SU789891A1 - Калибратор фазовых сдвигов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  получени  двух синусоидальных напр жений с регулируемым фазовым сдвигом, устанавливаемым с высокой точностью в широком диапазоне часто Известно устройство дл  формировани  сдвинутых по фазе синусоидаль ных сигналов, содержащее генератор импульсов, делитель частоты, регистрирующее устройство и преобразова тель фазового сдвига в код, выполн  ющие функцию установки и контрол  требуемого значени  фазового сдвига выходных сигналов, избирательные фильтры, вьздел ющие основные гармоники из напр жений пр моугольной формы делителей частоты, формироват ли коротких импульсов, импульсные фазовые детекторы, генератор синусоидальных напр жений, фильтры нижних частот и индикатор нулевого фазового сдвига. Устройство решает поставленную задачу при формировании фазового сдвига .синусоидальных сигналов фиксированных частот 1 Регшизаци  такого устройства в области низких и инфранизких частот затруднена, так как в фазоизмерител ном преобразователе сигналы, содерж щие инфорг.ацию о погрешности установки фазового сдвига выходных напр жений , вьщел ютс  с помощью фильтров нижних частот на разностной частоте F f - Nfpc , которую следует выбирать в 5-10 раз меньше частоты выходных сигналов устройства fpf. . Указанные причины не позвол ют на основе рассмотренного устройства строить широкодиапазонные калибраторы фазовых сдвигов. Кроме того, в фазоизмерительном.преобразователе известного устройства используютс  формирователи коротких импульсов, временное положение которых соответствует нулевым переходам выходных синусоидальных напр жений калибратора . В таких формировател х неизбежны аддитивные погрешности выделени  нуль переходов синусоидальных сигналов, что приводит к снижению точности формировани  абсолютных значений фазовых сдвигов выходных напр жений, хот  погрешность приращений фазовых сдвигов обеспечиваетс  высока . Известен также фазовый калибратор , содержащий генератор, делители частоты, устройства управлени  задаваемой разностью фаз, масштабные сумматоры и триггеры. Фазовый сдвиг между выходными сигналами этого калибратора устанавливаетс  кодом, записываемым в один из делителей частоты в момент нулевого состо ни  другого делител . Триггеры с раздельными запусками и масштабные сумматоры выполн ют по существу функцию, цифроаналогового преобразовани  и синтезируют на выходах устройства ступенчатые квазисинусоидальные сигналы 2

Недостатком данного устройства  вл етс  то, что статические иДинамические погрешности формировани  дискретных приращений напр жени  возникающие в устройствах, синтезирующих квазисинусоидальные сигналы, (уменьшают точность установки фазовых сдвигов. Кроме того, подключение комплексных нагрузок к выходным клеммам такого калибратора также измен ет значение фазового сдвига между его выходными сигналами. Таким образом, возникновение погрешйости от неидентичности подключаемых нагрузок затрудн ет использование таких калибраторов в качестве поверочных фазозадающих устройств.

Цель изобретени  - повышение точности установки фазовых сдвигов в широком диапазоне частот.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в калибраторе фазовых сдвигов, содержащем широкодиапазонный генератор , блок установки и два канала формировани  сдвинутых по фазе си .нусоидальных сигналов, каждый из которых содержит сумматор и последовательно соединенные делитель частоты и цифроаналоговый преобразователь , при этом входы делителей частоты соединены с выходом широкодиапазонного генератора, а второй выход делител  частоты первого канала соединен со входом управлени  блока установки, выходы и входы контрол  которого соединены соответственно с установочными входами и выходами контрол  делител  частоты второго канала, в каждый из каналов введены регулируемый источник посто нного напр жени  и последовательно соединенные блок выборки и запоминани , аналого-цифровой преобразователь , арифметический блок и фильтр нижних частот, второй вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразовател , а выход фильтра нижних частот подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с первым входом блока выборки и запоминани , второй вход которого подключен к выходу делител  частоты, при этом второй выход арифметического блока через регулируемый источник посто нного напр жени  соединен со вторым входом сумматора.

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

Калибратор фазовых сдвигов содер жит широкодиапазонный генератор 1, делители 2 и 3 частоты, блок 4 установки , цифроаналоговые преобразователи 5 и б, фильтры 7 и 8 нижних частот, сумматоры 9 и 10, блоки 11 12.выборки и запоминани , аналогоцифровые преобразователи 13 и 14, арифметические устройства 15 и 16, регулируемые источники 17 и 18 посто нного напр жени .

Устройство-работает следующим образом .

Сигнал частотой fp с выхода широкодиапазонного генератора 1 поступает на входы делителей 2 и .3 частоты , коэффициент делени  которых равен 36-10 (п 0,1,2...). На выходах делителей 2 частоты формируютс  последовательности пр моугольIn .

сдвиных .импульсов частоты

36-.10

нутые между собой во времени на целое число периодов сигнала генератора 1. Эти последовательности импульсов поступают на входы цифроаналогового преобра:зовател  5, на выходе которого формируетс  напр жение .1 1 sln

ы

tfLfj. , Г, .. л&г

.10 pliPH+l

где N - число дискретных приращений напр жени  0 , равное удвоенному числу входных последовательностей импульса цифроаналогового преобразовател .

