Преобразователь фаза-напряжение

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) П 1 9 601 Я 250 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ Яумт К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(5 б) 1. Хилиль В.В. Измерительныесистемы быстродействукщих СВЧ-фазметров- В кн.: Диагностика плазвып.3, Атомиздат, с, 399.2. Денисов В.ф Хилиль В.В.Преобразователь Фаза-напряжение срасширенными пределами однозначного отсчета. - "ПТЗф, 1981, 9 1,с. 107-110 (прототип) .( 54) (57) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-НАЖЕНИЕ, содержащий формирователиимлульсных последовательностей,матор импульсных последовательно Фильтр нижних частот и выходной каскад, причем выход сумлатора соединен с входом Фильтра нижних частот, выход которого соединен с выходныгл каскадом., о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьыения быстродействия, в него введены два распре" делителя импульсов на й выходов каждый, а также М триггеров с раздельным запуском и М формирователей коротких импульсов, причем входы распределителей импульсов соединены с соответствукщими выходаьу Формирователей импульсных последовательностей, а одноименные выходы обоих распреде - лителей импульсов через формировате" ли коротких импульсов соединены с Е входами триггеров с раздельным запуском, выходы триггеров соединены с входами сумматораИзобретение относится к Фаэометрической технике и может быть использовано для измерения фазовогосдвига электромагнитной волны в гомодинных и супергетеродинных СВЧинтерферометрах.Известен преобразователь Фазанапряжение для СВЧ интерферометра.Преобразователь состоит иэ Формирователей импульсных последовательчостей, триггера с раздельным запуском, Фильтра нижних частот и выходного каскада Г 13Данный преобразователь имеет диапазон однозначного отсчета Фазы0-2 Т, что затрудняет измерение15набегов Фазы, больших этой величины.Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь Фазанапряжение для СВЧ-интерферометра, 20который состоит из формирователейимпульсных последовательностей,преобразователей временных интервалов, в качестве которых используются делители частоты, Формирователей коротких импульсов, триггеровс раздельным запуском, сумматораимпульсных последовательностей,фильтра нижних частот и выходногокаскада.30Входные клеммы устройства соединены с входами соответствующихФормирователей импульсных последова-тельностей, Выходы Формирователейимпульсных последовательностейсоединены с входами делителей частоты, Триггеры с раздельным запуском подключены к прямым и инверсным выходам делителей частотыпо балансной схеме через Формирователи коротких импульсов. Входысумматора импульсных последовательностей соединены с выходами триггеров, а выход сумматора соединен свыходным каскадом через Фильтр нижних частот 21. 45Однако несмотря на двухкратноеувеличение быстродействия за счетприменения балансового режима визвестном устройстве сохранилосьосновное свойство преобразователей 50Фаза-напряжение с делителями частоты, используемыми в качестве преобразователей временных интерва"лов, заключающееся в том, что прирасширении диапазона однозначного . 55отсчета фа.эы в некоторое число раз,во столько же раз уменьшается быстродействие,Цель изобретения - повышениебыстродействия.Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащее формирователи импульсных последовательностей, сумматор импульсных последовательностей, Фильтр нижних частот н выходной каскад, причемвыход сумматора соединен с входомфильтра нижних частОт р выхОд которого соедине н с выход ным к а ск адом,введены,цва распределителя импульсов на М выходов каждый, а такжеЙ триггеров с ра.здельным запускоми й формирователей коротких импуль"сов, причем входы распрецелителейимпульсов соединены с соответствующими выходами формирователей импульсных последовательностей, а одноименные выходы обоих распгеделителей импульсов через Формирователикоротких импульсов соединены свходами триггеров с раздельным запуском, выходы триггеров соединеныс входами сумматора.На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на Фиг. 2 - временные диаграммы его работы.Устройство содержит Формирователи 1 и 2 импульсных последовательностей, распределители 3 и 4 импульсов, формирователи 5 - 12 короткихимпульсов, триггерь. 13 - 16 с раэ,цельным запуском, сумматор 17 импульсных последовательностей,фильтр 18 нижних частот, выходнойкаскад 19.При этом входы Формирователей 1 и 2 импульсных последовательностей соединены с входными клеммами устройства, а выходы - с входами распределителей 3 и 4 импульсов, одноименные выходы распределителей 3 и 4 импульсов соединены с входами триггеров 13 - 16 через формирователи 5 - 12 коротких импульсов, выходы триггеров 13-16 соединены с входами сумматора 17, выход которого соединен с входом выходного каскада 19 через Фильтр 18 нижних частот.