Преобразователь фаза-код

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфвз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 1911.79 (21) 2842744/18-21 51)М. Кл. с присоединением заявки йо Н 03 К 13/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(088. 8) Дата опубликования описания 150981(72) Авторы изобретен А.Г.Хатунцев, А.З.Струков и Л.М. титут-: Московский ордена Ленина авиацион им. Серго Орджоникидзль 54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА-КОД Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для контроля и измерения фазы в различных радиоэлектронных устройствах.Известны устройства для преобразования фазы радиосигнала в цифровой код, используемые в радиоэлектронной аппаратуре дляконтроля и измерения фазового сдвига двух радиосигналов 1.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее задающий генератора, фазовый модулятор, генератор тактовых импульсов, модулятор, генератор накачки и и-разрядных ячеек, каждая иэ которых включает в себя измерительный параметрический генератор смесители удвоители фазы) н корректирующей фаэовращатель 2 .НеДостатками известного устройства.являются малая чувствительность и малая точность при преобразовании фазы широкополосных сигналов. Малая чувствительность преобразователя обусловлена наличией Фазового модулятора, умножителя, смесителя и корректирующего фаэовращателя, которые ухудшают отношение снгнщ/шум 2на входе измерительного параметрического генератора. В данном преобразователе при прохождении преобразуемого сигнала последовательно поцепочке смесителей (удвоителей фазы)происходит расширение спектра этогосигнала в 2 раз, где и - число разрядных ячеек. Так как смесителиявляются узкополосными устройствами, то происходит ограничение спектра преобразуемого сигнала, особенно в младших разрядах преобразова-теля, что влечет за собой возникновение больших динамических оши бок.Цель изобретения - повышение чувствительности и точности преобразования фазы широкополосных сигналов,Поставленная цель достигается тем, О что преобразователь фаза-код, содержащий генератбр накачки и и - разфрядных ячеек, каждая,.из которых включает в себя первый измерительныйпараметрический генератор и смеси тель, введены в первую разряднуюячейку дополнительно измерительный идва опорных параметрических генератора, два ключа, два фазовых детектора и два триггера, ав остальные О разрядные ячейки - по одному опорному параметрическому генератору, одному Фазовому детектору, одному триг геру и по два ключа. В первой разрядной ячейке первый выход генератора накачки одновременно подключен ко входу первого измерительного параметрического генератора и через первый опорный параметрический генератор к первому входу первого фазо. вого детектора, а второй выход генератора накачки. - ко входу второго измерительного параметрического генератора и через второй опорный параметрический генератор к первому входу фазового детектора, Прямой и инверсный выходы первого и второго измерительных параметрических генераторов подсоединены ко входам первого и второго ключей соответственно а прямой выход первого измерительного параметрического генератора соединен со вторым входом первого Фазового детектора, а инверс- ный выход второго измерительного параметрического генератора со вторым входом второго фазового детектора. Выходы первого и второго фазовых детекторов подключены ко входам первого и второго триггеров соответственно, инверсные выходы которых подсоединены ко входам управления первого и второго ключей соответственно. Выходы ключей соединены со входами смесителя, выход которого соединен со входами измерительного и опорного параметрических генераторов последующей разрядной ячейки. В остальных разрядных ячейках, выполненных идентично, прямой и интенсивный выходы измерительного параметрического генератора подключены к первым входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены ко входам смесителя, а выход опорного параметрического генератора соединен с первым входом фазового детектора, ко второму входу которого подключен прямой выход измерительного параметрического генератора, Выход фазового детектора в свою очередь подключен ко входу триггера, инверсный выход которогосоединен со входами управления ключей. В каждой последующей разрядной ячейке вторые входы первого и второго ключей соединены соответст". венно с выходами первого и второго ключей предыдущей разрядной ячейки. Входы измерительных параметрических генераторов всех разрядных ячеек объединены и подключены ко входной шине, причем выходытриггеров соединены с выходными шинами,На фиг,1 представлена блок-схема преобразователя фаза-код, на фиг.2 фазовая плоскость измерительных параметрических генераторовПреобразователь фаза-код включает в себя генератор накачки 1 и ираэрядных ячеек, Первая разряднаяячейка