Синтезатор дискретных фаз

(21) (22) (46) (7)Т ных с раник (72)53 097028/240.05.863,11.87,Бюмский инстстем управ Р 4тут аения томатизиров радноэлект Тунгусо Л.С.Субботи) 621,37 (08 (56) Авторское с У 1041950, кл.САвторское свид Ф 911397, кл.З 0 льства ССС 25/00, 198 ство СССР /00, 1980,идете01 КетельЙ 35 ГОСУДАРСТБЕННЫЙ НОЧИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(54) СИНТЕЗАТОР ДИСКРЕТНЫХ ФАЗ (57) Изобретение относится к радио- измерительной технике и может быть использовано для задания прецизионных фазовых и временных сдвигов ктрических сигналов в измерительаппаратуре различного назначени ь изобретения - повышение точнос и разрешающей способности синтезатора достигается путем устранения аналогового дреифа фазы каналов, Дляэтого в синтезатор дополнительно введены фазометр 11, коммутаторы 12,13 и 14 и реверсивный счетчик 15.Кроме того, синтезатор содержит первое и второе кольца 1 и 2 фазовойавтоподстройки частоты, фазовые детекторы 3 и 4, смесители 5 и 6, управляемые генераторы 7 и 8, эталонныйгенератор 9, блок 10 управления,регистр 16, цифроаналоговый преобразователь 17, сумматор 18, генератор19 импульсов и дискретный фаэорегуля"тор 20. Введение укаэанных элементовпозволяет повысить долговременнуюточность синтеза дискретных фазовыхсдвигов на -2 порядка, а в преде"ле - до уровня разрешающей способности используемого фазометра 11.Исключение дрейфа обеспечивает практически мгновенную готовность синтезатора к работе при включении в сеть.1 ил4144 35 40 45 5 О 55 1 135Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может бытьиспользовано для задания прецизионных фазовых и временных сдвигов электрических сигналов в измерительнойаппаратуре различного назначения.Цель изобретения - повышение точности и разрешающей способности путем устранения аналогового дрейфафазы каналов.На чертеже приведена блок-схемасинтезатора дискретных фаз.Синтезатор содержит первое кольцо 1 фазовой автоподстройки частоты(ФАПЧ), второе кольцо 2 ФАПЧ, фазовыедетекторы 3 и 4, смесители 5 и 6,управляемые генераторыи 8, эталонный генератор 9, блок 10 управления,фазометр 1, коммутаторы 12 - 14, ре"версивный счетчик 15, регистр 16,цифроаналоговый преобразователь 17ЦАП), сумматор 18, генератор 19импульсов и дискретный фазорегулятор 20,Первое кольцо 1 ФАПЧ включаетсоединенные в петлю фазовый детектор3, смеситель 5 и управляемый генератор 7, второе кольцо 2 ФАПЧ включает соединенные в петлю фазовый детектор 4, смеситель 6, управляемыйгенератор 8 и сумматор 18. Вторыевходы смесителей 5 и 6 соединены свыходом эталонного генератора 9, авторые входы фазовых детекторов 3и 4 соединены с выходами дискретного фазорегулятора 20 и входами коммутатора 2. Второй вход сумматора 18через последовательно соединенныецифроаналоговый преобразователь 17ЦАП), регистр 16, реверсивный счетчик 15 и коммутатор 14 соединен свыходом фазометра 11, входы которого соединены с выходами коммутаторов 12 и 13, при этом входы последнего соединены с выходами смесителей 5н 6. Генератор 19 импульсов соединен с входами дискретного фазорегулятора 20 и блока 10 управления, при этом первый выход блока 10 управления соединен с управляющим входом дискретного фазорегулятора 20, а второй - с управляющими входами коммутаторов 12 - 14, фазометра 11 и реверсивного счетчика 15.Принцип автокоррекции дрейфа состоит в следующем. Известно, что в двухканальной системе ФАПЧ по вторичным биениям встационарном режиме работы колецФАПЧ на входах фазовых детекторов устанавливаются стационарные значенияфаз сравниваемых сигналов. Эти значения определяют стационарное значениеразности фаз д, = сопз 1, которое соответствует начальной расстройке частот опорных и управляемых генераторов. Если в процессе работы изменя-"ется начальная расстройка частот,то это приводит к дрейфу стационарной разности ЬЦ = Чо Чиуш и р, - последовательные отсчеты ц, . Периодическое измерение с, вканалах позволяет извлечь информацию о наличии и величине дрейфа ииспользовать ее для формирования аналогового сигнала фазовой ошибки, который вводится затем в один из каналов по цепи отрицательной обратнойсвязи.25 Синтезатор работает следующимобразомСистема, состоящая из блока 10управления, генератора 19 и фазорегулятора 20, создает на входах фазозо вых детекторов 3 и 4 два сигнала низкой частоты, между которыми производится задание фазового сдвига сдискретом 211/И, где И - коэффициентделения частоты в Фазорегуляторе 20. Заданный сдвиг фазы переносится навысокую частоту управляемых генераторов 7 и 8 двумя кольцами 1 и 2ФАПЧ. При этом достигается очень высокая кратковременная точность, которая обеспечивается постоянством установившейся фазы (р, на входах фазовых детекторов и независимостью р, от фазы выходных сигналов фазорегулятора 20. В исходном состоянии Чо=Чою где Юо 1 - стационарные фазы фазовых детекторов 3,4.Дрейф начальной расстрайки частот.