SU1226339A1

SU1226339A1 - Широкодиапазонный калибратор фазовых сигналов

Info

Publication number: SU1226339A1
Application number: SU843813833A
Authority: SU
Inventors: Евгений Карлович Батуревич
Priority date: 1984-11-20
Filing date: 1984-11-20
Publication date: 1986-04-23

Abstract

Изобретение может быть использовано дл бормировани в широком диапазоне частот двух или более синусоидальных напр жений, или напр жений любой другой формы с заданным значением их амплитуды и прецизион- но регулируемым фазовым сдвигом, а также при создании многофазных систем с высокой точностью установки фазового сдвига между отдельными напр жени ми в качестве компенсирую щего фазовращател в фазометрах уравновешивани . Цель изобретени - повышение точности задани сдвига фаз. Калибратор содержит широкополосный генератор 1, делители частоты 2 и 3, переключатель 4 установки фазовых сдвигов, в который вход т; блок 6 установки фазовых сдвигов, регистр 7, блок 8 сравнени . Кроме

Description

того, калибратор содержит дешифратор 9, преобразователи кодов 10 и 11, коммутатор 12, регул тор 13 опорного напр жени , перемножающие цифроаналоговые преобразователи 14

I

Изобретение относитс к фазоиз- мерительной технике и предназначено дл формировани в широком диапазоне частот двух или более синусоидальных напр жений либо напр жений любой другой формы с заданным значением их амплитуды и предизионно регулируемым фазовым сдвигом, и может быть использовано при создании многофазных систем с высокой точностью установки фазового сдвига между отдельными напр жени ми, качестве компенсирующего фазовращател в фазометрах уравновешивани и в различных фазовых системах радиотехники , автоматики, св зи, измерительной техники и црутк област х .

Цель изобретени - повышение точности задани сдвига фаз за счет Toroj что используетс как смещение во времени моментов формировани дискретных значений напр жений определенного уровн при регулировании фазовых сдвигов большими ступен ми (100, 10, 1°)s так и изменение уровн дискретных значений напр жений при регулировании фазовых сдвигов наименьшими ступен ми (напр;имер, 0, О, 1 ), а также уменьшение аппаратурных затрат.

При преобразовании цифровых взвешенных кодов дискретных значений: текущих фаз в цифровые взвешенные коды напр жений вводитс дополнительна коммутаци наборов этих кодов напр жений, которые отличаютс друг от друга на значени , соответствующие изменени мфазы на вводимую дополнительнзто наименьшую ступень.

Уменьшение фазовых погрешностей предлагаемого калибратора достига- етс за счет сокращени дополнитель ного канала аналогового сум1чатора.

и 15. Повышение точности задани сдвига фаз достигаетс за счет введени дешифратора 9, преобразователей кодов 10 и 11, коммутатора 12. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Расширение функциональных возможностей , заключающеес в генерировании любой заданной формы выходных напр жений и безфазовом регулировании их амплитуды, осуществл етс путем предварительной записи и циклического воспроизведени значений кодов напр жений заданных форм и амплитуд,, соответствующих дискрет- ньм выборкам через равные интервалы времени. Количество таких интервалов на период определ етс минимальной дискретностью регулировани фазовых сдвигов путем смещени во времени моментов формировани дискретных значений,, Кроме того, безфазова регулировка амплитуды выходных напр жений осуществл етс путем вариации опорных напр жени. перемножающих цифроанагюговыз ; преобразователей.

На чертеже представлена структурна схема широкодиапазонного калибратора фазовых сдвигов.

Калибратор содержит широкополосный генератор 1, пересчетные блоки 2 и 3, делители частоты, дополнительный переключатель 4 установки фазовых сдвигов, блок 5 установки и контрол фазовых сдвигов, в который вход т блок 6 установки фазовых сдвигов, регистр 7, блок 8 сравнени кодов, кроме того в калибратор вход т дешифратор 9, пер&программи- руемые запоминающие блоки (ППЗУ - преобразователи кодов) 10 и 11,коммутатор 12, регул тор 13 опорного напр жени , и два перемножающих циф- роаналоговых преобразовател (ПЦАП) 14 и 15.

