Фазовращатель

 

(72 ) Автор изобретения

А. И. Шапиро

Pl ) Заявитель (54) ФАЗОВРАЩАТЕЛЬ

Изобретение относится к измеритель- ной технике и может быть исполюовано для калибраторов фазы, двухфазных генераторов напряжения прямоугольной формы.

Известен фазовращатель, содержащий т енератор пилообразного напряжения и

S компаратор 3 1 3 .

Недостатком устройства является его низкая точность, которая зависит от температурной с табильности генератора пило- to образного напряжения и точности срабатывания компаратора.

Наиболее близким по технической сущ« ностй к предлагаемому является фазовращатель, состоящий из трех интеграторов, делителя напряжения, компаратора, трщгера и элемента И, причем вход устройства соединен с входами первого интегратора, генератора пилообразного напряжения, D -входам триггера и первым входам 20 элемента И, выхЬд первого интегратора соединен с входом делителя напряжении, выход которого соединен с суммирующим входом второго интегратора, выход которого соединен с первым входом компара тора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с С-входом триггера, прямой выход которого соединен с выходом устройства, а инверсный - с вторым входом элемента И, выход которого соединен с входом третьего интегратора, выходом соединенного с вычитающим входом второго интегратора, (2) .

Недостатком известного фазовращате- ля является то, что с повышением частоты напряжения, фаза которого сдвигается, уменьшается точность задания фазового сдвига иэ-за завала фронтов импульсных последовательностей.

Белью изобретения является повышение точности задания фазового сдвига на высоких частотах.

Поставленная цель достигается тем, Мто в фазовращатель, содержащий генера тор пилообразного напряжения, компарарр. триггер, делитель напряжения, интег» иатор, элемент И, причем входная клемма разом, что каждая ступень напряжения „, разрешает прохождение соответствую,щей ступени напряжения f на выход комс мута тора.

Последовательное от 0 до 2 дискрет ное изменение фазы колебаний сигнала fс на выходе коммутатора 3 с частотой f р, приводит к смешению частоты входного сигнала до значения к fî 4ч () и фазы до значения

Чх г4 пч ()

Расщепители 1 и 2 фаз, а также ком мутатор 3 образуют однополосный смеси» . тель 16. Напряжение с выходе коммутатора 3 поступает на гетеродинные входы смесителей 4 и 5. На сигнальный вход смесителя 1 подается входная частота с фазой Чс, а смесителя 5 - выходная частота f f c фазой Ч,, формируется следующим образом (см. фиг. 2).

Генератор 6 пилообразного напряжения вырабатывает напряжение О . тн пилообразной формы (не обязательно линейное) на каждый импульс и промежуток между импульсами, которое поступает иа первый вход компаратора 7, на второй . вход которого подается управляющее напряжение с интегратора 15.

Выходное напряжение компаратора 7

Окр подается на С-вход триггера 8, который срабатывает только по перепадам из 0 в 1; и тем самым на выходе триггера 8 образуется напряжение частотой

fc f, сдвинутое по фазе на величину, задаваемую выходным напряжением интегратора 15.

На выходах смесителей 4 и 5 присутствуют две боковые составляющие— сумма и разность частот входных сигналов.

Фильтры 9 и 10 нижних частот про пускают разностную составляющую и подавляют суммарную не менее, чем на

40- 50 дБ.

Таким образом, на выходах фильтров имеем

9 пч пч) (о=" о (ïq<+ ++c

На основании уравнений (3) видно, что в результате преобразований фазовые

3 983979 ф устройства соединена с Ь -входом триггера и входом генератора пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход последнего соединен с С-входом триггера, а второй вход компаратора - с выходом интегратора, суммирующий вход которого соединен с выходом делителя напряжения, а выходная клемма соединена с прямым выходом триггера, дополнительно введены тп однополосный смеситель, два смесителя, два фильтра нижних частот, два формирователя, причем первая входная клемма соединена с сигнальным входом первого смесителя и сигнальным входом однополосиого смесителя, вторая входная клемма соединена с гетеродинным входом однополосного смесителя, а выход его соединен с гетеродинными входами обоих смесителей, а сигнальный вход второго смесителя соединен с прямым выходом триггера, выходы обоих смесителей соединены со входами формирователей через фильтры нижних частот, при этом выход первого формирователя соединен со входом делителя напряжения и первым входом элемента И, а выход второго формирователя — co вторым входом элемента И, который своим выходом соединен с вычиМющим входом интегратора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Фазовращатель . состоит из расщепителей 1 и 2 фаз, коммутатора 3, смесителей Г и 5, генератора 6 пилообразного напряжения, компаратора 7, триггера 8, фильтров 9 и 10 низкой частоты, формирователей 11 и 12, делителя 13 напряжения, элемента И 14 интегратора 15, 46 однополосного смесителя 16, первой входной клеммы 17, второй входной клеммы

18 и выходной клеммы 19. фазовращатель работает следующим образом.

