SU1337818A1 - Способ дискретного задани фазового сдвига и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области фазовых измерений электрических сигналов и может быть использовано дл  аттестации и проверки фазометров, компараторов фазы в диапазоне частот от 50 Гц до 50 МГц и фазовых сдвигов от 0,0001-до 1000 и более электрических градусов. Способ дискретного задани  фазового сдвига реализуетс  Т устройством, содержащим опорный генератор 1, блок 2 опорных частот, два идентичных канала 3, каждьй из которых состоит из последовательно соединенных блока 4 синтезации частоты и аттенюатора 5. Каналы 3 имеют выходы 3.1 и 3.2. Устройство также содержит коммутатор 6 двух опорных частот, элемент 7 задержки, формирователи 8 переходов, в состав каждого из которых вход т усилитель-ограничитель 9 и дифференцирующа  цепь 10, элементы 11 и 13 совпадени , триггеры 12 и 15, программируемый счетчик 14, источник 16 сигнала Пуск. Способ позвол ет уменьшить погрешность и дискрет сдвига фазы путем исключени  переходных процессов в системах преобразовани  частоты, получить посто нство абсолютной погрешности и независимость ее от величины задаваемого фазового сдвига. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. i (Л 00 00 00 00 (puil

Description

11

Изобретение относитс  к способам фазовых измерений электрических сигналов и может быть использовано дл  аттестации и.поверки фазометров, компараторов фазы в диапазоне частот от 50 Гц до 50 МГц и фазовых сдвигов от 0,001 до 1000 и более электрических град.

Цель изобретени  - повьшение точ- ности задани  угла фазового сдвига и уменьшение его дискрета.

На фиг.1 изображена структурна  схема устройства; на фиг.2 - эпюра процесса частотной манипул ции по предлагаемому способу.

Устройство дл  задани  фазового сдвига содержит опорный генератор 1, соединенный с блоком 2 опорных частот , выходы которого соединены с дву- м  идентичными каналами 3, каждый из которых состоит из последовательно соединенных блока 4 синтезации частоты и аттенюатора 5„ Выходы аттенюаторов 5  вл ютс  выходами 3.1 и 3.2 каждого из каналов 3 и устройства. Коммутатор 6 двух опорных частот своим выходом соединен с вторым входом первого канала 3, а информационные входы коммутатора 6 через элементы 7.1 и 7.2 задержки соединены соответственно с выходами блока 2 опорных частот. Эти выходы через формирователи 8 переходов, -каждый из которых состоит из последовательно включенных усилител -ограничител  9 и дифференцирующей цепи 10, соединены с входами элемента 11 совпадени , выход которого соединен с входом первого триггера 12 и входом второго элемента 13 сов- падени , выход которого через последовательно включенные программируемый счетчик 14 и второй триггер 15 соединен с вторым входом первого триггера 12, выход которого соединен одновре- менно с управл ющим входом коммутатора 6, вторым входом программируемого счетчика 14 и вторым входом второго элемента 13 совпадени . Второй вход второго триггера 15 соединен с источ- НИКОМ 16 сигнала Пуск, а выход первого элемента 7 задержки соединен с вторым входом второго канала 3,

Устройство дл  задани  фазового сдвига работает следующим образом.

Сигнал опорного генератора 1 с частотой, например, МГц поступает на блок 2 опорных частот, где выдел етс  р д когерентных сигналов.

5

8

5

0 0 5 0 5 0

5

182

необходимых дл  синхронной работы

двух блоков синтеза частот, например

,, ,1f,, 3,2f,3,,

24f, 30f, 32f ,...,39f. Сигналы F1 и F2 подаютс  на усилители-ограничители 9 формирователей 8 переходов и дифференцирующие цепи 10, выдел ющие фронты получаемьсх меандров, подаваемые на элемент 11 совпадени , где выдел ютс  синхроимпульсы при совпадении этих фронтов по времени. Синхроимпульсы фиксируют моменты совпадени  двух сигналов только при синфазном переходе их через нуль. Период их следовани  равен минимальному времени задаваемого дискрета сдвига фаз t 1/ F2-F1/ 1/(iF. При отсутствии сигнала запуска от источника 16 сигнала Пуск триггер 15 находитс  в исходном состо нии, а на выходе D- триггера 12 наблюдаетс  нулевой уровень; второй элемент 13 совпадени 