Выход широкодиапазонного генера- тора 1 подключен к тактовым входам пересчетных блоков 2 и 3, Входы ввода информации одного из пересчетных блоков 3 поразр дно св заны с одно- именньми выходами блока 6 установки

3

фазового сдвига. К этим же выходам подсоединена перва группа входов блока 8 сравнени , Втора группа вх ДОН подключена к вьгходам регистра 7 пам ти, информационные входы которого соединены с выходами разр дов пересчетного блока 3, а вход записи св зан с выходом заполнени пересчетного блока 2, в качестве которого может служить его старший разр д Выход блока 8 сравнени кодов под- ключен к входу блока 6 управлени установки фазового сдвига. Информа- .ционные выходы разр дов пересчетного блока 2 соединены с входами преобразовател 10 кодов, выходы которого св заны с цифровыми входами перемножающего цифроаналогового преобразовател 14, выход которого вл етс выходом опорного канала пшрокодиапазонного калибратора фазовых сдвигов. Информационные выходы разр дов пересчетного блока 3 подключены к информационным входам дешифратора 9, имеющего ц групп информационных выходов. К каждой группе выходов подсоединены входы преобразователей 11.1-11,h кодов выходы которых св заны с таким же количеством информационных входов коммутатора 12. Выходы этого коммутатора в свою очередт подключены к цифровьм входам перемножающего цифроаналогового преобразовател 15, выход которого вл етс выходом регулируемого канала широ одиапазон- ного калибратора фазовых сдвигов, В устройство может быть введен некоммутируемый преобразователь 11,0 кодов, информационные входы которого соединены с выходами разр дов пересчетного блока 3, а выходы св заны с входами старших р разр дов перемножающего m -разр дного цифро- аналогового преобразовател . Остальные т-р разр ды преобразовател подключены к выходам коммутатора 12, Одноименные входы управлени дешифратора 9 и коммутатора 12 соединены между собой и св заны с дополнительным переключателем 4 установки фазового сдвига. Аналоговые входы перемножающих цифроаналоговых преобразователей 14 и 15 подключены к

движкам регулируемых резисторов регул тора 13, питаемого от источника посто нного опорного напр жени Uo.

263394

Устройство работает следующим образом .

Непрерывна последовательность импульсов , формируемых широкодиапа- 5 зонным генератором 1, поступает на тактовые входы пересчетных блоков 2 и 3. Частота повторени импульсов i генератора 1 превышает частоту выходных напр жений Fg, широко- 0 диапазонного калибратора фазовых сдвигов в Е раз ,

Т J

где I - коэффициент делени частоты пересчетных блоков 2 и 3 к максималь15 ное количество интервалов аппроксимации выходных напр жений, приход щихс на их период. Коэффициент делени частоты устанавливает также промежуточное значение дискрета ре20 гулировани фазовых сдвигов Cfg. Изменение фазовых сдвигов калибратора су| на значени , кратные cpj осуществл етс путем вариации стационарных значений начальных фаз пересчет5 ных блоков 2 и 3, используемых как управл емые делители частоты

60° - , Я Э -Г-5 к -М э,

0 где k код старших разр дов фазового сдвига, задаваемый блоком 6 установки фазового сдвига и измен ющийс в пределах О - 2-1.

Дл обеспечени высокой точности

5 воспроизведени дискретных значений выходных напр жений и высокой разрешающей способности по фазе значение В целесообразно увеличивать, а дл расширени частотного диапазо0 на калибратора фазовых сдвигов значение I необходимо устанавливать как можно меньшим. Поэтому выбор значени 6 должен быть компромиссным .

5 Установка старших разр дов заданного значени фазового сдвига в калибраторе осуществл етс цифровым взвешенным кодом при помощи блока 6 установки фазового сдвига. Теку0 щие значени кодов пересчетных блоков 2 VI Ъ mt) и Non W соответствуют в дискретном выражении значени м текутдих фаз Р (i) и Ф (t) выходных напр жений. Фазовый сдвиг

между выходными напр жени ми определ етс разностью абсолютных значений текущих фаз

(P(t)- P,Ji),

а следовательно, и разностью кодов пересчетных блоков

l((t)-Non(i)

