SU1354144A1 - Синтезатор дискретных фаз - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  задани  прецизионных фазовых и временных сдвигов электрических сигналов в измерительной аппаратуре различного назначени . Цель изобретени  - повышение точности и разрешающей способности синтезатора достигаетс  путем устранени  аналогового дрейфа фазы каналов. Дл  этого в синтезатор дополнительно введены фазометр II, коммутаторы 12, 13 и 14 и реверсивньй счетчик 15. Кроме того, синтезатор содержит первое и второе кольца I и 2 фазовой автоподстройки частоты, фазовые детекторы 3 и 4, смесители 5 и 6, управл емые генераторы 7 и 8, эталонный генератор 9, блок 10 управлени , регистр 16, цифроаналоговый преобразователь 17, сумматор 18, генератор 19 импульсов и дискретный фазорегул тор 20. Введение указанных элементов позвол ет повысить долговременную точность синтеза дискретных фазовых сдвигов на 1-2 пор дка, а в пределе - до уровн  разрешающей способности используемого фазометра 11. Исключение дрейфа обеспечивает практически мгновенную готовность синте- затора к работе при включении в сеть. 1 ил. i (Л со. СП . j::

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  задани  прецизионных фазовых и временных сдвигов электрических сигналов в измерительной аппаратуре различного назначени .

Цель изобретени  - повышение точности и разрешающей способности путем устранени  аналогового дрейфа фазы каналов.

На чертеже приведена блок-схема синтезатора дискретных фаз.

Синтезатор содержит первое кольцо 1 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), второе кольцо 2 ФАПЧ, фазовые детекторы 3 и 4, смесители 5 и 6, управл емые генераторы 7 и 8, эталонный генератор 9, блок 10 управлени ,

фазометр 11, коммутаторы.12 - 14, ре- 20 использовать ее дл  формировани  анаверсивный счетчик 15, регистр 16, цифроаналоговый преобразователь 17 (ЦАП), сумматор 18, генератор 19 импульсов и дискретный фазорегул тор 20.

Первое кольцо 1 ФАПЧ включает соединенные в петлю фазовый детектор 3, смеситель 5 и управл емый генератор 7, второе кольцо 2 ФАПЧ включает соединенные в петлю фазовый детектор 4, смеситель 6, управл емый генератор 8 и сумматор 18. Вторые входы смесителей 5 и 6 соединены с выходом эталонного генератора 9, а вторые входы фазовых детекторов 3 и 4 соединены с выходами дискретного фазорегул тора 20 и входами коммутатора 12. Второй вход сумматора 1 через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь 17 (ЦАП), регистр 16, реверсивный счетчик 15 и коммутатор 14 соединен с выходом фазометра 11, входы которого соединены с выходами коммутаторов 12 и 13, при этом входы последнего соединены с выходами смесителей 5 и 6.

Генератор 19 импульсов соединен с входами дискретного фазорегул тора 20 и блока 10 управлени , при этом первый выход блока 10 управлени  соединен с управл ющим входом дискретного фазорегул тора 20, а второй - с управл ющими входами коммутаторов 12 - 14, фазометра 11 и реверсивного счетчика 15.

Принцип автокоррекции дрейфа состоит в следующем.

Известно, что в двухканальной системе ФАПЧ по вторичным биени м в стационарном режиме работы колец ФАПЧ на входах фазовых детекторов устанавливаютс  стационарные значени  фаз сравниваемых сигналов. Эти значени  определ ют стационарное значение разности фаз Ц) const, которое соответствует начальной расстройке частот опорных и управл емых генераторов . Если в процессе работы измен етс  начальна  расстройка частот, то зто приводит к дрейфу стационарной разности ACf Ч о 02 ле

сро, и срд - последовательные отсчеты cpj, . Периодическое измерение ср в каналах позвол ет извлечь информацию о наличии и величине дрейфа и

5

5

логового сигнала фазовой ошибки, который вводитс  затем в один из каналов по цепи отрицательной обратной св зи.

Синтезатор работает следующим образом..

Система, состо ща  из блока 10 управлени , генератора 19 и фазорегул тора 20, создает на входах фазо0 вых детекторов 3 и 4 два сигнала низкой частоты, межд,у которыми производитс  задание фазового сдвига с дискретом 2 ii /N, где N - коэффициент делени  частоты в фазорегул торе 20. Заданный сдвиг фазы переноситс  на высокую частоту управл емых генераторов 7 и 8 двум  кольцами 1 и 2 . , ФАПЧ. При этом достигаетс  очень высока  кратковременна  точность, коQ тора  обеспечиваетс  посто нством установившейс  фазы ( на входах фазовых детекторов и независимостью ц) от фазы .выходных сигналов фазорегул тора 20. В исходном состо нии Ч,, Ч о4 гдеСроГ стационарные фазы фазовых детекторов 3,4..