Напряжение частотой, фазу кото45 рого Ч с необходимо сдвинуть, поступает на расщепитель 1 фаз, на выходе которого формируется четыре напряжения частотой fo, фазы которых смещены от 0 до

2JI

2Х ди=кретными ступенями по

Промежуточная частота Ерц поступает на расщепитель 2 фаз, на выходе которого формируются аналогичные напряжения, но частотой Ерц и фазой Епч . При55 чем всегда . „, . с

Полученные напряжения подаются на

4-позиционный коммутатор 3 таким. об% 9839 соотношения сигналов Чс и Чс перенесены на промежуточную частоту

Можно записать следующее выражение: дф = д (4) AN

a4„„д с приращения фаз сигналов Епч и Е< во временной области, т. е. временные колебания фазы на частоте при переносе их на частоту f пч усилива с . ются в .1.— — раэ.

:тПч

Формирователи 11 и 12 формируют иэ синусоидального напряжения напряжение прямоугольной формы. Напряжение с выхода формирователя 11 поступает на делитель 13 напряжения, который задает требуемый фазовый сдвиг, и дальше - на суммирующий вход интегратора 15. Напряже1 ие с формирователей 11 и 12 поступает на элемент И 14, который формирует импульсное напряжение частотой т с длительностью импульса, равной тре2 буемому фазовому сдвигу, которое поступает на вычитающий вход интегратора ра 15, 5

Фазовращатель, содержащий генератор пилообразного напряжения, компаратор, триггер, делитель напряжения, интегратор, элемент И, причем входная клемма уст

20 ройства соединена с 9 -входом триггера и входом генератора пилообразного наприжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход последнего соединен с С-входом тржтера, а второй .

5 вход компаратора - с выходом интегратора, суммирующий вход которого соеди» нен с выходом делителя напряжения, а выходная клемма соединена с прямым выходом триггера, о тличающи йся тем, что, с целью повышения точности задания фазового сдвига на высоких частотах, в него введен однопопосный смеситель, два смесителя, два фильтра нижних частот, два формирователя, причем первая входная клемма соединена с сигнальным входом первого смесителя и сигнальным входом однополосного .смесителя, вторая входная клемма соединена сгетеродинным входом однополосного сме:ителя, а выход его соединен с гетеродинными входами обоих смесителей, сигнальный вход второго смесителя соединен с прямым выходом триггера, выходы обоих смесителей соединены с входами формирователей через фильтры нижних частот, при этом выход первого формирователя соединен с входом делителя напряжения и первым входом элемента И, а выход второго формирователя - с вторым входом элемента И, который своим выходом соединен с вычитающим входбм интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Брунштейн В. Фазовращатепь, состоящий из удвоителя частоты и триггера."Электроника", 1.976, № 21, с. 50. .2. Авторское свидетельство СССР по заявке ¹ 2918300/18-21, кл. 4 01 Р 25/02, 1980.

=Ч ()

Отрицательная обратная связь вырав нивает напряжение на входах интегратора 15:

ИПЧ

Тлч

u =v—

ИПЧ .

ПЧ где Ч - амплитуда выходного напряжения формирователей 1.1 и 12; io

- длительность импульса на выходе элемента И 14;

Ф.1, „- длительчость |импульса на . вы ходе формирователя 11;

К - коэффициент деления делителя 13; 5 Г

ИПЧ ЦПЧ

V- — =Я—

Ъч К

- — """= пч й). ()

55

После подстановки (4) в (5) ñ с пч с ™ч, с() 04 где К - длительность импульса входиз ного сигнала

На основании (6) видно, что делитель

13 напряжения задает фазу выходного сигнала относительно входного F<, Чувствительность и точность предла-. гаемого фазовращателя по сравнению с юе м увеличена в Х-а- раз. E nu

Таким образом, введение в фазовраща тель цепи обратной связи, работающей на фиксированной низкой частоте, позво ляет повысить точность задания фазы на высоких час тотах.

Формула изобретений

983979. Составитель В. Афанасьев

Редактор Н. Егорова Техред Е.Харитончнк Корректор С. Шекмар

Заказ 9953/72,Тираж 959 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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