Дл установки заданного значени разности кодов и дл контрол его при помощи блока 5 используютс интервалы времени, в течение которых код одного из пересчетных блоков 2 обращаетс в нуль Нд (ig 0, т.е. интервалы, следующие за моментом заполнени этого пересчетного блока. При этом контроль установленного знчени фазового сдвига (разности кодов ) осуществл етс блоком 5 путем записи в регистр 7 в указанный интервал времени кода другого пересчетного блока 3. Блок 8 сравнени кодов осуществл ет поразр дное сравнение кода, задаваемого блоком 6 установки фазового сдвига, с выходным кодом регистра 7. При неравенстве сравниваемых кодов при помощи блока 8 в момент заполнени пересчетного блока 2, т.е. когда оп (.о} О, формируетс сигнал управлени блоком 6 установки фазового сдвига. Этот блок осуществл ет корректировку возникшего рассогласовани , занос требуемое значение кода в пересчетиый блок 3, независимо от того произошел сбой в работе одного из пересчетных блоков или в блок 6 установки фазового сдвига занесено новое значение кода Контроль фазового сдвига и при необходимости его корректировка выполн ютс в каждом периоде выходной напр жений калибратора.

Выходы разр дов пересчетного блока 2 подключены к входам преобразовател 10 кодов, который преобразует дискретные значени кодов, выражающих текупще фазы выходного напр жени ,„ (i в строго им соответствующие коды мгновенных значений напр жени a(,n(-t) заданной формы . В качестве преобразовател 10 кодов может быть использован посто нный перепрограммируемьш запоминающий блок 10 - 11. п. Этот блок программируетс , а также смен етс или коммутируетс таким образом, чтобы имелись группы наборов мгновенных значений напр жений всех требуемых форм. При формировании синусоидальных сигналов запоминающий . блок программируетс по выборкам гармонических функций

on(t) 2in «n.(.h

преобразователь 10 кодов или ПИЗУ выбираетс таким образом,чтобы количество их адресных входов не превьшало количества разр дов пересчетных блоков 2 и 3, а разр дность по В 1ходу совпадала с разр дностью подсоединенного к нему интегрального перемножающего цифроаналогового преобразовател 14. В свою очередь количество разр дов интегрального цифроаналогового преобразовател 14 выбираетс исход из заданной точности воспроизведени мгновенных значений выходных напр жений.

Выходы разр дов пересчетнбго блока 3 канала с регулируемым фазовым сдвигом св заны с информационными входами дешифратора 9. Количество групп выходов дешифратора 9 также как и количество подключенных к ним преобразователей 11.1 - 11.и кодов определ етс значением наименьшей ступени регулировани фазовых сдвигов д.

л fa

0

5

0

5

O

5

где п - любое целое число из натурального р да.

Максимальное значение п ограничено разрешающей способностью выходного цифроаналогового преобразовател 15. Так дл выходного гармонического напр жени значение ,

должно в несколько раз превышать разрешающую способность выходного преобразовател 15. Выходы-преобразователей соединены с группами входов коммутатора 12, выходы которого подключены к перемножающему цифроаналоговому преобразователю 15. Количество разр дов последнего, определ ющее его разрешающую способность , должно быть достаточным дл того, что.бы обеспечить требуемую точность воспроизведе«и мгновенных значений выходного напр жени и дл того, чтобы реализовать требуемое значение наименьшей ступени регулировани фазовых сдвигов д,.

Дешифратор 9 и коммутатор 12 управл ютс синхронно статическим кодом дополнительного переключате- л 4 установки фазовых сдвигов. В первом положении переключател выходы разр дов пересчетного блока 3 посредством дешифратора 9 подк.ггюча-| ютс к входам преобразовател 11,1

кодов, а его выходы через коммутатор 12 соединены с цифровыми входами перемножающего цифроаналогово- го преобразовател 15. Остальные выходы дешифратора 9 и входы комму- 5 татора 12 отключены. Аналогично во втором поло Гении переключател 4 между выходами пересчетного блока 3 и цифровыми входами перемножающего цифроаналогового преобразовател 15, О оказываетс включенным преобраз ова- тель 11.2 кодов и т.д. Так же как и в опорном канале, в качестве преобразователей 11.1-11.П кодов могут быть использованы перепрограммируемые запоминающие блоки. Преобразователи 10 и 11.1 кодов программируютс одинаково, т.е. дискретным значени м аргумента Pit):

-Чб,о Ч з-Я Ч о 2 Э-И о 3 где (fg - начальньш сдвиг фаз в пределах О - , а 1 - любое целое число не более 6/3 (в соответствии

на их входах составл ет tfg-c. Опрос дискретных значений кодов преобразователей 10 и 11 несинхронный-по каналам, так как в общем случае