Фаза

напр жени  и соответствует коду К,делител  2 частоты.Аналогично на выходе цифроаналогового преобразовател  6 формируетс  напр жение . Smjb/X

- VlpferHWier

t + ,, Um 1о« 3б-10. - t-rir u

() 3fejj,:

гдё АК.

KT. - KO - разность кодов дчастоты (KD. , К,, - код

лителей 2 и 3 частиты

г. соответственно делителей 2 и 3 частоты ).

Фазовый сдвиг между напр жени ми U| , и- соответствует разности кодов д К и регулируетс  в пределах О-36о с дискретностью

о. 4nh- На выходах делите36« К

лей 2 и 3 частоты формируютс  напр жени  пр моугольной формы со скважностью 2, фазовый сдвиг У между которыми.устанавливаетс  с высокой точностью также в пределах О-36 (Я и с такой же дискретностью

g , дь Значение фазового

36.10

.t ,,1

сдвига между напр жени ми U , Ul и между напр жени ми пр моугольной

формы задаетс  блоком 4 установки , который записывает в делитель 2 частоты значение кода момент нулевого состо ни  делител  3. При этом К дК. Блок 4 автоматически производит также контроль разностного -кода , а следовательно,

и значени  и.

1 f

Из напр жений U, U2управл емыми фильтрами 7 и 8 нижних частот вьвдел ют основные гармоники, которые поступают через сумматоры 9 и 10 на выходы калибратора.

От подключени  комплексных нагрузок к выходньом клеммам калибратора , дрейфа параметров элементов в его узлах, изменени  частоты выходных сигналов, а также из-за статических и динамических погрешностей формировани  дискретных приращений выходных сигналов.по вл ютс  дополнительные фазовые сдвиги сигналов и посто нное напр жение смещени . При этом выходные напр жни  калибраторов

C.ro..s-(f|Kt ,), ()

I 4. U ЬбО

) (4)

ьыха зь15г

где Uoi , Uoa. . соответственно посто нные составл ющие и дополнительные фазовые сдвиги выходных напр жений калибратора.

Устранение этих посто нных составл ющих и дополнительных фазовых сдвигов выходных сигналов в каждом канале калибратора производитс  следующим образом.

Напр жение Jj,t3iy.i поступает на вход блока 12 выборки и запоминани , в котором производитс  запоминание/ значений напр жени  в моменты времени , определ емые фронтом и срезом выходных пр моугольных импульсов делител  3 частоты. В момент времени, совпадающий с фронтом пр моугольного импульса, запоминает с  значение напр жени 

+ и si п ЛЧ

и

и,

0-1

В момент времени, совпадающий со срезом пр моугольного импульса, запоминаетс  значение напр жени 

Ulto Vig,U,5,-m( и, , {б)

С помощью аналого-цифрового преобразовател  14 напр жени  UQ , U,gQ преобразуютс  в коды соответственно Ко, , которые запоминаютс  арифметическим устройством 16.Арифметическое устройство 16 производит сложение и вычитание кодов Кд и в результате чего на его выходе формируетс  суммарный KC и разностный Кр кода, значени  которых пропорциональны напр жени м, полученным из выражений (5,6)

(7)

Ко + К

2Uof

190

- 2U, (8)

Kf

Из выражений (7) и (8) следует, что кодй KQ и Кр пропорциональны соответственно посто нной составл ющей Uo( и дополнительному фазовому сдвигу выходного напр жени  .,. Код KC управл ет напр жением регулируемого источника 18 посто нного напр жени , поступающим на вход смещени  сумматора 10 таким образом, чтобы выполн лось условие 0. Код Кр измен ет значение фазового сдвига, вносимого управл емым фильтром 8 нижних частот таким образом, чтобы выполн лось условие Д - о АналогичнО| производитс  коррекци  напр жени  . На выходах калибратора формируютс  сигналы

.

(9)

foblVf l -2,0-10

.o«.(), 110)

где

ур-ду,

Ч Ь6--10

30

Дл  увеличени  точности установки абсолютных значений фазовых сдвигов формирование напр жений Ug, может производитьс  в течение неко5 торого времени, меньшего или равного, половине периода выходных сигналов. Учитыва , что спектральные составл ющие напр жени  U , Uo при достаточно больших значени х р расположены в области, высоких частот и имеют малый уровень, они могут быть исключены с помощьк простых управл емых фильтров нижних частот в широком частотном диапазоне. Исключение посс то нных составл ющих и дополнительных фазовых сдвигов в области инфранизких частот производитс  в течение одного периода выходных сигналов, что обеспечивает высокое быстродейQ ствие такого калибратора. В предлагаемом устройстве достигаетс  высока  точность установки абсолютньвс значений фазового сдвига в диапазоне частот от тыс чных долей герца до сотен килогерц при погрешности ус5

тановки фазовых сдв-;игов, не превышающих 0,01-0,05, а также высока  точность формировани  синусоидальной формы выходных сигналов.

60

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 371527, кл, G 01 R 25/00, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР 434332, кл. G 01 R 25/04, 1972.