содержит первый 2 и второйГ,3 измерительные параметрические5 электроды, первый 4 и второй 5 опорные параметрические генераторы,первый Фазовый детектор 6 и второйфазовый детектор (, первый 8 и второй 9 триггеры, первый 10 и второй11 ключи и смеситель 12. Разрядные ячейки, начиная со второй и доп-й, построены идентично и каждаяиз них например вторая ячейка, содержит измерительный 13-1 и опорный14-1 параметрические генераторы,15 фазовый детектор 15-1, триггер 16-1первый 17-1 и второй 18-1 ключи исмеситель 19-1,Известно,что Фазовая плоскостьпараметрического генератора делитЩ ся сенаратрисой на две области притяжения соответствующие двум значениям фаз 9 2 и Я 2+ 180 стационарных колебаний субгармоники, ЗдесьЧцфаза напряжения накачки.д В соответствии с этим принципработы каждого разряда преобразователя заключается в определенииполуплоскости, которой принадлежитвектор преобразуемого сигнала, выработке выходного кода признака этойполуплоскости и формирование напряжения накачки для следующего разряда с такой фазой, чтобы сепаратрисаизмерительного параметрического генератора последующего разряда делиласектор фазовойплоскости, определенный в данном и предыдущих разрядахпополам.Преобразуемый сигнал подается наизмерительные параметрические гене 40 раторы всех разрядных ячеек параллельно. В начальный момент временинагряжение накачки с первого выхода генератора накачки 1 подается навходы первого измерительного 2 ипервого опорного 4 параметрическихгенераторов, причем первый опорныйпараметрический генератор всегдавозбуждается одной и той же фазойколебаний субгармоники, жестко свято эанной с фазой генератора накачки,фаза субгармоники первого измерительного параметрического генератораЯН(дили 92+ 180 зависит от фазы преобразуемого сигнала, т,е. от положения вектора преобразуемого сигнала55 на фазовой плоскости измерительногопараметрического генератсра. Первыйфазовый детектор 6 осуществляет сравнение фаэ колебаний субгармоникипервого опорного 4 и первого измерительного 2 параметрических генераторов,первый триггер 8 Формирует выход.ной сигнал первого раэряда 9 вывысокий потенциал на выходе которого соответсвтует,например фазе субгарманики 9 нй , а низкий - н)2 + 180.Формула изобретения Преобразователь фаза-код, содержащий генератор накачки и.п-разрядных ячеек, каждая из которых включает в себя измерительный параметрический генератор и смеситель, о т - л и ч а ю щ. и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности преобразования фазы, н первую разрядную ячейку дополнительнО введены измерительный и дна опорных параметрических генератора, два ключа, дна фазовых детектора и дна триггера, причем первый выход генератора накачки одновременно подклюПосйольку на второй измерительныйи второй онорний параметрическиегенераторы 3 и 5 второй разряд) подается от генератора накачки 1 про-,тивофаэное напряжение накачки, тои сепаратриса на фаэовой плоскостиэтих параметрических генераторовоказывается повернутой по отношениюк сепаратрисе первых измерительногои опорного параметрических генераторов 2 и 4 на угол 90. Таким образомпервый и второй разряды преобразователя дают возможность определитьположение вектора преобразуемого сигнала, с точностью до квадрата, каждому из которых соответствуетопределенный код на выходных шинахОВя иОн 115и кодсоответствующий определенйомукнадранту,поступает с триггером с и9 иа входы управления ключей 10 и 11которые осуществляют выбор необходимых фаз напряжений субгармоники, 2 Оснимаемых с прямых и инверсных измерительных первых параметрическихгенераторов 2 и 3. С выходов ключей 10 и 11 напряжения субгармоникис выбранными фазами подаются на сме- дситель 12, на выходе которого выде,ляеся суммарный сигнал, Этот сиг-онал с частотой накачки и фазой 90или 270 о(н зависимости от фазы . преобразуемого сигнала) поступает напараметрические генераторы 13-1измерительный) и 14-1 опорный) третьего разряда преобразователя. Сепаратриса этих параметрических генераторов оказывается повернутой по отношению х сепаратрисе параметрического генератора первого разряда наугол 135 ф или 45, Фазовый детектор15-1 осуществляет сравнение фаз колебаний субгармоники с прямых выходов параметрических генераторов 13-1 40и 14-1, а триггер 16-1 вырабатываетвыходной сигнал третьего разряда(0ЮЩПервый второй и третий разрядыдают возможность определить положение вектора преобразуемого сигналас точностью до октанта, каждому иэкоторых соответствует определенныйкод на выходных шинах преобразователя Оня 0 и Оь .Код соответствуют ВЬЮдщий выбранной полуплоскости измерительного параметрического генератора 13-1 подается на вход управленияключей 17-1 и 18-1. На выходах ключа17-1 возможно наличие напряжения суб.гармоники с фазами 0 или 180 с вью оо .хода ключа 10 .