закрыт, программируемый счетчик 14 и коммутатор 6 наход тс  в исходном положении. Блоки 4 синтезации частот работают в стационарном режиме. Сигнал через элемент 7.1 и 7.2 задержки подаетс  на оба блока синтезации , поэтому на выходах 3.1 и 3.2 каналов 3 генерируютс  два (равные по частоте) сигнала с произвольным начальным фазовым сдвигом между ними. В режиме установки фазы от источника 16 сигнала на установочный вход RS- триггера 15 подаетс  импульс, перевод щий его в единичное положение. С приходом синхроимпульса от первого элемента 11 совпадени  D-триггер 12 также примет единичное состо ние и подаст напр жение управлени  на управл ющий вход коммутатора 6, второй элемент 13 совпадени  и вход управлени  программируемого счетчика 14. Коммутатор 6 подключает сигнд/г F2 к блоку 4 синтезации, создава  на выходе 3.1 смещенный по частоте относительно выхода 3.2 сигнал. В соответствии с линейной зависимостью измен етс  фазовый сдвиг между выходными сигналами. Программируемый счетчик 14 под действием сигналаD-триггера 12 переходит в режим счета синхроимпульсов , приход щих через открытый второй элемент 13 совпадени . Из-за ограниченного быстродействи  формировател  8 нулевых переходов, первого элемента 11 совпадени , RS- и D-триггеров 15 и 12, а также комму31

татора 6 момент подключени  сигнала F2 к синтезатору 4 будет отставать от нулевого уровн  сигнала F1 на врем  задержки Т, , равное сумме задержек перечисленных узлов. Дл  обеспечени  совпадени  моментов подключени сигналов F1 и F2 с их нулевыми уровн ми эти сигналы также задерживаютс  на врем  t. с помощью элементов 7.1 и 7.2 задержки. Дл  компенсации фазового сдвига, создаваемого элементом 7.2 задержки во втором канале, сигнал F1 задерживаетс  элементом 7.1 на врем  tja . Сосчитав установ- ленное в программе счетчика 14 число N синхроимпульсов, пропорциональных требуемому углу фазового сдвига, счетчик подает сигнал на триггер 15, сбрасыва  его в нулевое положение. С приходом очередного синхроимпульса на D-триггер 12 от также переводитс  в нулевое положение, и его управл ющее напр жение возвращает коммутатор 6 в первоначальное положение, закры- вает второй элемент 13 совпадени , блокирует режим счета программируемого счетчика 14. Сигнал F1 снова подаетс  коммутатором 6 на два блока 4 синтезации, цикл задани  фазы за- канчиваетс .

Сущность предлагаемого способа по сн етс  формой колебани , получаемой в результате частотной манипул - ции сигналам с помощью сигнала со2 при минимальном времени посылки манипул ции . В момент t, , при котором сигналы со1 и со 2 в фазе проход т через ноль, вместо сигнала О1 включаетс  сигнал со 2 на врем  t „ , по истечении которого S момент t очередного совпадени  синфазных переходов через ноль происходит обратное переключение. Сигнал со1, манипу- лированный в моменты t, не создает переходных процессов в избирательных LC-системах преобразователей и уменьшает врем  вхождени  в синхронизм в системах преобразовани , вклю- чающих фазовую автоподстройку частоты , так как нет перепадов напр жени , а относительный фазовый сдвиг переключаемых сигналов равен нулю. Манипу- лированный сигнал затем дел т в К раз и преобразуют в частотном диапазоне дл  уменьщени  дискрета задани  фазы и переноса его на требуемую частоту. Фазовый сдвиг выражаетс  формулой

18

ц,.шл-П где o fco2-o1/ - частотный сдвиг; t - минимальное врем  посылки манипул ции; п - число посылок , необходимое дл  получени  требуемого фазового сдвига; К - общий коэффициент делени  процесса преобразовани  частоты сигнала. Процесс манипул ции сигнала представл ет собой последовательность посылок и пауз. Во врем  посылки задаетс  необходимый дискретный фазовый сдвиг, во врем  паузы производитс  считьшание и обработка- , показаний контролируемых или повер емых приборов.

