Устройство синхронизации фаз двух генераторов

)5 Н 031 7 ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ Е ИЗОБРЕТЕНИЯИДЕТЕЛЬСТВУ ИСАНИ ВТОРСКОМ(21) 48441 (22) 25.06 (46) 23.08 (71) Лени ский ради (72) А.Г.К ков (56) Автор М 819975 и(57) Испотехника,ратора по 35/099092, Бюл. Ф 31нградский научно-исследоваотехнический институтозодаев, Т,Д.Быстрова и Г,Г,Н ское свидетельство СССРкл, Н 03 Е 7/00, 09,11,78.ОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ФАЗ НЕРАТОРОВльзование: радиоизмерительная инхронизация фазь 1 одного гене- фазе другого, Сущность изобретеройство синхронизации фаз 2содержит 2 генератора (1,2), 1 управляемую линию задержки, 1 фазовый дискриминатор 4, 1 коммутируемый зарядно-разрядный блок 5, 1 коммутируемый запоминающий блок 6, 1 триггер 7, элемент ИЛИ 8, 2.источника постоянного напряжения 9, 11, 2 ключа 10, 12, 1 элемент НЕ 13 и 3 пороговых элемента 14, 22, 23. Коммутируемый запоминающий блок 6 содержит 4 ключа 18, 19, 20, 21, 2 запоминающих блока 16, 17 и кнопку 15, Поставленная цель - улучшение спектральных характеристик выходного сигнала - достигается за счет сокращения"времени задержки управляемой линии задержки и уменьшения времениперехОдного процесса. 1 з.п, ф-лы, 1 ил,10 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для синхронизации фазы одного генератора по фазе другого,Известно устройство синхронизации фаз двух генераторов, содержащее последовательно соединенные местный генератор, управляемую линию задеркки и преобразователь частоты, а также опорный генератор и фазовый дискриминатор, последовательно соединенные реверсивный счетчик и дешифратор, элемент И и три ключа, преобразователь код-напряжение, амплитудный компаратор, блок анализа, коммутируемую зарядно-разрядную цепь, блок коммутируемых источников постоянного напряжения и блок коммутируемых запоминающих элементов,В данном устройстве синхронизации фаз в режиме слежения одновременно работают две следящие системь 1 - за фазой выходного сигнала и за напряжением на рабочем конденсаторе. Дополнительная следящая система в режиме слежения обеспечивает непрерывную работу основной. следящей системы при превышении разности фаз между сигналами опорного и местного генераторов величины 2 л(диапазона перестройки управляемой линии задержки), Кроме того, дополнительная следящая система обеспечивает длительное хранение фазы опорного генератора с высокой точностью.Недостатками устройства являются невысокие спектральные характеристики выходного сигнала, э, кроме того, при влиянии дестабилизирующих факторов, например температуры окружающей среды, изменится величина задеркки линии (2 й+ Ьр,о;), что приведет; в случае уменьшения времени задержки, к возникновению в момент переключения колебательного процесса. Таким образом, устройство обладает малым запасом устойчивости и не может надежно синхронизировать фазы двух генераторов.Наиболее близким к предлагаемому является устройство синхронизации фаз двух генераторов. Это устройство содержит (фиг,2) последовательно соединенные местный генератор 1, управляеМую лини 1 о задержки 3 и фазовый дискриминатор 4, коммутируемый зарядно-разрядный блок 5, подключенный к одному из входов коммутируемого запоминающего блока 6, к другому входу которого подсоединен источник питания (В 1) 9, При этом управляющие входы коммутируемого запоминающего блока 6 .подключены к триггеру 7, а выход соединен 25 30 35 40 45 50 55 с входами пороговых элементов 22,. 23 и входом управляемой линии задержки,Кроме того, устройство содержит опорный генератор 2, соединенный с входом фазового дискриминатора 24 и через управляемую линию задержки с входом фазового дискриминатора, Выход фазового дискриминатора соединен с первыми входами элементов И 26, И 25, вторые входы которых соединены соответственно с выходами пороговых элементов 22 и 23, Выходы элементов И 25, И 26 соединены с входами элемента ИЛИ 8, выход которого соединен с переключающим входом триггера 7.Известное устройство работает следующим образом,Диапазону регулирования управляемой линии задержки данной схемы, равному 4 к, соответствует диапазон изменения управляющих напряжений на линии задержки ЛО = Осмакс Осмин где Осмакс и Осмин выбраны таким образом, чтобы величины задержек входного сигнала были равны(и) 2 ли (и+1) 2 л; где и - целое число,Коммутируемый запоминающий блок 8 содержит два запоминающих элемента (конденсатора), один из которых является рабочим, а другой - вспомогательным, В исходном положении на рабочем запоминающем элементе устанавливается начальное напряжение Е 1, В зависимости от соотношения фаз опорного и выходного сигналов на выходе фазовогодискриминатора 4 образуется сигнал положительной отрицательной полярности. Пусть