Дрейф начальной расстройки частот, генераторов 7 и 8 относительно частоты эталонного генератора 9 преобразуетс  в изменение, сро С помощью фазометра 11, подключаемого поочередно к входам детекторов 3 и 4 посредством коммутаторов 12 и 13, произво-- дитс  периодическое измерение ср„ пуg тем преобразовани  фазовьй сдвиг - число импульсов. Измеренные значени  cfo в каналах в В1здё пачек импульсов подаютс  через коммутатор 14 на входы сложени  и вычитани  реверсивного

5

0

3

счетчика 15, при этом на кодовом выходе его образуетс  код разности й(, 04 каналах, который затем перёписьшаетс  в регистр 16 и преобразуетс  в ЦАП 17 в аналоговое напр жение коррекции , , которое через сз мматор 18 подаетс  в. цепь управлени  частотой генератора 8. Результатом автокоррекции  вл етс  поддержание строгого посто нства оъ о означает исключение фазового дрейфа нул  каналов за счет нестабильности параметров колец ФАПЧ.

Управление работой системы автокоррекции производитс  блоком 10, который должен обеспечить коммутацию фазометра 11 и реверсирование счетчика 15 в соответствии с программой: 1 - измерение tp, , запись в счетчик 15 в режиме суммировани ; 2 - измерение if , запись в счетчик 15 в режиме вычитани ; О - запись разности бсуд в регистр 16, сброс реверсивного счетчика 15.

На практике длительность цикла одноразовой коррекции выбираетс  исход  из величины дрейфа фазы, требуемой точности по фазе и длительности переходньЬс процессов в системе ФАПЧ. Подбира  посто нную интегрировани  ЦАП, можно добитьс  плавной компенсации дрейфа фазы. Наиболее сложным узлом из вновь введенных  вл етс  фазометр 11. Он может быть реализован, например, в виде цифрового дискретного преобразовател  фазовый сдвиг - временной интервал - число импульсов. При работе на низкой фиксированной промежуточной частоте с посто нной амплитудой входных сигналов и с большим коэффициентом усреднени , т.е. при измерении среднего значени  if за много периодов входных сигналов, точность подобных фазометров при измерении почти равных и практически неизменных углов Cfg равна их разрешающей способности. Разрешающа  способность низкочастотных цифровых фазометров в насто щее врем  достигает тыс чных и даже дес титыс чных долей градуса. Это обуславливает возможность практически полного устранени  дрейфа синтезатора , --причем собственный дрейф фазометра не вли ет на точность автокоррекции , так как в реверсивном счетчике 15 происходит его компенсаци :

354144

.5 ()-(fo4iu(,,)

Ч о. .

где ,- выделенное значение дрейфа взаимного сдвига каналов на выходе счетчика 15; п - собственньш дрейф фазометра 1 .

,

Остальные вновь введенные узлы представл ют собой устройства, функции которых легко реализуютс  на стандартных логических и аналоговых

элементах. Сумматор 18 может быть выполнен на операционном усилителе ли- .бо, в простейшем случае, можно использовать пассивное суммирование на резисторах.

Введение новых элементов в известное устройство позвол ет повысить долговременную точность синтеза дискретных фазовых сдвигов по меньшей мере на 1-2 пор дка, а в пределе - до

уровн  разрешающей способности используемого фазометра 11.

I

Повьш1ение точности за счет исключени  дрейфа позвол ет увеличить разрешающую способность синтеза фазовых сдвигов на высокой частоте до уровн  разрешени  низкочастотного фазометра 11.

Исключение дрейфа приводит к практически мгновенной готовности синтезатора к работе при включении в сеть. Это повьщ1ает оперативность и коэффициент использовани  рабочего вре- мени синтезатора.

40

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Синтезатор дискретных фаз, содержащий последовательно соеднненнь1е генератор импульсов и блок управлени , двухканальный дискретный фазорегул тор , управл ющий вход которого соединен с первым выходом блока управлени , а выходы - с низкочастотными входами двух колец фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), состо щих из фазового детектора, смесител  и управл емого генератора, при этом фазовьй детектор, смеситель и управл емый генератор первого кольца ФМ1Ч соединены в петлю, а управл емый генератор, смеситель и фазовый детектор второго кольца ФАПЧ соединены последовательно, вторые

   б1

   входы смесителей обоих колец ФАПЧ соединены с выходом эталонного генератора , а вторые входы фазовых детекторов  вл ютс  низкочастотными

   .входами колец ФАПЧ, выходами которых  вл ютс  выходы управл емых генераторов , отличающийс  тем, что, с целью повьшени  точности и разрешающей способности путем

   . устранени  аналогового дрейфа каналов , в него введены фазометр, три коммутатора, реверсивный счетчик, выход которого соединен с последовательно соединенными регистром, циф- роаналоговым преобразователем и сумматором , включенным между фазовым детектором и управл емым генератором

   0

   15

   446

   второго кольца ФАПЧ, при этом входы первого коммутатора соединены с выходами дискретного фазорегул тора , входы второго коммутатора соединены с выходами смесителей овоих колец ФАПЧ, выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами фазометра , выход которого через третий коммутатор соединен с входами суммировани  и вычитани  реверсивного счетчика, второй выход блока управлени  соединен с управл ющими входами фазометра, трех коммутаторов и реверсивного счетчика, а тактовый вход дискретного фазорегул тора coet динен с Выходом генератора импульсов .