Преобразователь фаза-код

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик м) 864542 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 191179 (21) 2842744/18-21 (51)М. Кл.з с присоединением заявки ¹

Н 03 К 13/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приорнтет—

Опубликовано 1g0981 Бюллетень Мо 34.

Рз) Уд) 621. 314. 77 (088. 8) Дата опубликования описания 150981 (72) Авторы изобретения

A.Ã.Õàòóíöåâ, A.З.Струков и Л.И.

/

Московский ордена Ленина авиацион титут-:.. им. Серго Орджоиикидин (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-КОД

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения фазы в различных радиоэлектронных устройствах.

Известны устройства для преобразования фазы радиосигнала в цифровой код, используемые в радиоэлектронной аппаратуре для контроля и измерения фазового сдвига двух радиосигналов 1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее задающий генератора, фазовый модулятор, генератор тактовых импульсов, модулятор, генератор накачки и и-разрядных ячеек, каждая иэ которых включает в себя измерительный параметрический генератор смесители(удвоители фазы) н корректирующей фаэовращатель (2 ).

Недостатками известного устройства.являются малая чувствительность и малая точность при преобразовании фазы широкополосных сигналов.

Малая чувствительность преобразовате.ля обусловлена наличией фазового модулятора, умножителя, смесителя и корректирующего фаэовращателя, ко торые ухудшают отношение сигнал/шум на входе измерительного параметрического генератора. В данном преобразователе при прохождении преобразуемого сигнала последовательно по, цепочке смесителей (удвоителей фазы) происходит расширение спектра этого сигнала в 2 раз, где n — число разрядных ячеек. Так как смесители являются узкополосными устройствами, то происходит ограничение спектра преобразуемого сигнала, особенно в младших разрядах преобразова- теля, что влечет за собой возникновение больших динамических оши15 бок.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности преобразования фазы широкополосных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, 20 что преобразователь фаза-код, содержащий генератор накачки и и — раз рядных ячеек, каждая..из которых включает в себя первый измерительный параметрический генератор и смеси25 тель, введены в первую разрядную ячейку дополнительно измерительный и два опорных параметрических генератора, два ключа, два фазовых детектора и два триггера, а в остальные

30 разрядные ячейки — по одному опорно864542 му параметрическому генератору, одному фазовому детектору, одному триг геру и по два ключа . В первой разрядной ячейке первый выход генератора накачки одновременно подключен ко входу первого измерительного параметрического генератора и через первый опорный параметрический генератор к первому входу первого фазового детектора, а второй выход генератора накачки. — ко входу второго измерительного параметрического генератора и через второй опорный параметрический генератор к первому входу фазового детектора, Прямой и инверсный выходы первого и второго измерительных параметрических генераторов подсоединены ко входам первого и второго ключей соответственно а прямой выход первого измерительного параметрического генератора соединен -co вторым входом первого фазового детектора, а инверс- ный выход второго измерительного параметрического генератора со вторым входом второго фазового детектора. Выходы первого и второго фазовых детекторов подключены ко входам первого и второго триггеров соответственно, инверсные выходы которых подсоединены ко входам управления первого и второго ключей соответственно. Выходы ключей соединены со входами смесителя, выход которого соединен со входами измерительного и опорного параметрических генераторов последующей разрядной ячейки. В остальных разрядных ячейках, выполненных идентично, прямой и интенсивный выходы измерительного параметрического тенератора подключены к первым входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены ко входам смесителя, а выход опорного параметрического генератора соединен с первым входом фазового детектора, ко второму входу которого подключен прямой выход измерительного параметрического генератора, Выход фазового детектора в свою очередь подключен ко входу триггера, инверсный выход которого соединен со входами управления ключей. В каждой последующей разрядной ячейке вторые входы первого и второго ключей соединены соответст". ванно с выходами первого и второго ключей предыдущей разрядной ячейки. Входы измерительных параметрических генераторов всех разрядных ячеек объединены и подключены ко входной шине, причем выходы триггеров соединены с выходными шинами, На фиг,1 представлена блок-схема преобразователя фаза-код, на фиг.2 фазовая плоскость измерительных параметрических генераторов °

Преобразователь фаза-код включает в себя генератор накачки 1 и ираэрядных ячеек. Первая разрядная ячейка содержит первый 2 и второй

Г ,3 измерительные параметрические

5 электроды, первый 4 и второй 5 опорные параметрические генераторы, первый фазовый детектор 6 и второй фазовый детектор s первый 8 и второй 9 триггеры, первый 10 и второй