несинхронно измен ютс дискретные значени кодов пересчетных блоков 2 и 3. За счет сдвига дискретных значений кодов одной пересчетной схемы по отношению к другой, осуществл емого блоком 5 установки и контрол фазового сдвига, производитс регулирование фазового сдвига промежуточными ступен ми срд . На выходах преобразователей 11 и 10 также несинхронно происходит циклическа схема дискретных значений кодов напр жений, определ емых наборсж (1) дл преобразовател 10 и одним из наборов (1) - (3) дл преобразователей 11.1 - 11.и в зависимости от положени дополнительного переключател 4 установки фазового сдвига наименьшими ступен ми. Как следует из выражений (1) - (3) фазовые с теоремой Котельникова), должны со- сдвиги ме щу напр жени ми, дискрет15

20

30

40

ответствовать дискретные значени кодов напр жений а

Q(),)a((),..,,a c oЧe-lЦ.clз.

Преобразователь 11.2 кодов программируетс таким образом, что набо-. ру дискретных значений аргумента ФС )

o S V 3 Ч o ч aЯ мЧ o

+ йцЧг-Оч,-

Должен соответствовать набор дискрет- J5 ных значений кодов напр жений а (Р)-.

),a(ч,4йц,гCpз ),a()o.c),..,J.

,ч с йч - ЧЗ- 1- 2)

Аналогичным образом программируютс остальные преобразователи кодов - набору дискретных значений аргумента f(. %Ч 1-Ойц,(1Лм М Э Д,Чо(-Ойч

-2 ,,., ,Ч о+() Ьч,4 (Й-О должен соответствовать набор дискретных значений напр жений с((Ф1:

a o4n-lU fl, + q)g C,Q tpoUvi-Ox

xuc +2c|g.(,,,,,a q o+h-i)ucp + (.a.(3)

В процессе работы пересчетных блоков 2 и 3 их выходные коды лически измен ютс с шагом cfg. Учитыва то, что не все разр ды пересчетных блоков могут быть подключены к входам преобразователей 10 и 11, шаг циклического изменени кодов

45

SO

ные значени которых они выражают, отличаютс друг, от друга на угол uty, Следовательно, полный фазовый сдвиг, воспроизводимый широкодиапазонным калибратором фазовых сдвигов, может быть представлен выражением:

q) 4 H + 7

где i - код дополнительного переключател 4 установки фазового сдвига наименьшими ступен ми Лц,, ср - аддитивна погрешность фазиров- ки каналов калибратора, обусловленна неидентичностью ФЧХ выходных преобразователей 14 и 15.

Перемножающие цифроаналоговые преобразователи 14 и 15 преобразуют циклически измен ющиес во времени цифровые коды, соответствующие дискретным значени м напр жений Яоп и а (.t) в аналоговые напр жени . Выходные напр жени преобразователей 14 и 15 определ ютс выражени ми иоп -ао„1) Ьо„-и,

UU)a(t1.b.U, -де-1), .

о ,

53

опорное напр жение источника; Ьд„,Ь - коэффициенты делени напр жени регулируемым регул тором 13.

Регулировка амплитуды выходных напр жений широкодиапазонного калибратора фазовых сдвигов осуществл етс путем изменени значений h и hgi, . Принима во внимание, что вана их входах составл ет tfg-c. Опрос дискретных значений кодов преобразователей 10 и 11 несинхронный-по каналам, так как в общем случае

0

5

O

q) 4 H + 7

UU)a(t1.b.U, -де-1), .

о ,

3

Регулировка амплитуды выходных напр жений широкодиапазонного калибратора фазовых сдвигов осуществл етс путем изменени значений h и hgi, . Принима во внимание, что варнац:1 значений h и hg не вли ет на процесс формировани кодов дискретных значений напр жений и не точностные характеристики перемножающих цифроаналоговых преобразователей 14 и 15э комплексный спектр их выходных напр жений не зависит от значений г, и Ьд,, а следовательно предлагаемый широкодиапазонный калибратор фазовых сдвигов не имеет амплитудно-фазовых погрешностей

Измен значени К и hj, во времени j можно модулировать по амплитуде выходные напр жени калибратора Ид таким образом, автоматизировать процесс измерени значени амплитудно-фазовых погрешностей повер емых фазочувствительных схем.

