Фазовый модулятор

 

О П И С А Н И Е () Ы

ИЗОБРЕ1ЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 17.09.77 (21) 2442?62/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кч

Н ОЗК 7/04

Государственный комитет (43) Опубликовано 30.07.80. Бюллетень № 28 (53) УДК 621.317.7 (088.8) по делам изобретений н открытий (45) Дата опубликования описания 30.07.80 (72) Авторы изобретения

В. Я. Андросенко и Б. И. Петренко (71) Заявитель (54) ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к вычислительной и измерительной технике, автоматике и связи.

Известны фазовые модуляторы, состоящие из комбинации не менее, чем двух элементов — реактивного и резистивного, из которых хотя бы один является управляемым в функции модулирующего (измеряемого) медленноменяющегося напряжения

Е„; на другие входы фазового модулятора подаются опорное синусоидальное напряжение частоты f и напряжение смещения

Е,„, а на выходе образуется переменное напряжение частоты f, сдвинутое по фазе на величину Ь р относительно фазы опорных колебаний (1).

Величина фазового сдвига в этих устройствах зависит от параметров реактивного и резистивного элементов, чувствительных к изменению частоты опорных колебаний и величины приложенных напряжений

Ьо (E) = агс tg 6 (E), l = " (1, Есы где 0(E) — входная характеристика фазового модулятора, учитывающая все параметры его элементов, в том числе и управляемые.

Недостатком этих устройств является также и чо, что модуляционная характеристика Ay(E) — нелинейна и смещена относительно «нуля» (Лср(0) 0), что затрудняет построение высокоточных устройств, например аналого-цифровых преобразователей. Кроме того, эта характеристика недостаточно стабильна вследствие вариации параметров реальных элементов, обусловленной старением и изменением приложенных напряжений и температуры.

Из известных фазовых модуляторов наиболее близким к изобретению по технической сущности является фазовый модулятор аналого-цифрового преобразователя, содержащий сумматор, ключ, подсоединенный к первому входу сумматора, и входной

1,-. прибор (21.

B нем для уменьшения нелинейности модуляционной характеристики Л р(I) фазового модулятора, выполненного на основе магнитного усилителя, т. е. управляемой индуктпвности, применена цепь отрицательной обратной связи, содержащая усилитель, схему сравнения и фиксатор уровня и включенная между Вь!ходом каскада Временного интервала и входом модулятора.

Однако введенная цепь обратной связи, уменьшая нелинейность модуляционной характеристики фазового модулятора, одновременно резко ухудшает его стабильность и точность (из-за снижения чувствитель30 ности) .

)>

Цель изобретения — повышение фазовой стабильности модулятора.

Указанная цель достигается тем, что в фазовый модулятор, содержащий сумматор, ключ, подсоединенный к первому входу сумматора, и выходной прибор, введены второй ключ, анализатор колебаний и фазирующий узел, причем выход второго ключа подсоединен к второму входу сумматора, выход которого подсоединен к вхо- 10 ду анализатора колебаний, а управляемые входы упомянутых ключей независимо соединены с двумя выходами фазирующего узла.

На чертеже представлена структурная электрическая схема фазового модулятора.

Фазовый модулятор содержит прецизионные ключи 1-1, 1-2 и сумматор 2, выход которого соединен с входом анализатора 3 колеоаний. Управляемые входы ключей 1-1 и 1-2 порознь соединены с выходами 4 и 5 фазирующего узла 6. На шину 7 поданы опорные импульсы, на шину Ь вЂ” напряжение смещения, на шину 9 — входное медленноменяющееся напряжение. 25

Работает фазовый модулятор следующим образом.

Напряжение смещения с шины 8 и входное медленноменяющееся напряжение с шины 9 коммутируются ключами 1-1 и 1-2 с частотой /, причем продолжительности замкнутого и разомкнутого их состояний равны, но сдвинуты по времени на четверть периода (что эквивалентно сдвигу по фазе на л/2). Благодаря этому на входы сумматора 2 поступают прямоугольные колебания типа меандра, сдвинутые по фазе на л/2, с амплитудами соответственно Е,м (8) и Е» (9).

Сумматор 2 производит суммирование полученных прямоугольных колебаний, в результате чего на вход анализатора 3 колебаний подается ступенчатое напряжение, гармонический спектр которого состоит из нечетных гармоник частоты f. Анализатор 4

3 колебаний выделяет нужную гармонику, фазовый сдвиг которой (как и остальных гармоник) относительно одного из моментов коммутаций ключей является функцией величины 1= Евх/Есм.

50 —.(, (, ф 1+ Р ) E,„sin Х

2 —.К

Х (2 gft+ y(l)J, где К= 1, 3, 5, ... — номер гармоники; у2 — коэффициент передачи сумматора 2; р — коэффициент передачи анализатора 3 колебаний, Др(Е) = + are tgl= +l, l(1. 6О

При этом модуляционная характеристика

Лср() проходит через нуль, а погрешность ее нелинейности не превышает величины

12

Требуемый темп коммутации прецизионных ключей 1-1 и 1-2 определяется фазирующим узлом 6. При этом меандр на выходе 5 сдвинут по фазе относительно меандра на выходе 4 на д/2. Работа фазирующего узла 6 синхронизируется опорными импульсами.

Если фазовый сдвиг выходной гармоники желателен отрицательный Л (1) (О, отсчет се фазы необходимо производить относительно меандра на выходе 5; в случае

Ay(l) )0 отсчет фазы ведется относительно выхода 4, По сравнению с прототипом предлагаемый фазовый модулятор обеспечивает большую стабильность и более высокую точность: сдвиг по фазе определяется отношением l=E„ /Е,„, и не зависит от коэффициентов передачи сумматора 2 и анализатора 3 колебании; модуляционная характеристика проходит через нуль; модуляционная характеристика имеет высокую крутизну на всем ее рабочем участке (в том числе и вблизи нуля — достаточно уменьшить величину Е„,); линейность

Л (1) в широких пределах может регулироваться выбором отношения

/макс = вх. макс,/Е смВ целом стабильность увеличивается в

5 — 6 раз, а точность — в десятки раз в основном благодаря возрастанию крутизны Jhow(l)/ol, т. е. чувствительности фазового модулятора.

Формула изобретения

Фазовый модулятор, содержащий сумматор, ключ, подсоединенный к первому входу сумматора, и выходной прибор, отлич а ю шийся тем, что, с целью повышения фазовой стабильности, в него введены второй ключ, анализатор колебаний и фазирующий узел, причем выход второго ключа подсоединен к второму входу сумматора, выход которого подсоединен к входу анализатора колебаний, а управляемые входы упомянутых ключей независимо соединены с двумя выходами фазирующего узла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании № 1020639, кл. Н 031(13/00, опублик. 23.02.66.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 148340, кл. Н ОЗК 13/03, 1962 (прототип).

Редактор Н. Суханова

Составитель М. Назаров

Техред В. Серякова

Корректор А. Галахова

Заказ 1991/4 Изд. Мо 465 Тираж 995 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2