Широкополосный цифровой фазометр

(21) 4692241/21 (22) 18.04,89 (46) 07.07.91. Б (71) Томский инс ванных систем упртроники и В 25 В,В,Гришаев,8)тельство СССРВ. 25/00, 1981.работка комплектрической аппа 79080145. в широком динплитуд. Цельбыстродействиякой настроики ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР И АВТОРСКОМУ СЦИДЕ тут автоматизировления и радиоэлек(72) А.И.Воронков, и В.Е.Эрастов (53) 621.3 17.77 (08 (56) Авторское свид, 9 1019360, кл. С 01Отчет ГИАСУР. Ра та образцовой фазам ратуры, 1981, рег,(54) ШИРОКОПОЛОСНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР(57) Изобретение может быть испозовано в фазоизме ительной техни льр кеамическом диапазоне амизобретения - повышениеэа счет автоматичесгетеродина на частоту входного сигнала. Широкополосный цифровой фазометр содержит входные блок1, 7,развязывающие усилители 2, 8,12, 13, смесители 39, фильтры 4,10, 17, усилители-ограничители 5, 11,низкочастотный фазометр 6, перестраиваемый гетеродин 14, переключатель15 диапазонов, переключатели 16 и 39усилитель 18 с АРУ, однополосный фазовый детектор 19, опорный генератор20, сумматор 21, амплитудный детектор 22, компаратор 23, ЦАП 24, 3 1,формирователи 25 и 38 которых коротких импульсов, АЦП 26, регистры 27,28, 30, блок 29 сравнения кодов,счетчики 32, 33, ключ 34, делитель35 с переменным коэффициентом деления, блок 36 управления делителеми триггер 37, Цель достигается засчет автоматической подстройки гетеродина под .частоту входных сигналови синхронизации системы автоподстройки частоты. 1 ил,Изобретение относится к Фаэоизмерительной-технике и предназначенодля работы в широком динамическомдиапазоне амплитуд.5Целью изобретения является повышение быстродействия за счет автоматической настройки гетеродина начастоту входного сигнала.На чертеже представлена блок-схема широкополосного цифрового фазометра,Фазометр содержит последовательно соединенные входной блок 1, развяэывающий усилитель 2, смеситель 3,фильтр 4, усилитель-ограничитель 5и низкочастотный (НЧ) Фазометр 6, атакже последовательно соединенныевходной блок 7, раэвязывающий уси литель 8, смеситель 9, Фильтр 10,усилитель-ограничитель 11 и НЧ-фазо метр 6, Второй вход смесителя 3 через развязывающий усилитель 12 соединен с входом развязывающего усилителя 13, выходом соединенного с вторым входом смесителя 9, и выходомгетеродина 14, вход которого соединен с выходом переключателя 15 диапазонов. Входы переключателя 16 сое, динены соответственно с выходами смесителей 3 и 9, а выход через последовательно соединенные фильтр 17 нижних частот и усилитель 18 с АРУ соединен с одним входом однополосногофазового детектора 19, другой входкоторого соединен с выходом опорногогенератора 20, а выход через сумматор 21 соединен с управляемым входомгетеродина 14, Выход амплитудногодетектора 22 соединен с одним входомкомпаратора 23, другой вход которого соединен с выходом ЦАП 24, а выход - с входом Формирователя 25 коротких импульсов. Выход амплитудногодетектора 22 через АЦП 26 и регистр27 соединен с входом ЦАП 24, Выходформирователя 25 соединен с установочными входами регистров 27 и 28,Информационный выход регистра 28 соединен с входом блока 29 сравнениякодов, второй вход которого соединен50с выходом регистра 30, установочныйвход которого соединен с выходом Фор"мирователя 25. Выход ЦАП 31 соеди"нен с вторым входом сумматора 21, авход - с входами регистра 30 и блока29 и выходом счетчика 32, выход ко- "торого соединен с входом счетчика 33,а вход - с выходом ключа 34, первый вход которого через последовательно 1соединенные делитель 35 с переменным коэффициентом деления и блок 36 управления делителем соединен с вторым выходом переключателя 15 диапазонов. Второй вход ключа 34 через триггер 37 соединен с выходом формирователя 38 коротких импульсов. Входы второго переключателя 39 соединены с выходами Фильтров 4 и 10, а выход - с входом амплитудного детектора 22. Входы второго и третьего регистров 28 и 30 объединены и подключены к выходу второго формирователя 38 коротких импульсов. Информационные входы второго регистра 28 и вторые информационные входы блока 29 сравнения кодов объединены и соединены с выходами первого счетчика 33 и с информационным входом блока 15 переключения диапазонов, а информационные входы блока 29 сравнения кодов и третьего регистра 30 также объединены и ,подключены к информационному входу второго ЦАП 31. Входы обнуления первого и второго счетчиков 32 и 33 объединены и подключены к Я-входу триггера 37 и к выходу формирователя 38 коротких импульсов, Сигнальный вход делителя 35 подключен к выходу опорного генератора 20, К-вход триггера 37 соединен с выходом блока 29 сравнения кодов.Цифровой фазометр работает следующим образом.