фэзэ опорного сигнала опережает фазу сигнала нэ выходе линии задержки 4. Тогда положительное напряжение с выхода фазового дискриминатора 4 воздействует на коммутируемый зарядно-разрядный блок 5 таким образом, что напряжение на рабочем запоминающем элементе увеличивается. При этом изменяется фаза сигнала на выходе линии задержки 3, приближаясь к фазе сигнала опорного генератора,Напряжение на рабочем запоминающем элементе следит за изменением разности фаз частотного и опорного генераторов и колеблется около значения, соответствующего нулевому рассогласованию фаз опорного и выходного сигналов. При достижении на рабочем запоминающем элементе напряжения Ос, (Осми) по сигналу с выхода схемы ИЛИ 8 триггер 7 меняет свое состояние и, воздействуя на коммутируемые запоминающие элементы, подключает другой запоминающий элемент, который становится рабочим. Команда на смену рабочего конденсатора выдается с выхода фазового дискриминатора при совпадениифаз сигналов местного и опорного генераторов,Недостаток устройства заключается втом, что при большем времени задержки 5линии "убывание всплесков возмущенияфазы" будем медленнее, что приведет к более длительному переходному процессу,Кроме того, при воздействии дестабилизирующих факторов, например температуры окружающей среды, образуетсядополнительное приращении фазы в линии Ьр,с, которое приведет к ещебольшему увеличению длительности переходного процесса, особенно при коммутации управляющего напряжения, какследствие, это приведет к ухудшению спектра выходного сигнала за счет появленияпараэитных гармоник,Цель изобретения - улучшение спектральных характеристик выходного сигналаустройства.Поставленная цель достигается тем;чтов устройство синхронизации фаз, содержащее последовательно соединенные генератор, управляемую линию задержки,фазовый дискриминатор, коммутируемыйзарядно-разрядный блок и коммутируемыйзапоминающий блок, выход которого подключен куправляющему входууправляемой 30линии задержки, опорный генератор, выходкоторого подключен к другому входу фазового дискриминатора, первый и второй пороговые элементы, выходы которыхсоединены с выходом коммутируемого запоминающего блока, последовательно соединенные элемент ИЛИ и триггер, выходыкоторого подключены к первому и второмууправляющим входам коммутируемогозапоминающего блока, а также первый источник постоянного напряжения, введеныпоследовательно соединенный третий пороговый элемент, вход которого подключенк выходу коммутируемого запоминающегоблока, и элемент НЕ, последовательно соединенные второй источник постоянного напряжения и первый ключ, и второй ключ,подключенный к первому источнику постоянного напряжения, при этом управляющиевходы первого и второго ключей подключены соответственно к выходам элемента НЕи третьего порогового элемента, выходыключей подключены к третьему управляющему входу коммутируемого запоминающего блока, выходы первого и второгопороговых элементов подключены к элементу ИЛИ,Кроме того, коммутируемый запоминающий блок содержит третий, четвертый, пятый и шестой ключи, причем вторые входы четвертого и пятого ключей обьединеиы и являются первым управляющим входом коммутируемого. запоминающего блока, вторь 1 е входы третьего и шестого ключей обьединены и являются вторым управляющим входом коммутируемого запоминающего блока, первые входы пятого и шестого ключей объединены и являются третьим управляющим входом коммутируемого запоминающего блока, первые входы третьего и четвертого ключей обьединеиы и являются входом и выходом коммутируемого запоминающего блока, кнопку, первый запоминающий элемент, подключенный к выходам третьего и пятого ключей и первому контакту кнопки, и второй запоминающий элемент, подключенный к выходам четвертого и шестого ключей и второму контакту кнопки,Указанная совокупность позволяет сократить. время переходного процесса а момент смены рабочего элемента и учесть отклонение фазы при наличии дестабилизирующих факторов на управляемой линии задержки, что приводит к улучшению спектральных характеристик выходного сигнала устройства.