Многоразрядный дискретный фазовращатель

(71) Белорусский институт инженержелезнодорожного транспорта(4) МНОГОРАЗРЯВРАЩАТЕЛЬ 57) Изобретен етрии и может относится к Аазоыть использовано в Изобретение относится к Аазометрии и может быть использовано в качестве управляемого дискретного йазоващателя в составе фазометров компенсационного типа, а также в систе- .мах управления и йаэовой обработкиэпектрических сигналов.Цель изобретения - расширение рабочей полосы частот.На фиг.1 приведена функ ясхема одного разряда фазовна фиг.2 - функциональнаязовращателя,Разряд 1 (йиг.1) содержит основной 2 и дополнительный многоразряднйй 3 фазовращатели, электронные нормально замкнутые ключи 4.1 - 42,электронный ключ 5, информационныевход 6 и выход 7, управляющий вход 8,разряды 9.1, 9.2 - 9.К Аазовращателя 3, электронные ключи 10.1 и 10.2 -10. К и входы 11.1, 11.2 - 11.К подоциональна ращателя; схема фаГ СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ ПИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГННТ СССРОписдник и качестве управляемого дискретного Аазовращателя в составе Аазометров компенсационного типа, а также всистемах управления и Аазовой обработкиэлектрических сигналов. Цель изобретения - расширение рабочей полосычастот. Цель достигается тем, что вкаждый разряд многоразрядного дискретного йазовращателя введен дополнительный многоразрядный дискретныйфазовращатель, а подстройка всех дополнительных дискретных фазовращателей осуществляется синхронно, 1 з,п.ф-лы, 2 ил. стройки фазовращателя 3, где К - число разрядов йазовращателя 3.Вход б через последовательно соединенные ключ 4,1, Аазовращатели 2 и 3 и ключ 4,2 подключен к выходу 7. Кроме того, вход б и выход 7 подключены к ключу 5, управляющие входы ключей 4,1, 4.2 и 5 подключены к вх ду 8Разряды 9.1 - 9.К Аазовращателя 3 включены последовательно, Вход раз. ряда 9.1 является входом, а выход разряда 9.К - выходом йазсвращателя 3, Каждый из разрядов 9,1, 9,2 9.К эашунтированы ключом 10,1,10.2 10,К соответственно. Входы 111, 11.2 - 11.К подключены к управляющим входам ключей 10,1, 10.2 - 1 О.К,Многоразрядный дискретный йазо-,ращатель содержитразрядов 1, электронный ключ 12, нормально разомкнутый с управляющим входом 13, вход14 устройства, зонд 15, детектор 16, усилитель 17, индикатор 18, блок 19 управления, выходы 20.1, 20.2 - 20,К+1 блока 21 регулировки, источник 22 постоянного напряжения, тумблеры 23, 24,1, 24.2 - 24,К, выход 25 фазовращателя. Вход 14 подключен к выходу 25 через последонательно соединенные разряды 1, между первым и 1 О вторым разрядами 1 включен ключ 12. К входу 14 через последовательно соединенные зонд 15, детектор 1.6, усилитель 17 подключен индикатор 18. Выхо-. ды блока 19 подключены к входам 8 15 разрядон 1. Вход 13 ключа 2 подключен к выходу 20,1 блока 21. Входы 11.1 всех разрядов 1 объединены и подключены к выходу 20.2, входы 11.2 к входу 20.3, а входы 11.К - к выхо ду 2 О.К+1 блока 21, В блоке 21 источник -22 подключен к тумблерам 23,24.1, 24.2 - 24.К, вторые контакты которых соответственно подключены к выходам 20.1, 20.2, 20.3 - 20.К+1 блока 21. 25Фазовый сдвиг, создаваемый фазовращателем, математически можно представить в нидеМф:И,. дф., (1) 3 О где ф - фазовый сдвиг, вносимыйфазовращателем;аф, - фазовый сдвиг, вносимыйх"м разрядом 1;35Ы, - коэффициент, определяемыйсостоянием электронных ключей 4.1, 4.2 и 5 в -м разряде 1;Ы = О, если ключ 5 замкнут, а 40ключи 4.1 и 4,2 разомкнуты;с 1, если ключ 5 разомкнут,аключи 4.1 и 4,2 замкнуты,.