11 ключи и смеситель 12. Разрядные ячейки, начиная со второй и до п-й, построены идентично и каждая из них например вторая ячейка, содержит измерительный 13-1 и опорный

14-1 параметрические генераторы, 15 фазовый детектор 15-1, триггер 16-1 первый 17-1 и второй 18-1 ключи и смеситель 19-1, Известно,что фазовая плоскость параметрического генератора делитЩ ся сецаратрисой на две области притяжения соответствующие двум значениям фаз Ч 2и + 2+ 180 стационарных колебаний субгармоники. ЗдесьЧц фаза напряжения накачки. д В соответствии с этим принцип работы каждого разряда преобразователя заключается в определении полуплоскости, которой принадлежит вектор преобразуемого сигнала, выработке выходного кода признака этой полуплоскости и формирование напряжения накачки для следующего разряда с такой фазой, чтобы сепаратриса измерительного параметрического ге— нератора последующего разряда делила сектор фазовой плоскости, определенный в данном и предыдущих разрядах пополам.

Преобразуемый сигнал подается на измерительные параметрические гене40 раторы всех разрядных ячеек параллельно. В начальный момент времени нагряжение накачки с первого выхода генератора накачки 1 подается на входы первого измерительного 2 и первого опорного 4 параметрических генераторов, причем первый опорный параметрический генератор всегда возбуждается одной и той же фазой колебаний субгармоники, жестко свято эанной с фазой генератора накачки, фаза субгармоники первого измерительного параметрического генератораЯН)д или + 180 зависит от фазы преобразуемого сигнала, т.е. от положения вектора преобразуемого сигнала

55 на фазовой плоскости измерительного параметрического генератсра. Первый фазовый детектор 6 осуществляет сравнение фаэ колебаний субгармоники первого опорного 4 и первого измерительного 2 параметрических генераторов,первый триггер 8 формирует выходной сигнал первого раэряда9вы высо кий потенциал на выходе которого соответсвтует,например фазе субгарманики 9н(2, а низкий — н12 + 180 .

864542

Формула изобретения

Преобразователь фаза-код, сойеРжащий генератор накачки и.п ðàýðÿäных ячеек, каждая из которых включает в себя измерительный параметрический генератор и смеситель, о т— л и ч а ю щ. и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности преобразования фазы, в первую разрядную ячейку дополнительно введены измерительный и два опорных параметрических генератора, два ключа, два фазовых детектора и два триггера, причем первый выход генератора накачки одновременно подклюПосйольку на второй измерительныйи второй оиорний параметрические генераторы 3 и 5 (второй разряд) подается от генератора накачки 1 про-, тивофаэное напряжение накачки, то и сепаратриса на фаэовой плоскости этих параметрических генераторов оказывается повернутой по отношению к сепаратрисе первых измерительного и опорного параметрических генераторов 2 и 4 на угол 90о. Таким образом первый и второй разряды преобразователя дают возможность определить положение вектора преобразуемого сигнала, с точностью до квадрата, каж-дому из которых соответствует опреде ленный код на выходных шинахЦ8 „иОэь 1

l5 и кодксоответствующий определенйому квадранту,поступает с триггером Ь и

9 иа входы управления ключей 10 и ll которые осуществляют выбор необходимых фаз напряжений субгармоники, 2О снимаемых с прямых и инверсных измерительных первых параметрических генераторов 2 и 3. С выходов ключей 10 и 11 напряжения субгармоники с выбранными фазами подаются на сме- д ситель 12, на выходе которого выде,ляется суммарный сигнал, Этот сиг- о нал с частотой накачки и фазой 90 или 270о(в зависимости от фазы . преобразуемого сигнала) поступает на параметрические генераторы 13-1 (измерительный) и 14-1 (опорный) треть его разряда преобразователя. Сепаратриса этих параметрических генераторов оказывается повернутой по отношению х сепаратрисе параметрического генератора первого разряда на угол 135 или 45 . Фазовый детектор

15-1 осуществляет сравнение фаз колебаний субгармоники с прямых выходов параметрических генераторов 13-1 40 и 14-1, а триггер 16-1 вырабатывает выходной сигнал третьего разряда(0 эих

Первый второй и третий разряды дают возможность определить положение вектора преобразуемого сигнала с точностью до октанта, каждому иэ которых соответствует определенный код на выходных шинах преобразователя U>„ttt< U и Оь„„ .Код соответствующий выбранной полуплоскости измерительного параметрического генератора 13-1 подается на вход управления ключей 17-1 и 18-1. На выходах ключа

17-1 возможно наличие напряжения субгармоники с фазами 0 или 180 с вью о о .хода ключа 10 .и с одной из Фаз 45

225, 135, 315 с прямого выхода измерительного параметрического гене ратора 13-l,à на входах ключа 18-1

90 или 270 с выхода ключа 10 и одной. из фаз 225, 45, 315, 135 с инвер Я) сного выхода измерительного нараметрического генератора 13-1. С выходов ключей 17-1 и 18-1 напряжение субгармоники с выбранными фазами подаются на смеситель 19-1, на выходе 65 которого выделяется суммарный сигнал с одной из возможных фаэ — 45

135,225, 315 . Остальные разряды

>преобразователя работают аналогично.

