Широкополосный цифровой фазометр

(51)5 0 01 Р 25/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ мерительная фаз двух гарГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Томский институт автоматизированнысистем управления и радиоэлектроники(57) Использование: фазоизтехника, измерение разности монических сигналов в широком диапазоне амплитуд. Сущность изобретения: устройство содержит преобразовательные блоки 1, 11, усилители-ограничители 2, 12, низкочастотный фазометр 3, фазовый детектор 4, ключи 5, 14, 15, формирователь 6 коротких импульсов, переключатели 7, 8, усилитель с АРУ 9, триггеры 10, 16, схему 13 фиксации максимальной амплитуды, гетеродин 17, блок 18 переключения диапазонов, регистр 19, счетчики 20, 24, делитель 21 с переменным .коэффициентом деления, опорный генератор 22, сумматор 23, ЦАП 25, дешифратор 26. 2 ил.Изобретение относится к фаэоизмери с помощью блока 18 переключения диательной технике и предназначено для раба- пазонов на следующий диапазон, Кроме таты в широком диапазоне амплитуд, го, выходной код второго счетчика 24 черезЦелью изобретения является повыше- дешифратор 26 поступает на ДПКД 21 и ние быстродействия при увеличение надеж приводит к изменению коэффициента деле- ности в работе фазометра путем ния ДПКД таким образом, чтобы скорости сокращения времени и устранения ложной перестройки частоты гетеродина внутри настройки на частоту входного сигнала. каждого из диапазонов по возможностиНа фиг. 1 представлена блок-схема ши- меньше отличались одна от другой, рокополосного цифрового фазометра; на 10 В процессе перестройки частоты гетефиг. 2 - структура схемы фиксации макси- родина в диапазоне рабочих частот фазомальной амплитуды. метра на выходах преобразовательныхУстройство содержит преобразователь- блоков посредством фильтрации выделяютный блок 1, усилитель-ограничитель 2, низ- ся сигналы с частотойкочдстотный фаэометр 3, фазовый детектор 15 Ьч = птвх п 31 гетаког,(ФД) 4, второй ключ 5, формирователь 6 где аког - частота опорного генератора, коротких импульсов, переключатели 7 и 8, Сигналы промежуточной частоты с усилитель 9 с автоматической регулировкой выходов преобразователей через усиусиления (АРУ), триггер 10, преобразова- лители-ограничители подаются на входы тельный блок 11, усилитель-ограничитель 20 низкочастотного цифрового фаэометра, 12, схему 13 фиксации максимальной амп- обеспечивающего измерение разности фаз литуды, первый и третий ключи 14 и 15, между этими сигналами и отображение витриггер 16, гетеродин 17, блок 18 переклю- зуальной информации на цифровом индикачения диапазонов, регистр 19, счетчик 20, торном устройстве, Фазометр построен с делитель 21 с переменным коэффициентом 25 использованием преобразования фаза - инделения (ДПКД), опорный генератор 22, тервал времени - код.сумматор 23, счетчик 24, ЦАП 25, дешифра- С помощью первого переключателя 7 тор 26, осуществляется выбор канала, в котором соСхема фиксации (фиг,2) содержит амп- помощью схемы 13 фиксации максимальной литудный детектор 27, компаратор 28, уп амплитуды производится эапоминаниемакравляемый делитель 29 напряжения, АЦП симального значения из всех значений амп, регистр 31, ЦАП 32. литуд сигнала,. поступающих на вход схемыФазометр работает следующим обра- фиксации. При появлении сигнала на входесхемы фиксации в ней производится запоПри подаче команды "Пуск" формирова минание его амплитуды, а на выходе выра- тель 6 коротких импульсов вырабатывает батывается короткий импульс, при импульс, который устанавливает в состоя- поступлении которого на установочный ние "0" счетчики 20 и 24, регистр 19, пере- вход регистра 19 производится запись кода водит в состояние "1" первый триггер 10 и в с информационного выхода второго счетчисостояние "0" второй триггер 16, При этом 40 ка, соответствующая номеру диапазона напряжение прямого выхода первого триг- гетеродина. На амплитуды сигнала с амплигера открывает первый ключ 14, а с инверс- тудой, меньшей чем уже зафиксированная ного закрывает второй ключ 5, Третий ключ амплитуда, схема фиксации не реагирует.15 закрыт напряжением второго триггера, При поступлении сигнала с большей амплиИмпульсы с выхода опорного генератора 22 45 тудой схема фиксации зафиксирует это значерез ДПКД 21 