На фиг, 1 приведена схема предлагаемого устройства синхронизации фаз; на фиг, 2 - схема известного устройства, на фиг. 3 - зависимость изменения времени задержки от величины управляющего напряжения,Устройство фиг.1) содержит местный генератор 1, опорный генератор 2, местный генератор 1 через управляемую линию 3 задержки подключен к входуфазовогодискриминатора 4, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 2, выход фазового дискриминатора 4 через коммутируемый зарядно-разрядный блок 5 соединен с одним из входов коммутируемого запоминающего блока 6, управляющие входы которого соединены с выходами триггера 7, счетный вход которого подключен к выходу схемы ИЛИ 8, а выход коммутируемого запоминающего блока 6 соединен с управляющим входом управляемой линии 3 задержки, Третий вход коммутируемого запоминающего блока 6 соединен с источником 9 постоянного напряжения Е 1 через ключ 10, а с источником 11 пастоянногз напряжения - через ключ 12. Второй ахс, ключа 12 подключен к выходу элемента НЕ 13, выход которого и второй вход ключа 10 обьедииены и подключены к выходу порогового элемента 14, вход которого соединен с выходом коммутируемого запоминающего блока 6,Коммутируемый запоминающий блок 6 содержит пусковую кнопку 15, соединенную с первым 16 и вторым 17 запоминающими ;:лементами (конденсаторами С 1 и), четыре ключа 18-21, Первые входы ключей 18, 19обьединены и подключены к третьему входу коммутируемого запоминающего блока6, Второй вход ключа 19 объединен с вторым входом ключа 20 и соединен с первым управляющим входом коммутируемого запоминающего блока б, к второму управляющему входу этого блока подключены объединенные вторые входы ключей 18, 19, Первые входы ключей 20, 21 также обьединены и являются входом-выходом коммутируемого запоминающего блока б, Первые входы четвертого и шестого ключей обьединены и подключены к второму запоминающему элементу С 1 и второму контакту кнопки, а первые входы третьего и пятого ключей объединены и подключены к первому запоминающему элементу С 2 и первому контакту кнопки, К входам элемента ИЛИ 8 подключены выходы пороговых элементов 22, 23, входы которых обьединены ипод- ключены к выходу коммутируемого запоминающего блока 6.Устройство (фиг,1) работает следующим образом,С выхода местного генератора 1 сигнал подается на вход управляемой линии 3 задержки, Задержка, а следовательно, и фаза выходного сигнала, зависит от приложенного к ее управляющему входу постоянного напряжения, источником которого служит один из запоминающих элементов 16, 17.Пусть в исходном состоянии триггер 7 находится в таком положении, при котором ключи 19, 20 будут открыты; а ключи18, 21 - закрыты. Б этом случае запоминающий элемент 16 (конденсатор С 1) становится рабочим, а запоминающий элемент 17 (конденсатор С 2) - вспомогательным, Пороговый элемент 14 вырабатывает напряжейие, при котором открыт ключ 10, а вспомогательный конденсатор С 2 через открытые ключи 10, 19 подключен к источнику 9 постоянного напряжения Е 1. Нажатием кнопки 15 рабочей конденсатор С 1 подключается параллельно конденсатору С 2 и нэ них устанавливается напряжение источника Е 1.В .зависимости от соотношения фаз выходного и опорного сигналов на выходефазового дискриминатора 4 образуется сигнал, соответствующий опережению или отставанию фазы выходного сигнала устройства. Пусть фаза опорного сигнала опережает фазу сигнала на выходе управляемой линии 3 задержки, Фазовый 20 254050 дискриминатор 4 вырабатывает сигнал на подключение разрядной цепи коммутируемого эарядно-разрядного блока (КЗРБ) 5,При достижении нулевого значения рассогласования фаз, а затем отставании фазы опорного сигнала в блоке КЗРБ 5, включается зарядная цепь, Таким образом, напряжение на рабочем запоминающем элементе 16 будет следить за изменением разности фаз местного и опорного генераторов и колебаться около значения, соответствующего нулевому рассогласованию фаэ сигнала опорного генератора и сигнала с выхода линии 3 задержки. При достижении на рабочем запоминающем элементе напряжения Оп(порогового напряжения, задаваемого пороговым элементом 22) срабатывает пороговый элемент 22 и происходит смена состояния триггера 7, который, воздействуя на коммутируемые запоминающие элементы, отключает рабочий запоминающий элемент 16 (конденсатор С 1) от управляющего входа управляемой линии 3 задержки и подключает к этому входу запоминающий элемент 17 (конденсатор С 2), который становится рабочим и к которому было подключено напряжение от источника 9 постоянного напряжения Е 1, Запоминающий элемент 16 становится вспомогательным и к нему подключается источник 11 постоянного напряжения Е 2, Поскольку изменение управляющего напряжения от Оск, до О,м(Е 2) соответствует изменению фазы выходного сигнала 2 л, на выходе фазового дискриминатора 4 появится сигнал, который будет воздействовать на КЗРБ 5 аналогично описанному.