Для примера на фиг 2 приведена фаэовая плоскость измерительных параметрических генераторов для шести разрядов преобразователя при фазе Э преобразуемого сигнала Ю= 24, где сплошными линиями отмечены векторы накачки соответсвтующих разрядов (обозначены цифрами), а пунктиром— векторы субгармоники измерительных. параметрических генераторов соответствующих разрядов (цифры проставлены у векторов соответствующих прямым выходам параметрических генераторов). Для этого случая приведена и таблица состояний разрядов преобразователя, в которой Q — выходы триггеров соответствующих разрядов, подключенные к выходным шинам а Q . — выходы триггеров, подключен1 ные ко входам управления соответствующих ключей. В этой таблице низк;:м управляющим потенциалам (О =О), подаваемым на входы управления ключей, соответсвует выбор верхних по схеме на фиг.1 входов этих ключей, а высоким потенциалам — нижних по схеме входов этих -ключей, Использование новых злементов— второго измерительного и двух опорных параметрических генераторов, двух ключей, двух фазовых детекторов и двух триггеров в первой разрядной ячейке, а также одного опорного параметрического генератора, фазового детектора, триггера и двух ключей в каждой последующей разрядной ячейке, выгодно отличает предлагаемый преобразователь фаза-код известного по чувствительности и точности, ttocкольку преобразуемый сигнал подается на измерительные параметрические генераторы непосредственно беэ какйх либо промежуточных преобразований, то чувствительность и точность (количество разрядов) преобразователя определяются только собственными шумами контура параметрического генератора.

864542 чем ко входу первого измерительного параметрического генератора и через ,первйй опорный параметрический ге нератор к первому входу первого фазового детектора, а второй выход генератора накачки — ко входу второго измерительного параметрического

5 генератора и через второй опорный параметрический генератор к первому входу второго фазового детектора, при этом прямой и инверсный выходы первого и второго измерительных па раметрических генераторов подсоедине" .ны ко входам первого и второго ключей соответственно, причем прямой выход первого измерительного параметрического генератора, соединен со вто- 15 рым входом первого фазового детектора, а инверсный выход второго измерительного параметрического генератора — co вторым входом второго фазового детектора, при этом выходы Щ первого и второго фазовых детекторов подключены ко входам первого и второ о триггеров, соответственно, инверсные выходы которых подсоединены ко входам управления первого и второго ключей, а выходы ключей соединены со входами смесителя, выход которого .соединен со входами измерительного и опорного параметрических генераторов последующей

30 разрядной ячейки, причем в каждую из остальных разрядных ячеек дополнительно введены опорный параметрический генератор, фазовый детектор, триггер и два ключа, при этом прямой и инверсный выходы измерительного параметрического генератора подсоединены к первым входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены ко входам смесителя, а выход опорного параметрического генератора соединен с первым вход м фазового детектора, ко второму входу которого подключен прямой выход измерительного параметрического генератора, причем выход фазового детектора соединен со входом триггера, инверсный выход которого соединен со входами управления ключей, при этом в каждой последующей разрядной. ячейке вторые входь1 первого и второго ключей соединены соответственно с выходами первого и второго ключей предыдущей разрядной ячейки, а входы измерительных параметрических генераторов всех разрядных ячеек объединены и подключены ко входной шине, причем выходы триггеров соединены с выходными Шинами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

9 438940, кл. G 01 К 25/00, 1974, 2. Вечканов Г,П. Преобразователи аналог-код с применением генераторов субгармонических колебаний, Сб. ста-. тей Нелинейные и сверхвысокочастот ные радиотехнические системы. Труды MAH. Вып,215, М,, "Машиностроение", 1970, с.114

864542

В ыходиой код

+0sixi

Таблица состояний разрхАР преаКразпЬжелю Рюл У= 29

Составитель В.Рябцев

Редактор Л;Недолуженко Техред T. Иаточка: Корректор И.Шароши

Заказ 7830/84 тираж 991 Подписное

ВНИИПИ Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ffqg " Патент" q г. Ужгород, ул. Проектная, 4