и открытый ключ 14 поступа- чение и выдаст разрешение на запись в ют на первый счетчик 20, Выходной код регистр кода, соответствующего номерудисчетчика с помощью ЦАП 25 преобразуется апазона, в котором этот сигнал появится. По в линейно-нарастающее напряжение, ко- окончании перестройки частоты гетеродина торое через сумматор 23 подается в цепь 50 во всем частотном диапазоне фазометра на управления частотой гетеродина 17 и обес- сигнальном выходе второго счетчика 24 попечивает перестройку его частоты внутри является импульс переполнения, с по- диапазона. Выходстаршегоразряда перво- мощью которого производится запись в го счетчика 20 соединен с входом второго счетчик параллельного кода с информацисчетчика 24, Выходной код.второго счетчика 55 онного выхода регистра 19. При этом блок подается на блок 18 переключения.диапазо переключения диапазонов переключает нов. При переполнении первого счетчика 20 гетеродин 17 на диапазон, в котором зафиксигнал его старшего разряда приводит к сировано наибольшее значение амплитуды изменению кода на выходе второго счетчи- сигнала на выходе преобразовательного ка 24 и к переключению частоты гетеродина блока. Одновременно импульс переполнения переключает второй триггер 16, и третий ключ 15 переходит в открытое состояние, Дальнейшая перестройка частоты гетеродина в установленном диапазоне продолжается до тех пор, пока на выходе преобразовательного блока не появляется сигнал промежуточной частоты с ранее зафиксированным значением амплитуды, На выходе схемы фиксации максимальной амплитуды формируется короткий импульс, который через открытый ключ 15 переключает первый триггер 10. При этом первый ключ 14 закрывается, в результате чего прекращается процесс перестройки частоты гете- родина. Одновременно второй ключ 5 открывается и выход ФД 4 подключается через сумматор 23 к входу управления частотой гетеродина. В замкнутом таким образом кольце ФАПЧ происходит захват на частоте 1 пч = 1 вч - жгет = аког Для обеспечения динамического диапазона работы фазометра по амплитуде входного сигнала сигнал промежуточной частоты нормируется на входе ФД с помощью усилителя 9 с АРУ, Переключатель 8 позволяет выбрать канал, по сигналу промежуточной частоты которого производится захват ФАПЧ.Схема фиксации максимальной амплитуды работает следующим образом.В исходном состоянии (фиг,2), при отсутствии сигнала на входе схемы фиксации, с выхода амплитудного детектора АД) на вход АЦП и один иэ входов компаратора поступает нулевой потенциал. Регистр обнулен импульсом обнуления по входу сброса. Соответственно, нулевой потенциал с выхода ЦАП через управляемый делитель напряжения (УДН) поступает на второй вход компаратора. На выходе компаратора устанавливается нулевой потенциал, запрещающий запись в регистр и устанавливающий такое значение коэффициента деления УДН, при котором коэффициент передачи с выхода АД на второй вход компаратора равен единице. При появлении на входе схемы фиксации сигнала промежуточной частоты он поступает на АД. Продетектированный сигнал приводит к установлению "1" на выходе компаратора, При этом коэффициент деления УДН устанавливается несколько меньшим (на 10-20 ф), Одновременно производится запись кода в регистр и на втором выходе компаратора устанавливается напряжение, несколько превышающее напряжение на его первом входе, Компаратор возвращается в нулевое состояние, При этом запрещается запись кода в регистр, а коэффициент деления УДН восстанавливается до значения, при котором напряжения на входе компаратора равны, 5 частоты гетеродина во всем диапазоне частот фазометра, в предлагаемом фазометре 10 15 20 25 компонентах. При этом в некоторых пределах изменения напряжения ЦАП частота гетеродина не изменяется за счет компен-. сирующего действия выходного напряжения ФД. При некотором значении напряжения ЦАП система ФАПЧ выходит из захвата, Компенсирующее напряжение ФД исчезает и частота гетеродина скачком изменяется до величины, соответствующей величине управляющего напряжения ЦАП, Если частота входного сигнала находится в зоне этого скачка, то информация о наличии этой частоты не зафиксирована системой автопоиска и происходит ложная настройка частоты гетеродина по одному из паразитных компонентов преобразования. В предлагаемом варианте фазометра этот эффект исключен, поскольку цепь ФАПЧ замыкается лишь после того, как с помощью системы автопоиска осуществлена грубая настройка частоты гетеродина на входную частоту, т.