При обратном изменении фазы рассогласование генераторов напряжения управления будет меняться от Амп, к Е 1, При достижении Оп произойдет переключение управляющего напряжения в Ос . Характеристика изменения фазы выходного сигнала от управляющего напряжения показана на фиг. 3,Рассмотрим работу устройства под влиянием дестабилизирующих факторов, например при понижении температуры окружающей среды. Величина времени задержки при этом уменьшается, Для сохранения диапазона регулирования линии задержки равным 2 и необходимо управляющее напряжение О", Пусть расхождение генераторов таково, что напряжение управления линии задержки изменяется в сторону увеличения напряжения. При достижении Опмдс должно произойти пере ключение в Ос ин. Но вследствие того, чтовеличина времени задержки уменьшаетсяот температуры, на выходе фазового дискриминатора 4 вырабатывается сигнал, который заставит измениться управляющеенапряжение в сторонуи скомпенсирует дополнительное температурное изменение времени задержки линии и, такимобразом, исключит возможность возникновения колебательного процесса в устройстве. 10Технические преимущества устройствав части улучшения спектральной характеристики выходного сигнала заключаются вследующем,При наличии дестабилизирующих факторов, например температуры окружающейсреды, произойдет изменение времени задержки,При использовании управляемой линии задержки со звеньями типа К с индуктивностями= 100 мкГн с максимальными минимальным значениями емкости варикапа при крайних значениях управляющего напряжения для получения изменения времени задержки ЛТз 1 = 0,2 мкс 25(2 л), ЛТ,2 = 0,4 мкс (4 л) необходимо иметь20 и 40 звеньев на частоте 5 МГц.Время задержки линии с обозначенными параметрами составит 0.938 (4,69 л) и1,876 мкс (9,38 л).Основываясь на данных по температурным применениям, принимаот ТКЕ наварикапах 100 10(с ТКИ на индуктивности 350 10 О) с в диапазоне температур20-70 С.Тогда приращение задержки на линии с20 звеньями составит 0,1 л;, с 40 звеньями -0,2 л; т,е. 18 и 36 на частоте 5 МГц.Как указано в литературе, затухание фазового рассогласования коммутации происходит за интервал времени, равный 16 Тз,где Тз - время затухания управляемой линии задержки,Так как в предлагаемом устройстве время задержки линии, а также приращениефазы за счет температуры окружающейсреды, в 2 раза меньше, чем в известном,максимальное отклонение фазы в моментперехода будет в 2 раза меньше, а переходной процесс в 2 раза быстрее, чем в известном устройстве.Учитывая, что частота сигнала являетсяпроизводной от фазы сигнала, спектральныехарактеристики выходного сигнала будут 55лучше, чем в известном устройстве.Формула изобретения1, Устройство синхронизации фаз двухгенераторов, содержащее последовательно соединенные генератор, управляемую линию задержки, фазовый дискриминатор, коммутируемый зарядно-разряднь 1 й блок и коммутируемый запоминающий блок, выход которого подключен к управляющему входу управляемой линии задержки, опорный генератор, выход которого подключен к другому входу фазового дискриминатора, первый и второй пороговые элементы, входы которого соединены с выходом коммутируемого запоминающего блока, последовательно соединенные элемент ИЛИ и триггер, выходы которого подключены к первому и второму управляющим входам коммутируемого запоминающего блока, а также первый источник постоянного напряжения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью улучшения спектральных характеристик выходного сигнала, в него введены последовательно соединенные третий пороговый элемент, вход которого подключен к выходу коммутируемогр запоминающего блока, и элемент НЕ, последовательно соединенные второй источник постоянного напряжения и первый ключ, и второй ключ, подключенный к первому источнику постоянного напряжения, при этом управляющие входы первого и второго ключей подключены соответственно к выходам элемента НЕ и третьего порогового элемента, выходы ключей подключены к третьему управляющему входу коммутируемого запоминающего блока, выходы первого и второго пороговых элементов подключены к элементу ИЛИ,2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что коммутируемый запоминающий блок содержит третий, четвертый, пятый и шестой ключи, причем вторые входы четвертого и пятого ключей обьединены и являются первым управляющим входом коммутируемого запоминающего блока, вторые входы третьего и шестого ключей объединены и являются вторым управляющим входом коммутируемого запоминающего блока, первые входы третьего и четвертого ключей обьединены и являются третьим управляющим входом коммутируемого запоминающего блока, первые входы пятоо и шестого ключей объединены и являются входом и выходом коммутируемого запоминающего блока, кн. ку, первый запоминающий элемент, подключенный к выходам третьего и пятого ключей и первому контакту кнопки, и второй запоминающий элемент, подключенный к выходам четвертого и шестого ключей и второму контакту кнопки.1757099 Фиг.гставитель Т, Быстровахред М,Моргентал Корректор Т, Вашков Данко кт аказ 3099ВНИИПИ Г оизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Тираж рственного комитета и 113035, Москва, ЖПодписноезобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., 4/5