и с одной из Фаз 45 225 , 135 , 315 с прямого выхода измерительного параметрического генератора 13-1,а на входах ключа 18-1 90 или 270 с выхода ключа 10 и однойизфаз 225", 45 , 315, 135 с инвер. Ясного выхода измерительного нараметрического генератора 13-1. С выходов ключей 17-1 и 18-1 напряжение субгармоники с выбранными фазамиподаются на смеситель 19-1, на выходе 65 которого выделяется суммарный сигнал с одной из возможных фаэ - 45 н135,225 , 315 . Остальные разрядыпреобразователя работают аналогично.Для примера на фиг,2 приведена фа.эоная плоскость измерительных параметрических генераторов для шестиразрядов преобразователя при фазе7преобразуемого сигнала Ю= 24 , гдесплошными линиями отмечены векторынакачки соответсвтующих разрядов(обозначены цифрами), а пунктиром -векторы субгармоники измерительныхпараметрических генераторов соответствующих разрядов (цифры проставлены у векторов соответствующих прямым выходам параметрических генераторов). Для этого случая приведенаи таблица состояний раэрядон преобразователя, в которой 0 - выходы триггеров соответствующих раэрядон, подключенные к выходным шинама Я - выходы триггеров, подключен 1ные ко входам управления соответствующих ключей. В этой таблице низк;муправляющим потенциалам (Я=О),подаваемым на входы управления ключей, соответснует выбор верхних посхеме на фиг.1 входон этих ключей,а высоким потенциалам - нижних посхеме входов этих -ключей,Использование новых злементов -второго измерительного и двух опорных параметрических генераторов,двух ключей, двух фазовых детекторони двух триггеров в первой разряднойячейке, а также одного опорного параметрического генератора, фазовогодетектора, триггера и двух ключей нкаждой последующей разрядной ячейке, выгодно отличает предлагаемыйпреобразователь фаза-код известногопо чувствительности и точности, Поскольку преобразуемый сигнал подается на измерительные параметрическиегенераторы непосредственно беэ какйхлибо промежуточных преобразований,то чувствительность и точность (количество разрядов) преобразователяопределяются только собственнымишумами контура параметрического генератора,чем ко входу первого измерительного параметрического генератора и через ,первйй опорный параметрический генератор к первому входу первого фазового детектора, а второй выход генератора накачки - ко входу второго измерительного параметрического5 генератора и через второй опорный параметрический генератор к первому входу второго фазового детектора, при этом прямой и инверсный выходы первого и второго измерительных параметрических генераторов подсоедине" ны ко входам первого и второго ключей соответственно, причем прямой выход первого измерительного параметрического генератора, соединен совто рым входом первого фазового детектора, а инверсный выход второгоизмерительного параметрического генератора - со вторым входом второго фазового детектора, при этом выходы 2 О первого и второго фазовых детекторов подключены ко входам первого и второго триггеров, соответственно, инверсные выходы которых подсоединены ко входам управления первого и второго ключей, а выходы ключей соединены со входами смесителя, выход которого, соединен со входами измерительного и опорного параметрических генераторов последующейЗО разрядной ячейки, причем в каждую из остальных разрядных ячеек дополнительно введены опорный параметрический генератор, фазовый детектор, триггер и два ключа, при этом прямой и инверсный выходы измерительного параметрического генератора подсоединены к первым входам первогои второго ключей соответственно,выходы которых подключены ко входам смесителя, а выход опорногопараметрического генератора соединен с первым входм фазового детектора, ко второму входу которого подключен прямой выход измерительногопараметрического генератора, причем выход фазового детектора соединен со входом триггера, инверсныйвыход которого соединен со входамиуправления ключей, при этом в каждойпоследующей разрядной ячейке вторыевходь 1 первого и второго ключей соединены соответственно с выходамипервого и второго ключей предыдущей разрядной ячейки, а входы измерительных параметрических генератороввсех разрядных ячеек объединены йподключены ко входной шине, причемвыходы триггеров соединены с выходными Шинами. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРр 438940, кл. О 01 К 25/00, 1974,2. Вечканов Г,П . Преобразователианалог-код с применением генераторовсубгармонических колебаний, Сб. статей Нелинейные и сверхвысокочастотные радиотехнические системы. Труды МАИ. Вып,215, М "Машиностроение", 1970, с.114864542 Выходной код алых а аърядоб ареобразобатвля Рю У= Улица сосеояи Составитель В.Рябцев ктор Л;Недолуженко Техред Т, Иаточка: Корректор И.Шаромака Тир ств илиап фд "Патент"г, Ужгород, ул, Проектная з 7830/84 ВНИИПИ Росуда по делам из 113035, Москва, аж 991енного ктений и5, Раушс Подписноеитета СССРкрытийя наб д, 4/5