генераторов 7 и 8 относительно частоты эталонного генератора 9 преобразуется в изменение , . С помощью фазометра 11, подключаемого поочередно к входам детекторов 3 и 4 посредством коммутаторов 12 и 13, производится периодическое измерение , путем преобразования фазовый сдвигчисло импульсов. Измеренные значенияс, в каналах в виде пачек импульсовподаются через коммутатор 14 на входы сложения и вычитания реверсивногоз 1 З счетчика 15, при этом на кодовом выходе его образуется код разности Ьд,= Цоэ в (р, в каналах, который затем переписывается в регистр 16 и преобразуется в ЦАП 17 в аналоговое напряжение коррекции Ь Яо которое через сумматор 18 подается в. цепь управления частотой генератора 8. Результатом автокоррекции является поддержание строгого постоянства Чоэ =фо, что означает исключение фазового дрейфа нуля каналов за счет нестабильности параметров колец ФАЛЧ.Управление работой системы автокоррекции производится блоком 10, который должен обеспечить коммутацию фазометра 11 и реверсирование счетчика 15 в соответствии с программой: 1 - измерение р , запись в счетчик 15 в режиме суммирования;2 - измерение (р запись в счетчик 15 в режиме вычитания; О - запись разности ЬЮ, в регистр 16, сброс реверсивного счетчика 15.На практике длительность цикла одноразовой коррекции выбирается исходя из величины дрейфа фазы, требуемой точности по фазе и длительнос" ти переходных процессов в системе ФАПЧ. Подбирая постоянную интегрирования ЦАП, можно добиться. плавной компенсации дрейфа фазы. Наиболее сложным узлом из вновь введенных является фазометр 11. Он может быть реализован, например, в виде цифрового дискретного преобразователя фазовый сдвиг - временной интервал - число импульсов. При работе на низкой фиксированной промежуточной частоте с постоянной амплитудой входных сигналов и с большим коэффициентом усреднения, т.е. при измерении среднего значения ( эа много периодов входных сигналов, точность подобных фазометров при измерении почти равных и практически неизменных углов Ц равна их разрешающей способности. Разрешающая способность низкочастотных цифровых фазометров в настоящее время достигает тысячных и даже десятитысячных долей градуса, Это обуславливает воэможность практически полного устранения дрейфа синтезатора,"причем собственный дрейф фазометра не влияет на точность автокор" рекции, так как в реверсивном счетчике 15 происходит его компенсация: 541444= Цоэ Чо вБ где ЬЧ -выделенное значение дрейфа взаимного сдвига каналов на выходе счетчика 15; собственный дрейф фаэометра 11Остальные вновь введенные узлыпредставляют собой устройства, функции которых легко реализуются настандартных логических и аналоговых 15 элементах. Сумматор 18 может быть выполнен на операционном усилителе ли.бо, в простейшем случае, можно использовать пассивное суммирование нарезисторах.20 Введение новых элементов в известное устройство позволяет повыситьдолговременную точность синтеза дискретных фазовых сдвигов по меньшей мере на 1-2 порядка, а в пределе - до 25 уровня разрешающей способности исполь.зуемого фазометра 11.Повышение точности за счет исключения дрейфа позволяет увеличитьразрешающую способность синтеза фазовых сдвигов на высокой частоте доуровня разрешения низкочастотногофазометра 11.Исключение дрейфа приводит к практически мгновенной готовности синтезатора к работе при включении в сеть.Это повышает оперативность и коэффициент использования рабочего времени синтезатора,40 ФормулаизобретенияСинтезатор дискретных фаз, содержащий последовательно соединенные 4 генератор импульсов и блок управления, двухканальный дискретный фаэорегулятор, управляющий вход которого соединен с первым выходом блока управления, а выходы - с низкочастотными входами двух колец фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), состоящих из фазового детектора, смесителя и управляемого генератора, при этом фазовый детектор, смеситель и управляемый генератор первого кольца ФАПЧ соединены в петлю, а управляемый генератор, смеситель и фазовый детектор второго кольца ФАПЧ соединены последовательно, вторыею ааа еюею ее Заказ 5690/41 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4 б 13541 входы смесителей обоих колец ФАПЧ соединены с выходом эталонного генератора, а вторые входы Фазовых детекторов являются низкочастотными ,входами колец ФАПЧ, выходами которых являются выходы управляемых генераторов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности путем . устранения аналогового дрейАа каналов, в него введены фазометр, три коммутатора, реверсивный счетчик, выход которого соединен с последовательно соединенными регистром, цифроаналоговым преобразователем и сумматором, включенным между Аазовым детектором и управляемым генератором 44евторого кольца ФАПЧ, при этом входы первого коммутатора соединены с выходами дискретного фазорегулято" ра, входы второго коммутатора соединены с выходами смесителей обоих колец ФАНЧ, выходы первого и второго коммутаторов соединены с входами фазометра, выход которого через третий коммутатор соединен с входами суммирования и вычитания реверсивного счетчика, второй выход блока управления соединен с управляющими входа" ми Ааэометра, трех коммутаторов и реверсивного счетчика, а тактовый вход дискретного фазорегулятора сое динен с выходом генератора импульсов.