Код управляющих сигналов формируется в блоке 19 и определяет значение коэффициентов в 1, и соответственновеличину фДля установления заданного фазового сдвига необходимо, чтобы фазовая задержка а Ф; каждого разряда 1 была заранее известна и равнаДф= 180; аф. = 90,;360фя.г = 45;, аф, = -- . (2)55Кроме того, необходимо, чтобы суммарные электрические длины Аазовращателей 2 и 3 в каждом разряде 1 были соответственно равны(3) ЛминЛвх Лманс ф (4) где Ли Л- минимальная и максимальная длины,соответствующие границе рабочего диапазона входящих сигналов, то любое значение Я, лежащее в рабочем диапазоне, можно предстанить так: Лвк = Лмин +Лвк ь (5) где лЛ - величина отклонения теку. щего значения длины волнывходного сигнала от Л и(величина йДвх леяжт винтервале 0Л Л ВкЛмнсдля любых допустимых значений входящих сигналов) .С учетом (5) условие (3) можно представить в видер мин аЛвк р1 т + 1 я.2 2 ееММК аЛ вк+ е ем 4 4 Р Лиин1е елеем8(6) где г. - номер разряда 1, г.1М;1. - постоянная электрическаядлина фаэовращателя 2;1- регулируемая электрическаяун1длина фазовращателя 3.В устройстве электрические длины 1; каждого разряда 1 предварительно подстраиваются и устанавливаются в соответствии с выражением (3) для каждой длины волны входного сигнала Л. Это производится за .счет подстроики фазовращателей 3 в каждом раэ" ряде 1,Так, если в общем случае длина волны входного сигнала лежит в диапа- зонеиз которого видно, что электрическая длина разряда 1 должна содержат постоянную составляющую в переменную составляющую, т,е. для выполнения условия (3) необходимо, чтобы выполнились условия ЛмынФ2 1= 1+ 1; 1 Р, Ч,1583867 6входчщих в остальные разряды 1 усть ройства.Момент окончания подстройки определяется по показанию индикатором 18минимального значения амплитуды сигнала на входе 14, Это достигается засчет того, что крайний левый разряд1 на этапе подстройки выполняет функцию разомкнутого на конце четвертьволнового отрезка. Его электрическаядлина начинает увеличиваться с минимального значения до необходимогогРнапр5 1 н- = 1 н.+ 1 й гЛ, " Вх ЛвхШ Е +-- ф (9) (7) 4 4 49 глыы удр Ьх 20 1 3 й т1 Ш1 2 н 12" Таким образом, за счет подстройки электрических длин фазовращателей 3 в каждом разряде 1 до величинызЧ " фк1, = - -- 2 (8)выполняются .необходимые условия работы (3) и (6). ЗОФазовращатель работает,в два этапа.Вначале для текущего значения длины волны входного сигнала производится подстройка электрических длинфазовращателя 3 по всех разрядах35до значений, указанных в выражении(7), так, чтобы разряды 1 на даннойчастоте вносили фазовые сдвиги в соответствии с выражением (2). В исходном состоянии (фиг.1) на входы 8 разрядов 1 сигналы не поступают и, следовательно, ключ 5 разомкнут, а ключи4,1 и 4.2 замкнуты (йиг.1),На вход 13 ключа 12 сигнал такжене поступает, и этот ключ разомкнут . 45(фиг.2). При этом левый разряд 1,чейвход является входом 14, имеет фазовращатель 2 с электрической длинойравнойв в . На вход фазовращателя450поступает входной сигнал с длиной волны Л, амплитуда которого контролируется индикатором 18, При замыканиитумблеров 24.1, 24.2 - 24.К, расположенных в блоке 21, постепенно увеличивается Электрическая длина фазовращателя Э, входящего в левый разряд1, Одновременно с этим увеличиваютсяэлектрические длины фазовращателей 3,причем дополнительное приращение длины ЛЛ /4 обеспечивается подстройкойэлектрической длины только фазовращателя 3 разряда 1,В момент, когда условие (3) выполняется, этот разряд 1 является четвертьволновым отрезком, разомкнутымна конце, его входное сопротивлениеравно нулю и амплитуда сигнала навходе 4 оказывается минимальной,Это и фиксируется по показанию индикатора 18,Одновременно с этим увеличиваются в соответствующей пропорции электрические длины других фазовращателейЭ в остальных разрядах 1, обеспечивая в момент фиксации выполпение условий (7) .