Устройство работае следующим образом,На вход Формирователей 1 и 2 импульсных последовательностей поступают синусоидальные колебания с измерительного и опорного каналов, содержащие информацию об изменении Фазы. Формирователи 1 и 2 импульсных последовательностей преобразуют синусоидальные колебания в прямоугольные и подают их на вход распределителей импульсов.Информация о фазовых изменениях, содержащаяся в передних Фронтах импульсных последовательностей, поступающих на вход распределителей 3 и 4, передается передним Фронтам импульсов на выходах распределителей 3 и 4.ИМпульсы со всех выходов распределителей 3 и 4 укорачиваются формирователями 5 - 12 коротких импуть совдо величины, минимально необходимойдля переключения триггеров 13-16 сраздельным запуском,Триггеры 13 - 16 с раздельнымзапуском переключаются от короткихимпульсов, поступающих с соответствующих выходов распределителей3 и 4 и преобразуют фазовый сдвиг,заключенный во временном положениикоротких импульсов, в длительностьимпульса напряжения на их выходах.Импульсы напряжения с выходовтриггеров 13 - 16 с раздельным запуском поступают на вход сумматора17 импульсных последовательностей,который производит преобразованиеимпульсов напряжения в нормализованные по амплитуде импульсы тока и 20суммирует их.Фильтр 18 нижних частот преобразует импульсы тока, поступающие наего вход, в напряжение и выделяет информацию о сдвиге фазы в исходных колебаниях.Для повышения нагрузочной способности устройства информациясчитывается при помощи выходногокаскада 19, подключенного к выходуфильтра нижних частот,Перед началом измерений устройство устанавливается в исходноесостояние подачей импульса на установочный вход распределителей 3 и 4,Временные диаграммы, поясняющиеработу предлагаемого.преобразователя фаза-напряжение, приведены . нафиг.2, где по оси абсцисс диаграммординат диаграмм и . ц - напря Ожение, по оси ординат диаграммы Р ;выходной ток сумматора 17 импульсных последовательностей, а по осиординат диаграммы Ое-напряжение навыходе фильтра 18 нижних частот,представленное в единицах соответствующего ему фазового сдвига.Первые две диаграммы Ос, и 06 относятся к колебаниям, постуйающим навход распределителей 3 и 4 импульсов.50Частоты этих колебаний отличаютсядруг от друга, что эквивалентно линейному нарастанию фазового сдвигаво времени.55Процесс последовательной передачи информации о фазовом сдвиге в каждом периоде исходных колебаний, осуществляемый распределителями 3 и 4 и получаемый на выходе триггеров 1 3-16 с раздельным запуском отображен с помощью диаграмм О ..еРезультат суммирования колебаний с выходов три"геров 13-16 с раздельным запуском представлен диаграммой 1(непрерывная кривая) . Штриховая линия на диаграмме Ос отображает изменение напряжения на выходе фильтра нижних частотИнформация о фазовом сдвиге, содержащаяся в фронтах прямоугольных колебаний, поступающих на выход распределителей импульсов, передается последовательно на выходы каждого распределителя .Триггеры с раздельным запуском, подключенные к соответствующим выходам распределителей при помощи формирователей коротких импульсов, пре-. образуют информацию,о фазовом сдвиге в длительность импульсов напряжения.Пределы однозначного отсчета фазы каждого триггера с раздельным запуском определяются выражением М 27, где и - число выходов распределителя и в данном случае равно 4, а информация о сдвиге фазы в каждом оказывается смещенной на период исходного колебания.Суммирование импульсов напряжения со всех выходов триггеров.с Раздельным запуском позволяет получить на выходе информацию о фазовом сдвиге за каждый период исходных прямоУгольных колебаний, т.е. аналогично простому триггерному преобразователю 0-2 л.Таким образом, данная структура преобразователя фаза- напряжение позволяет получить на выходе информациюо фазовом сдвиге в расширенных пределах однозначного отсчета фазы с повышенным быстродействием.По сравнению с базовым объектом, в качестве которого выбран прототип, предлагаемое устройство позволяетзначительно увеличить быстродействйе.Так, в преобразователе фаза-напряжение с делением частоты и пределамиоднозначного отсчета фазы ОУ . приточности измерений 1 и частоте вход"ных колебаний 2 МГц время нарастаниявыходного напряжения при скачкообразном изменении фазы на входе составляет 12,3 мксВ предлагаемом преобразователе независимо от диапазона однозначного отсчета фазы время нарастания при той же точности измерений и частоте входных колебаний равно 0,9 мкс, т.е. быстродействие Увеличивается более чем в 13 раз.Тираж ударстве м изобре а, Ж,711 П ного комитета СССР ений и открытий Раушская наб., д. 4/