е. когда система ФАПЧ введена в зону захвата.Формула изобретения Широкополосный цифровой фазометр, содержащий два преобразовательных блока, первые входы которых являются сигнальными входами фазометра, вторые входы преобразовательных блоков объедииены и подключены к выходу гетеродина, а выходы преобразовательных блоков подключены к входам низкочастотного фазометра через усилители-ограничители, кроме 30 35 40 45 50 55 Таким образом, в отличии от известного, где время от пуска до настройки гетеро- дина на входную частоту равно, в худшем случае, времени двух циклов перестройки это время равно сумме времен перестройки одного цикла одного диапазона, При работе фазометра в широкой полосе частот число диапазонов становится значительным(для фазометра разработанного авторами 1 ех = 5-2000 УГц, И = 10) и время настройки сокращается практически вдвое.Увеличение надежности настройки фазометра заключается в следующем.В процессе перестройки частоты гете- родина с выхода преобразовательного блока выбранного канала на вход ФД, кроме основного сигнала промежуточной частоты 1 пч = 1 вх жгетаког, поступают также параэитные компоненты преобразования1 пч = пвх - пбетакогПоскольку в известном фазометре кольцо ФАПЧ замкнуто постоянно, то в процессе перестройки частоты гетеродина возможны захваты системы ФАПЧ на этих паразитных. Бобкова аз. 2393 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 1 того, выходы преобразовательных блоков соединены соответственно с первыми и вто- рыми входами переключателей, выход первого переключателя соединен с сигнальным входом схемы фиксации максимальной амплитуды, выход которой соединен с установочным входом регистра, выход второго переключателя через усилитель с автоматической регулировкой усиления соединен с одним иэ входов фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, подключенного также к сигнальному входу делителя .с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с сигнальным входом первого ключа, выход которого соединен с сигнальным входом первого счетчика, а вход управления первого ключа соединен с прямым выходом первого триггера 5-вход которого соединен с выходом формирователя коротких импульсов, вход которого является третьим входом фазометра, выход формирователя подключен также к входам сброса схемы фиксации максимальной амплитуды, первого и второго счетчиков и регистра, информационный вход которого соединен с информационным выходом второго счетчика, сигнальный вход которого подключен к сигнальному, выходу первого счетчика, информационный выход которого соединен с информационным входом цифроаналогового преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, выход сумматора подключен к входу управления частотой гетеродина, вход переключения диапазонов которого соединен с выходом блока переключения диапазонов, информационный вход которого соединен с 5 информационным выходом второго счетчика и информационным входом дешифратора, информационный выход которого подключен к информационному входу делителя с переменным коэффициентом деле ния, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения быстродействия при увеличении надежности в работе фазометра за счет сокращения времени и устранения ложной настройки на частоту входного сигнала, до полнительно введены второй и третий ключи и второй триггер таким образом, что сигнальный вход второго ключа соединен с выходом фазового детектора, выход второго ключа подключен к второму входу суммато ра, а управляющий вход ключа соединен синверсным выходом первого триггера, йвход которого соединен с выходом третьего ключа, сигнальный вход которого соединен с выходом схемы фиксации, максимальной 25 амплитудыа управляющий вход третьегоключа соединен с выходом второго триггера, з-вход которого подключен к выходу формирователя коротких импульсов, а йвход второго триггера соединен с сигналь ным выходом второго счетчика, которыйтакже соединен с его установочным входом, а информационный вход второго счетчика подключен к информационному выходу ре.гистра,