После окончания подстройки в блоке 21 замыкается тумблер 23 (фиг,2),управляемый сигнал поступает на вход13 ключа 12, последний подключаеткрайний левый разряд 1 к второму разряду 1 устройства. На втором этапепроизводится установка заданного фазового сдвига для данного входногосигнала в соответствии с кодом, поступающим с блока 19 на входы 8 разрядов 1., фазовращатель расширяет рабочуюполосу частот, причем необходимыйфазовый сдвиг не зависит от частотывходного сигнала,Подстройка производится с помощью самого фазовращателя, при этом не требуется его отключения от цепи и подключения дополнительного измерительного прибора,где 1 электрическая длина дополнитепьного дискретного многоразрядного фаэо 1, Многоразрядный дискретный фазовращатель содержащий блок управлеУ5 ния и последовательно соединенные разряды, кажцый из которых состоит иэ основного фаэовращателя, нормально разомкнутого и двух нормально замкнутых электронных ключей, управляющие входы которых объединены и . подключены к управляющему входу разряда, причем вход разряда соединен с выходом разряда через. контакты нормального разомкнутого ключа и с входом осноЬного фазовращателя через контакты первого нормально замкнутого ключа, а первый контакт второго нормально замкнутого ключа подключен к выходу разряда о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью расширения рабочей полосы частот, в каждый .,разряд введен дополнительный дискретный многоразрядный фазовращатель, подключенный по входу к выходу основ" 25 ного фазовращателя, по выходу - к второму контакту второго нормально замкнутого ключа и содержащий последовательно соединенные разряды, зашунтированные электронными ключами, управ.зо ляющие входы которых являются входами подстройки, причем, вход первогоразряда является входом, а выход последнего разряда - выходом дополни-тельного дискретного многоразрядного фаэовращателя, электрическая длина которого определяется из выраже- ния вращателя, входящего вх-й разряд;(1, 1 - максимальная и минимальная длины волн, соответствующие границе рабоче-,го диапазона частот;М - число разрядов многоразрядного дискретного фазовращателя;х - номер разРяда, в которыйвходит дополнительныйдискретный многоразрядный фазовращатель,ь 2 вфе 1 ф2, Фазовращатель по п., о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения производительности труда,в состав многоразрядного дискретногофазовращателя дополнительно введеныблок подстройки, дополнительный нор-мально разомкнутый электронный ключ,включенный между первым и вторым разрядами многоразрядного дискретногофаэовращателя и последовательно сое-.диненные зонд, детектор, усилительи индикатор, причем вход первогоразряда является входом фазовращателя и подключен к зонду, а выходпоследнего разряда - выходом фаэовращателя, входы управления каждого разряда подключены к выходам блока .управления, одноименные входы подстройки каждого разряда фазовращателяобъединены и совместно с входомуправления дополнительного нормально разомкнутого электронного ключа подключены к выходаМблока подстройки, причем электрическая длина первого разряда,подключенного к входу фазовращателя,равна четверти минимальной длины волны рабочего диапазона входного сигнала.1583867 Составитель А.Орло Техред Л.Сердокова Редакто эориз орректор О,Кравцов Тираж 5 одписное Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 10 Заказ 2252НИИПИ Государственного113035,омитета по иэо осква, Ж, Р ениям и открытиям при ГКН кая наб., д. 4/5