Устройство для воспроизведения фазовых сдвигов

 

Союз Советских

Социалистических республик

<1, 68?409 (бт ) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено28.03.77 (21) 2467073/18 21 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет

Опубликовано 25.09.79. Бюллетень J4 35

Дата опубликования описания 30.09 79 (51) м. Кл.

G 01 9 25/04

Гасударственный квинтет

СССР м дами кзобрвтеинЙ в юткрытнв (53) УДК 621.317, .7 (088. 8) (72) Авторы изобретения

С. IO Лапунов, С. А, Кравченко, О. И. Гуторов и В. Е. Новодережкин (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ФАЗОВЫХ

СДВИГОВ

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано при создании поверочной фазоизмерительной аппаратуры.

Известен фазовый калибратор радиочас5 тот, содержаший два аттенюатора, управляемое высокочастотное фазосдвигаюшее устройство, включаюшее управляемый фао зоврашатель 180 сдвига, управляемый о то фазоврашатель 90, синхронизированный генератор, выполняюший функции плавного фазоврашателя, два реле, управляюшие управляемыми фазоврашателями 180 и о

90 сдвигов, схему управления, связанную с синхронизированным генератором через механический управляюший элемент, два преобразователя частоты, гетеродин и схему стабилизации промежуточной частоты, две схемы бесфазовой автоматической регулировки усиления, два смесителя, дискретное фазозадаюшее устройство, измерительную схему сравнения и задаюший генератор(1), Однако наличие фазо-амплитудной погрешности не позволяет задавать фазовые сдвиги с высОкОй точностью в ширОкОм динамическом диапазон е амплитуд выходных сигналов калибратора. Причиной этого является собственная фаза-амплитудная погрешность преобразователей частоты и схем бесфазовой автоматической регулировки усиления.

Известна также установка для поверки высокочастотных фазометров, содержашая управляемый высокочастотный двухканаль ный фазозадаюший узел (УВДФУ), содержаший генератор образцовой частоты, блок опорных частот, три электронных коммутатора, два высокочастотных круговых фазоврашателя, два блока синтеза частот, два широкополосных усили геля (2).ÓÂßÔÓ позволяет получать на выходных зажимах установки два напряжения с регулируемыми фазовыми сдвигами 0- плюс 360 в диапазоне частот 10 кГц- 100 МГц, амплитуды которых регулируются аттенюаторами.

30

3 6874

Установка снабжена низкочастотным фазозадаю|цим ус тройс твом, содержашим два идентичных канала, включаюших последовательно соединенные круговой фазоврашатель, формирователь импульсов, делитель частоты н формирователь коротких импульсов. Фазовые сдвиги между сигналами на выходах низкочастотного фазозадаюшего устройства (НФУ) заданы с высокой точностью (0,01 ). 0

)Зля повышения точности задаваемых фазовых рассогласований, снижения уровня фазо-амплитудной погрешности и устранения погрешности от подключения несогласованной нагрузки установка снабже- 5 на двумя идентичными кольцевыми автоматическими системами, состояшими из последовательно включенных емкостного делителя напрккения, подключенного к выходному зажиму установки, смесителя, уси20 лителя-ограничителя следяшего типа, импульсно-фазового детектора, узла автоматики, связанного с одним иэ выходов, НФУ, реверсивного двигателя, соединен25 ного с УЕЯФУ.

Иля формирования гетеродинного напряжения используется дополнительный блок синтеза частот, вход которого соединен с УВДФУ, а выход через широкополосный усилитель связан с гетеродинными входами смесителей (в дальнейшем этот блок синтеза частот и широкополосный усилитель называют перестраиваемый гетеродин).

Недостатком установки является зна4 чительная фазо-амплитудная погрешность (более 1 ), вносимая емкостным делителем напряжения, снижаюшая точность воспроизведения фазовых сдвигов в широком 4 динамическом диапазоне ампМчтуд выходных сигналов установки.

11ель изобретения - повышение точности воспроизведения фазовых сдвигов в широком динамическом диапазоне амплитуд выходных сигналов.

