содержащее задающий генератор, питающий два регенеративных делителя частоты, каждый из которых выполнен из последовательно включенных смесителей, умножителя частоты и избирательного фильтра, имеет недостаточно высокую точность при задании дискретных шагов по фазе.

Предлагаемый датчик позволяет повысить точность благодаря тому, что он снабжен в каждом из двух параллельных каналов вторыми регенеративными делителями частоты, одни входы смесителей которых связаны с задающим генератором, другие входы через умножители частоты — с выходами указанных смесителей, причем выходы последних связаны с двумя входами вышеупомянутого дополнительного смесителя каждого канала, и электроннолучевым фазоизмерительным устройством, включенным через переключатель к выходным зажимам датчика, через RC-фазовращатель — к выходу задающего генератора.

На чертеже представлена блок-схема предложенного датчика.

Датчик содержит два канала I u II. Сигналы с кварцевого генератора 1 частотой, например, 6 Мгц, поступают на входы четырех регенеративных делителей частоты РДЧ,—

5 РДЧ4, т. е. на входы четырех смесителей 2 — 5, к другим входам которых поступают сигналы от умножителей частоты 6 — 9, включенных на выходах этих смесителей, при этом умножители частот 6 и 8 с коэффициентом умножения

10 n = 4 подключены к смесителям 2 и 4, а умножители 7 и 9 с коэффициентом и = 5 — к смесителям 8 и 5. К выходам смесителей 2 и и 8 подключен смеситель 10 I канала, а к выходам смесителей 4 и 5 — смеситель 11 II ка15 нала.

На выходах смесителей 10 и 11 включены последовательно фильтры с плоской фазовой характеристикой 12, 18, выходные усилители

14, 15 и аттенюаторы 16, 17, связанные с вы20 ходными зажимами U< и U2.

Электроннолучевое фазоизмерительное устройство 18 включено между RC-фазовращате180" лем 19 с углом сдвига (где и — коэффи25 и циент деления частоты регенеративного делителя), включенным на выход задающего генератора 1 и выходными зажимами U, — U через двухполюсный переключатель П. В поло30 жении а переключателя П фазоизмерительное

296055 где

40 устройство 18 подключается к зажиму Ut, a в положении б — к з аж и м у U2.

Регенеративные делители частоты управляются с помощью ключей К(— К4, Датчик работает следующим образом.

Датчик обеспечивает сдвиги фаз без применения фазовращателей за счет того, что любому устойчивому значению начальной фазы регенеративного делителя частоты с коэффициентом деления п соответствует еще n — 1 ус2с тойчивых состояний фаз через угол . Переп скок с одного фазового состояния на другое происходит в момент кратковременного шунтирования LC-контура в цепи смесителя РДЧ с помощью электронного ключа, условно показанного в виде ключей К(— К4.

Рассмотрим фазочастотные связи датчика на примере первого канала.

РД 1(имеет коэффициент деления частоты и, = 5, а РДЧг — n —— 6. Таким образом на выходе РДЧ, будет промежуточная частота

f, „6Мгц

/„ = („,— f„ (и — 1) или л, = 1,2 Мгц. При этом переключение фазы обеспечивает приращение угла через

2-. 360

Л(р(= =- = 72 . РДЧз обеспечивал, 5 ет соответственно промежуточную частоту

Г = " = = 1 Мгц и приращение

/кг 6Мгц ио 6

360 при переключении фазы через Л(рз ——

= 60".

В смесителе 10 эти сигналы сбиваются, и фильтр 12 выделяет разность частот f=f„"—

— f„= 1,2 Мги — 1 Мги = 0,2 Мгу, и разность фаз ср, = Лср(+ Л(рг.

Аналогично в смесителе ll получается такая же частота и разность фаз (p2 — — Atp —, + Л(р4, так как РДЧз — РДЧ(и РДЧ4 — РДЧ,.

На выходных зажимах Ut а получаем следующую фазовую зависимость:

4p = Vi — 7з = t-((pt + I-(4p — 1 аз + I(q>4 =

= ((P(— Л4Р4) + (Л Рз — Л(Рз).

Таким образом, принципиально возможно 8 (реально 6) состояний фаз в зависимости от положений ключей:

К, = + 72 К, и К4 = + 72 — 60 = +- 12

К4 — — — 60 Кз и Кз = + 60 — 72 = — 12

Кг — — + 60 К(и Кз —— 0

Кз = — 72 К4 и Кз = 0

Погрешность переключения фазы определяется коэффициентом усиления обратной связи через умножитель частоты в РДЧ.

Для контроля погрешности используются многократные фигуры Лиссажу при сравнении частот f.. è f. Наличие амплитудной модуляции в умножителях 6, 7, 8 и 9 приводит к погрешности приращения сдвига фаз, поскольку

65 уравнение фазового равновесия поддерживается напряжением, снимаемым с выхода умножителя частоты. Поэтому надо контролировать фазовые приращения с помощью точного фазоизмерительного устройства. Для этой цели использовано фазоизмерительное устройство, представляющее собой электроннолучевую трубку со специальными измерителями горизонтального и вертикального отклонений. На экране появляется 30-кратная фигура Лиссажу, которая повторяет свое положение скач360 ком через угол = 12 .

При поверке фазометр подключается к зажимам U(и U2, по его шкале устанавливается нулевой сдвиг при помощи RC-фазовращателя

20 с пределом — на f,;, = 6 Мг41, что обеспе2

90 чивает на выходе предел до =15 ) 12

Далее переключатель П переводится в желаемое положение, смотря какой канал контролируется, например в положение а, фазовращателем 19 устанавливается совпадение «ветВеи» фигуры JIB((B>Kv. Затем, нажим а я на ключи К(и К4, либо из Кз и Кз получаем приращение через +12, либо через — 12 . Фигуры не совместятся при наличии погрешности, которую мо>кно делить по формуле т= "" = =30, 0,2Мг(4

L — длина полупериода квазисинусоиды фигуры Лиссажу, 1 — длина несовмещения ветвей фигуры.

При L 40 — 50 м.я, 1 — 2,5 лм, 6(h(p) =

= 0,15, Предмет изобретения

Датчик дискретных фазовых сдвигов на частоту 200 кг41, содержащий задающий генератор, питающий два параллельных канала, каждый из которых выполнен из последовательно включенных регенеративного делителя частоты, образованного смесителем и умножителем частоты, дополнительного смесителя, фильтра, выходного усилителя и аттенюатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при задании дискретных шагов по фазе, датчик снабжен в каналах вторыми регенеративными делителями частоты, одни входы смесителей которых связаны с задающим генератором, другие входы через умножители частоты — с выходами указанных смесителей, причем выходы последних связаны с двумя входами вышеупомянутого дополнительного смесителя каждого канала, и электроннолучевым фазоизмерительным устройством, включенным через переключатель к выходным зажимам датчика, а через RC-фазовращатель— к выходу задающего генератора.

Г (1

6 (II | ! (1 рд ч., 7г, = 7,2.Mr

/7r $

I канал, 7 7. а

Составитель Г. Н. Кучеренко

Редактор С. И. Хейфиц Тскоед Л. Я. Левина Корректор Н. Рождественская

Заказ 1304/14 Изд. ¹ 574 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Мшшстров СССР

Москва,,1К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2