При подаче команд "пуск на выходе формироиателя 38 коротких импульсов Формируется импульс, который поступает на 8-вход триггера 37 и переводит его в состояние "1", Выходной сигнал триггера 37 открывает ключ 34, через который на вход счетчика 32 поступают импульсы с выхода делителя 35 частоты. Делитель 35 частоты осуществляет деление частоты на И сигнала с выхода опорного генератора 20, причем коэффициент И определяется кодом на выходе блока 36 управления. Одновременно короткий импульс с выхода формирователя 38 устанавливает в нулевое положение счетчики 32, 33 и регистры 28, 30. Код, соответствующий количеству сосчитанных импульсов, с выходов счетчика 32 подается на входы ЦАП3 1, преобразуется в изменяющееся напряжение и поступает на вход сумматора 21, Выходное напряжение сум 1661669матора 21 поступает на управляемый вход гетеродина 14, осуществляя егоФ перестройку в пределах диапазона от Г ц до Г. Импульс переполнения счет. - чика 32 поступает на вход счетчика 33, код которого поступает на входы блока 15 переключения диапазонов и блока 36 управления коэффициентом деления. Блок 15 переключения диапазонов осуществляет переключение диапазонов гетеродина 14 в соответствии с управляющим кодом, поступающим с выходов счетчика 33. Импульс переполнения счетчика 33 переводит в рабочий режим блок 29 сравнения кодов. Блок 36 управления коэффициентом деления делителя 35 частоты осуществляет изменение коэффициента деления И в соответствии с включенным диапазоном гетеродина 14, обеспечивая одинаковую скорость перестройки частоты на всех диапазонах, Сигналы с выхода гетеродина 14 через развязывающие усилители 12 и 13 поступают на смесители 3 и 9 первого и второго каналов соответственно, на вторые входы которых поступают входные сигналы - первого канала через вход.ной блок 1 и развязывающий усилитель 2, второго канала через входной блок 7 и развязывающий усилитель 8. Входные блоки 1 и 7 обеспечивают согласование низкоомных входных сопротивлений развязывающих усилителей 2 и 8 с коаксиальными соединительжми трактами, имеющими волновое сопротивление(на практике в настоящеевремя используются линии с=50 Ом), Развязывающие усилители 2, 8, 12,13 обеспечивают коэффициент передачи в прямом направлении, близкий к еди-. нице, а в обратном 1/К , где К коэффициент ослабления, который на частотах до 2-3 ГГц обеспечивается порядка 10 на основе трех-четырех каскадных усилителей с общей базой. С выхода смесителя 3 сигнал промежуточной частоты через Фильтр 4 .и усилитель-ограничитель 5 поступает .на первый вход НЧ-фазометра 6, на второй вход которого поступает сигнал промежуточной частоты второго канала через Фильтр 10 и усилитель- ограничитель 11, Фильтры 4 и 10 осуществляют выделение сигнала промежуточной частоты, а усилители-ограничители 5 и 11 формируют из них прямоугольные импульсы (типа меандр)40 45 50 55 10 15 20 25 30 35 постоянной амплитуды, обеспечиваяработу НЧ-фазометра 6 в динамическомдиапазоне амплитуд входных сигналов. К усилителям-ограничителям 5 и 11 предъявляются требования стабильности фазовой характеристики при изменении амплитуд входных сигналов, Внастоящее время на фиксированных частотах до 1 ИГц изменение фазового сдвига при изменении уровня входных сигналов на 80 дБ не превышает 0,1 НЧ-фазометр 6 работает на Фиксированной низкой частоте. Амплитудный детектор 22 осуществляет преобразование амплитуды переменного напряжения промежуточной частоты в постоячное напряжение, с которого посредством АЦП 26 информация о величине напряжения в том или ином канале фазометра поступает на входы регистра 27. Выход амплитудного детектора 22 соединен с первым входом компаратора 23, на второй вход которого подается постоянное напряжение с выхода ЦАП 24, соответствующее коду, записанному в регистре 27. В исходном состоянии (после поступления команды "пуск") регистры 28, 27 и 30 обнулены, следовательно, на втором входе компаратора 23 напряжение равно нулю, При появлении на выходе фильтра 4 или 10 сигнала промежуточной частоты на выходе амплитудногодетектора 22 появляется постоянное напряжение и, если оно превышает напряжение на выходе ЦАП 24, компаратор 23 срабатывает, С выхода компаратора перепад напряжения поступаетна вход формирователя 25 коротких импульсов. Короткий импульс с выходаформирователя 25 поступает на установочные входы регистров 27, 28 и 30,В регистре 28 записывается код с выхода счетчика 33, в регистре 30 вкодс выхода счетчика 32, а в регистре27 - код с выхода АЦП 26, Код, записанный в регистре 27, поступает навход ЦАП 24, а соответствующее емупостоянное напряжение с выхода ЦАП 24,поступает на второй вход компаратора23, возвращая его в исходное состояние. Переключателем 39 осуществляютвыбор канала для осуществления работы системы поиска. В процессе перестройки гетеродина 14 от нижней доверхней частоты в регистре 27 записывается оцифрованное значение максимальной промежуточной частоты, ав регистрах 28, 30 - номер диапазонаи номер ступеньки внутри диапазона.