Для этого предлагаемое устройство для воспроизведения фазовых сдвигов, содержашее управляемый высокочастотный двухканальный фазозадаюший узел, выходы которого соединены с выходными зажимами через аттенюаторы, перестраиваемый гетеродин, связанный с управляемым высокочастотным двухканальным фазозадаюшим узлом, низкочастотный фазозадаюший блок, два основных канала из последовательно соединенных смесителей, входы которых соединены с вых "дными зажимами, усилителей-ограничителей и фазовых детекторов, вторые входы которых подключены к выходам низкочастотного фазозадаюmего блока, вход указанного блока соединен с управляемым высокочастотным двухканальным фаэозадающим узлом, выход перестраиваемого гетеродина подключен к гетеродинным входам смесителей, снабжено двумя вычитатошими блоками, выходы которых подключены к управляюшим входам управляемого высокочастотного двухканального фазозадающего узла, дои олни тельным перес траиваемым гетеродином, двумя дополнительными каналами из последовательно соединенных смесителей, входы которых подключены к выходным зажимам усилителей -ограничителей из фазовых детекторов, вторые входы которых соединены с дополнительными выходамп низкочастотного фазозадаюшего блока, а выходы - с первыми входами вычитаюших блоков, вторые входы которых соединены с выходами фазовых детекторов основных каналов, выход дополнительного перестраиваемого гетеродина соединен с гетеродинными входами смесителей дополнительных каналов, причем дополнительный перестраиваемый гетеродин соединен с управляемым высокочастотным двухканальным фазозадающим узлом.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства для воспроизведения фазовых сдвигов в широком диапазоне амплитуд.

Устройство содержит управляемый высокочастотный двухканальный фазоэадаюший узел 1, выходы которого соединены с выходными зажимами 2 и 3 через аттенюаторы 4 и 5, перестраиваемый гетеродин 6, низкочастотный фаэозадаюший блок 7, два основных канала из последовательно соединенных смесителей 8 и 9 усилителей-ограничителей 10 и 11. и фазовых де текторов 1 2 и 1 3, вы читаюшие блоки 14 и 15, дополнительный перестраиваемый гетеродин 16, два дополнительных канала из последовательно соединенных смесителей 1 7 и 1 8, входы которых подключены к выходным зажимам 2 и 3 соответственно, усилителей-ограничителей

19 и 20, фазовых детекторов 21 и 22.

Устройство работает следуюшим образом.

Узел 1 вырабатывает два сигнала, частоты которых равны и могут устанавливаться с заданной точностью, а фазовые сдвиги регулируются напряйениями, поступаюшими на управляюшие входы узла 1.

687409

Сигнал с узла 1 поступает на блок 7, который вырабатывает четыре низкочастотных напряжения, фазы которых равны

«+» ф " ф<, "+» Ф и Фг изаданы с высокой точностью. 5

Выходные сигналы узла 1 поступают через аттенюаторы 4 и 5 на выходные зажимы 2 и 3. Зти сигналы имеют вид:

Цб= UÐ5(t- Ч2+ЧУ », где Ср4 9 p+- фазо-амплитудные погреш1 ности усилителей-ограничителей 10 и 11.

Напряжения на выходах фазовых детекторов 12 и 13, пропорциональные разности фаз между сигналами на выходе усилителя-ограничителя 10 и первом выходе блока 7, усилителя-ограничителя 11 и

1Р втором выходе блока 7, равны где 0 U> - амплитуды выходных сигнаФ4) лов устройства, изменяюшие- 5 ся в широких пределах;

Ц34» разность фаз между выходнымии сигналами узла 1; ц3 g Lp - фазо-амплитудные погрешнос2 ти аттенюаторов 4 и 5.

Выходные сигналы устройства постуР пают на входы смесителей 8, 9, 17 и

18. На гетеродинные входь. смесителей

8 и 9 поступает выходное напряжение перестраиваемого гетеродина 6, равное

25 а на гетеродинные входы смесителей 17 и 18 - выходное напряжение дополнитель30 ного перестраиваемого гетеродина 16, где Я вЂ” частота. сигналов на Bblxol1sx 35 смесителей 8, 9 17 и 18.

Смесители, усилители-ограничители и фазовые детекторы основного и дополнительного каналов, подключенных к одноименным выходным зажимам 2 или 3, 4р с читаютс я идентичными .

На выходах смесителей 8 и 9 после фильтрации продукта преобразования частот Сг н M + Я получают сигналы, равные 45

US=U„cDs(Qt Ч ™2 рз)/

= Ц.д с05(Rt-ц) + g ) где Ь| ц ц) - фазо-амплитудные погреш I

ЧЪ ь

50 ности смесителей 8 и 9 соответственно.

С помошью усилителей-ограничителей

10 и- 11 изменения амплитуд сигналов на выходах смесителей 8 и 9 устраняются но при атом вносится фазо-амплитуд1

55 ная погрешность. На выходах усилителейограничителей 10 и 11 имеют

U>=ICOS(Q.t- Ч1 42 O>+9 ) Ц = u COS (t + q, С 2) и,=и„,coo(t. + qð, », ц„= u Ä cos(tw 52)t), равное

"p = В 3 В - МЦ

"т=Ю +i 4Ъ- 1- <4) i

8 2(2 Р2 6 « 4» где К1 К2- коэффициенты передачи фазо( вых детекторов 1 2 и 1 3.