При анализе р дов дискретных знчений кодов выходных напр жений (1) (3) часто оказываетс , что значени в их столбцах; «Wsl,a ( ucpV,,,,, а с|о-1-(п-0 Дц, j j

0,(u),,a(,.,.,(-(

2ФЭ-.У5 а.п(е-п).с|,,йчЧе-(.а1г...

. v,.,; - Lj -tVvvi)uq)4&-Ot.pg,q оказьшаютс неизменными в р старшик разр дах.

В этом случае ГШЗУ может

значительно упрощено; коды старших р разр дов могут фор л1роватьс некомму тируемым; преобразователем ГК а коды мпадпшх ш-р -разр дов при помощи коммутируемых переключателем 4 преобразователей 11ol-11.h,

По сравнению с известными устроствами изобретение имеет более высокую разрешающую способность по фаз е (или меньшую дискретность), более широкий диапазон частот, позвол ет формировать выходные напр жни любой заданной формы, не имее т амплитудно-фазовых погрешностей при регулировании амплитуды выход- ньзх напр жений, имеет меньшие значеки фазовых погрешностей.

Перечисленные преимущества достигаютс за счет введени в предлагаемом устройстве коммутируемых преобразователей кодов, осуществл ющих преобразование циклически измен ющихс во времени значений взвешенных кодов текущей фазы, фор мируемых пересчетными схемами, во взвашенные коды п групп мгновенных значений формируемых напр жений.

отличающиес друг от друга фазовым

сдвигом д . т п

Таким образом по вл етс возможность в и раз уменьшить дискрет по фазе, либо увеличить разрешающую способность в те же tj раз. Максш альна частота выходных сигналов калибратора Fg,j( j, огра- ничива.етс предельным значением тактовой частоты пересчетных схем i.j, .д. и значением промежуточного дискрета по фазе Cfg

Ьтмакс Э

F,

вык макс

360

0

$

5

В предлагаемом устройстве наименьша ступень составл ет ц -ю долю от Cfg, h может принимать значени до 15-20, поэтому имеетс возможность без ущерба дл разрешающей способности выбирать в 5-6 раз большие значени cjig -чем в известных решени х И; следовательно5 расширить частотный диапазон в те же 5-6 раз.

Claims

Формула изобретени

1 . П1ирокодиапазонный калибратор фазовых сдвигов, содержащий ширско- ;диапазонньш генератор, выход которого подключен к входам первого и второго делителей частоты, выходы которьк соединены с регистром блока установки и контрол фазового сдвига , содержащего также блок сравнени кодов и блок установки фазового сдвига, выходы которого соединены со вторым делителем частоты и первыми входами бхгока сравнени кодов, вторые входы которого подключены к регистру , а выход соединен с входом управлени блока установки фазового сдвига, а также дополнительный переключатель установки фазового сдвига и два перемножающих цифроаналоговых преобразовател , выхоДы которых вл ютс выходами устройства, о т- л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью увехсичени точности задани сдвига фаз 5 в него введены дешифратор п +1 преобразователей кодов, коммутатор и регулируемые резисторы , подключенные к источнику посто нного напр жени и св занные с аналоговыми входами перемножающих цифроаналоговых преобразователей, причем цифровые входы первого из ник соединены с выходами первого из

П

преобразователей кодов, входы которого подключены к разр дам первого

делител частоты, а цифровые входы второго перемножающего цифроанало- гового преобразовател св заны с выходами коммутатора, между входами которого и одноименными выходами дешифратора включены остальные п преобразователей кодов, информационные входы дешифратора соединены с выходами разр дов второго делител частоты, а одноименные входы управлени дешифратора и коммутатора по- )азр дно подключены к дополнительному переключателю установки фазовых сдвигов.

Редактор Р. Цицика Заказ 2126/43

Составитель В. Шубин Техредл.Олейник Корректор А. Т ско

Тираж 7,28 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и oтJcpытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна ,4

12
2. Калибратор по п.1, о т л и- чающийс тем, что, с целью уменьшени аппаратурных затрат, в него введен некоммутируеилй преобразователь кодов, входы которого совместно с входами регистра и дешифратора подключены к выходам разр дов второго делител частоты, а выходы - к входам р старших разр дов перемножающего цифроаналогового преобразовател , а m - р выходов коммутатора соединены с входами w р младших разр дов перемножающего цифроанапогового преобразовател .