Импульс переполнения счетчика 33 переводит блок 29 сравнения кодов врабочее состояние, которое сравни 5вает коды, поступающие с выходовсчетчиков 32 и 33, с соответствующимикодами, записанными в регистрах 28и 30. При совпадении кодов с выходаблока 29 вырабатывается импульс, коорый переводит триггер 37 в состояи и:ние О и закрывает ключ 34, счетчики 32 и 33 останавливаются в полокении, соответствующем максимальномузначению амплитуды промежуточнойчастоты. Одновременно сигнал с выхо ов смесителей 3 и 9 через соответствующие контакты переключателя 16поступает на вход фильтра 17 нижнихастот, с выхода которого через усиитель 18 с АРУ этот сигнал поступает на первый вход однополосного фазо 1 эого детектора 19. На второй вход. фазового детектора 19 поступает сигМал опорного генератора 20. Сигналрассогласования через сумматор 211 оступает на управляемый вход гетеродина 14, внося корректирующую расбтройку. Система синхронизации обес 1 ечивает равенство ог = ьх чет =Гр. Однополосный фазовый детектор19 обеспечивает беэинерциальное подавление входных сигналов фазовогодетектора и суммарной составляющеййа его выходе, что позволяет сущест 35женно расширить полосу пропусканияфильтра 17 и облегчить устойчивуюработу системы синхронизации,Таким образом, в фазометре повыгеено быстродействие и исключены ошибки оператора, что обеспечиваетсяавтоматической настройкой гетеродинаи синхронизацией системы автоподСтройки частоты,Формула изобретенияШирокополосный цифровой фазометр,содержащий два канала, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные входной блок, первый раэ 50вязывающий усилитель, смеситель,фильтр, усилитель-ограничитель и низкочастотный фазометр, общий для двухканалов, другой вход смесителя в каждом канале. через второй развяэывающий усилитель соединен с выходом гетеродина, общего для двух каналов, сПодключенным к нему выходом блока переключения диапазонов, выход смесителя каждого канала подключен квходу первого переключателя, общегодля двух каналов, а выход первогопереключателя через фильтр нижнихчастот соединен с входом усилителяс автоматической регулировкой усиления, выход которого соединен с одним из входов однополосного фазового детектора, другой вход которогосоединен с опорным генератором, авыход однополосного фазового детектора через сумматор подключен к управляемому входу гетеродина, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения быстродействия засчет автоматической настройки гетеродина на частоту входного сигнала,в него введены два формирователякоротких импульсов, триггер, ключ,делитель с переменным коэффициентомделения, блок управления делителем,два счетчика, два цифроаналоговыхпреобразователя, три регистра, блоксравнения кодов, амплитудный детектор, компаратор, аналого-цифровойпреобразователь, второй переключатель, причем входы второго переключателя соединены с выходами фильтровв каждом канале, а выход второгопереключателя соединен с входом амплитудного детектора, выход которого соединен с одним из входов компаратора и входом аналого-цифровогопреобразователя, информационный выход которого через первый регистрсоединен с информационным входомпервого цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен кдругому входу компаратора, выход которого через первый формирователькоротких импульсов соединен с установочными входами трех регистров,входы второго и третьего регистровобъединены и подключены к выходувторого формирователя коротких импульсов, информационные выходы этихрегистров соединены с первыми информационными входами блока сравнениякодов, информационные входы второго регистра и вторые информационныевходы блока сравнения кодов объединены и соединены с информационнымивыходами первого счетчика и с информационным входом блока переключения диапазонов, а третьи информационные входы блока сравнения кодов иинформационные входы третьего регистйвЗаказ 2120 Тирвк ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, 1-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,30ра также объединены и подключены к информационному выходу второго счетчика и к информационному входу второго цифроаналогового преобразова- .5 теля, выход которого соединен с другим входом сумматора, входы обнуления первого и второго счетчиков объединены и подключены к Б-входу триггера и к выходу второго формирователя 10 коротких импульсов, сигнальный вход первого счетчика соединен с выходом второго счетчика, сигнальный вход второго счетчика соединен с выходомключа, один вход ключа подключен квыходу делителя с переменным коэффициентом деления, сигнальный входкоторого подключен к выходу опорного генератора, а информационный входчерез блок управления делителем подключен к выходу блока переключениядиапазонов, другой вход ключа соединен с выходом триггера, К-вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов, а вход второго формирователя коротких импульсов являетсятретьим входом фазометра.