На выходах смесителей 17 и 18 после фильтрации продукта преобразования частот Cd и (4) — Я» получают сигналь., равные д= ЪРЯ -,+<2+ 3» и =и,саь(а +, +, 1.

Сигналы на выходах усилителей-ограничителей 19 и 20 равны

U>=icos(Mt+ g,+y + q Ч )

И =Uщ (+М2+ Ф q )

Б

Напряжения на выходах фазовых детекторов 21 и 22, пропорциональные разности фаз между сигналами на выходе усилителя-ограничителя 19 и первом дополнительном выходе блока 7, усилителяограничителя 20 и втором дополнительном выходе блока 7, равны

1 1 +g 4 ъ 4) l

U =r. (-ч -y — Р ).

8 2 2

Напряжения на выходах вычитаюших блоков 14 и 15 равны

9 К1(2, „+2 +2qã) ))О К2(2- 2+ 2+2» °

Выходные напряжения блоков 14 и 15 изменяют фазы высокочастотных сигналов на выходах узла 1, пока управляющие напряжения С1> и U

V9 "- )((2 Ф, + 2 9, + 2 «Р2) = a,;

U,3= К2 (292+ 24Рg )=0 .

687409

Разность фаз высокочастотных сигналов на выходных зажимах 2 и 3, равная

< „1 с >, -с,равна

I Р <2 = 4 2

Таким образом, разность фвз выходных высокочастотных сигналов устройся» ва равна разности фвз между низкочастотными сигналамн нв выходах блока 7, не10 зависимо от фвзо-амплитудной погрешности вттенюаторов, смесителей и усилителей-ограничителей.

Предлагаемое устройство цоэволяет повысить точность воспроизведения фазовых сдвигов в широком динамическом диапазоне амплитуд выходных сигналов. Обеспечивая идентичность смесителей, усили« телей-ограничителей и фазовых детекторов, соответствуюших основных и дополнительных каналов,можно получить значение фвзо амплитудной погрешности 0,2 и ме»

Эиее в динамическом диапазоне выходных сигналов 60 дН во всем диапазоне рабочих частот устройства. 25

Формула изобретения

Устройство для воспроизведения фазовых сдвигов, содержашее управляемый высокочастотный двухканальный фвзозадаюший узел, выходы которого соединены с выходными зажимами через аттенюаторы, перестраиваемый гетеродин, связан- 35 ный с управляемым высокочастотным двухканальным фаэозадаюшим узлом, низкочастотный фазозадаюший блок, два основных канала из последовательно соединенных смесителей, входы которых соединены с 40 о выходными зажимами, усилителей-ограничителей и фазовых детекторов, вторые входы которых подключены к выходам низкочастотного фазозадаюшего блока, вход указанного блока соединен с управляемым высокочастотным двухканальн м фазозадающим узлом, выход перестраиваемого гетеродина подключен к гетеродинным входам смесителей, о т л и ч в юш е е с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения фазовых сдвигов в широком динамическом диапазоне амплитуд выходных сигналов, оно снабжено двумя вычитаюшими блоками, выходы которых подключены к управляюшим входам управляемого высокочастотного двухканального фвзозадаюшего узла, дополнительным перестраиваемым гетеродином, двумя цополнитепьными каналами из после« довательно соединенных смесителей, входы которых подключены к выходным зажимам, усилителей-ограничителей и фазовых детекторов, вторые входы которых соединены с дополнительными выходами низкочастотного фазозадаюшего блока, а выходы - с первыми входами вычитаюших блоков, вторые входы которых соединены с выходами фазовых детекторов основных каналов, выход дополнительного перестраиваемого гетеродина соединен с гетеродинными входами смесителей дополнительных каналов, причем дополнительный перестраиваемый гетеродин соединен с управляемым высокочастотным двухканальным фазозадаюшим узлом.

Источники информации, принятые во внимание при акспертизе

1. Сб. "Доклады Всесоюзной научнотехнической конференции по радиотехническим измерениям, Новосибирск, 1970, ст. Е. К. Батуревич и др. Фазовые калибраторы радиочастот», 2. Авторское свидетельство СССР

J4 427643, МКИ 5 01 % 25/04 1974.

687409

Составигель А. Старостина

Редактор T. Иванова Техред И, Асталощ Корректор A. Гриценко

Заказ 5572/43 Тираж 1090 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4