Угол фазового сдвига, получаемый на вьсходе каналов 3 устройства за врем  фазозадани , рассчитываетс  по формуле

(0 00 360°. (N-1),

где п - число декадных делителей в блоках синтезации частоты; - число синхроимпульсов, прошедших через счетчик во врем задани  фазового сдвига; tд,ц - врем  минимального дискрета

фазового сдвига.

Наиболее оптимальным дл  коммутируемых сигналов  вл ютс  частоты F1 3 МГц и ,1 МГц, так как ширина полосы пропускани  избирательных LC-цепей примен емого синтезатора (типа 46-31) позвол ет пропускать эти частоты без заметного затухани . Тогда минимальный дискрет дл  , , t,H

.0 10,

Ц и„ 360

10

гг-(2-1)0,000036

Максимальный дискрет фазового сдвига определ етс  емкостью примен емого программируемого счетчика 14, например дл  программируемого счетчика типа Ф 5264 с емкостью 10 единиц Ч макс 359, 999 . Необходмый дискрет фазозадани  определ етс  из расчета числа N импульсов, устанавливаемого (вручную или кодом) в программе счетчика .импульсов по формуле

-

Например, дл  q 10,000 имеем

+1 277777,7-t-l 277779. Пог- jqU

решность, получаема  в предлагаемом устройстве, может быть рассчитана по формуле

Jcf

где

St. 360 uF lO

St

к

временна  погрешность переключени  коммутатора. Эту погрешность можно уменьшить до величины 6-10 НС, тогда абсолютна  погрешность фазозадани  будет равна Ц 0,02.1(Г .

Предлагаемый способ по сравнению с известными позвол ет уменьшить погрешность и дискрет сдвига фазы за счет исключени  переходных процессов в системах преобразовани  частоты благодар  проведению частотной манипул ции сигнала в моменты переходов его через нулевой уровень, а введение этой манипул ции перед преобразованием - посто нство абсолютной погрешности и независимость ее от величины задаваемого фазового сдвига,

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   1, Способ дискретного задани  фазового сдвига, основанный на линейной зависимости текущей фазы от времени, получаемой в результате преобразовани  частоты сигналов, отличающийс  тем, что, с целью повьш1е- ни  точности и уменьшени  дискрета задани  угла фазового сдвига, преобразование производ т после частотной манипул ции одного из сигналов, которую осуществл ют в моменты совпадени  синфазных переходов через уровень манипулируемого и сдвинутого по частоте сигналов, а значение угла фазового сдвига определ ют как произведение частотного сдвига на заданный ин

   тервал времени, равный суммарному времени посылок манипул ций, деленному на коэффициент делени  частоты.
2. 2. Устройство дл  дискретного задани  фазового сдвига, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, блок опорных частот, под- ключенный к двум идентичным каналам, каждый из которых выполнен из последовательно соединенных блока синтеза- ции частот и аттенюатора, и коммутатор двух опорных частот, отличающеес  тем, что, с целью повьш1ени  точности и уменьшени  дискрета задаваемого фазового сдвига, в него введены два элемента задержки, два элемента совпадени , два формиро-

   вате   переходов, два триггера и программируемый счетчик, при этом два вывода блока опорных частот подключены к коммутатору через соответствующие элементы задержки и к входам первого элемента совпадени  через формирователи переходов, выход первого элемента совпадени  подключен к синх- ровходу первого триггера и первому входу второго элемента совпадени ,

   при этом выход второго элемента совпадени  через последовательно соединенные программируемый счетчик, второй триггер, установочный вход которого св зан с источником сигнала

   Пуск, и D-вход первого триггера и соответственно его выход соединены с вторым входом второго элемента совпадени , управл ющим входом программируемого счетчика и управл ющим выводом коммутатора, общий контакт которого соединен с первым, а нормально замкнутый контакт - с вторыми входами блоков синтезации частот.

   саг

   OJf

   (fJuf.Z

   Редактор А.Лежнина

   Составитель В.Шубин Техред И.Попович

   Заказ 4126/43Тираж 730 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

   Корректор А.Т ско