Устройство синхронизации фаз сигналов двух генераторов

е к, ь яВааеь 44 В,Нов имиО ЖЖ"А.З И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ветскик тически оциали Республи АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 61) Дополните ое к авт, сеид-ву -(23) Приоритет -Опубликовано 78 21) 2629420/18-09аявки йо15,1084 Бюллетень й 038 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий53) УДК 621. 396 .662(088,8) та опубликования описания 2 Ц 1080 2) Авторы изобретен Г. Д. Новико В. С. Л(54) УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ ФАЗ СИГНАЛОВ ДВУХ ГЕНЕРАТОРОВИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для синхронизации одного генератора по фазе другого.Известно устройство синхронизации 5фаз сигналов двух генераторов, содержащее последовательно соединенные местный генератор, управляемую линию задержки и преобразователь частоты, последовательно соединенные опорный ге нератор и фазовый дискриминатор, последовательно соединенные реверсивныйсчетчик и дешифратор, элемент И и триключа, при этом управляющий входпервого ключа соединен с выходом эле мента И 11,Однако известное устройство имеетневысокую точность синхронизации фазы выходного сигнала.Цель изобретения - повышение точности синхронизации фаз.Для этого в устройстве синхронизации фаэ сигналов двух генераторов,содержащем последовательно соединенные местный генератор, управляемую 25линию задержки и преобразователь частоты, последовательно соединенныеопорный генератор и фазовый дискриминатор, последовательно соединенныереверсивный счетчик и дешифратор, 30 элемент И и три ключа, при этом управляющий вход первого ключа соединен с выходом элемента И, согласноизобретению между выходом реверсивного счетчика, вход которого подключен к выходу преобразователя частоты,и входом элемента И включены последовательно преобразователь код-напряжение и амплитудный компаратор, междувыходом опорного генератора и другимвходом элемента И включен блок анализа, между выходом фазового дискриминатора и входом второго ключа включена коммутируемая зарядно-разряднаяцепь, между выходом дешифратора и уп- .равляющим входом управляемой линии задержки включены последовательно коммутируемые источники постоянного напряжения и коммутируемые запоминающие элементы, управляющий вход которых через третий ключ подсоединен кдругому выходу дешифратора, при этомвыход второго ключа подсоединен к управляющему входу управляемой линиизадержки и к другому входу амплитудного компаратора, управляющие входывторого и третьего ключей подсоединены к выходу блока анализа, входпервого ключа подсоединен к выходупреобразователя код-напряжение, а выход - к управляющему входу управляемой линии задержки, вход запуска реверсивного счетчика подключен к выходу амплитудного компаратора, а другой вход фазового дискриминатора подключен к выходу управляемой линии Задержки, являющейся выходом устройства.На фиг. 1 изображена структурная электрическая схема предложенного устройства синхронизации Фаэ сигналов двух генераторов; на Фиг, 2 (а-д)- 0 эпюры, поясняющие работу устройства.Устройство синхронизации фаз сигналов двух генераторов содержит местный генератор 1, управляемую линию задержки 2, преобразователь частоты 15 3, опорный генератор 4, фазовый дискриминатор 5, реверсивный счетчик б, дешифратор 7, элемент И 8, ключи: первый 9, второй 10, третий 11, преобразователь 12 код-напряжение (ПКН), амплитудный компаратор 13, блок анализа 14, коммутируемую зарядно-разрядную цепь 15, блок 16 коммутируемых источников постоянного напряжения и блок 17 коммутируемых запоминающих элементов.Блок 16 коммутируемых источников постоянного напряжения включает в себя источники 18, 19 и коммутатор 20. Блок коммутируемых запоминающих элементов 17 содержит конденсаторы 21 и 22, кнопку 23 и коммутатор 24. Коммутируемая зарядно-разрядная цепь 15 состоит иэ резисторов 25 и 2 б, источника 27 постоянного напряжения и коммутатора 28. 35Устройство может работать в двух режимах: режиме слежения эа фазой выходного сигнала относительно фазы опорного сигнала и в режиме "памяти" Фазы опорного сигнала. 40С выхода местного генератора 1 сигнал подается на вход управляемой линии задержки 2, выполненной, например, на варикапах, Задержка и, следо. вательно, Фаза выходного сигнала за висят от приложенного к ее управляющему входу постоянного напряжения, источником которого служит один из конденсаторов 21 или 22. Пусть в исходном состоянии конденсатор 22 подключен при помощи коммутаторов 24 и 20 к источнику 18 с напряжением которое выае напряжения источника 19, равного Е 1, а конденсатор 21 - к управляющему входу линии задержки 2, второму входу амплитудного компаратора 13 и выходам ключей 9 и 10.Таким образом, конденсатор 21 на данный момент времени является рабочим, а конденсатор 22 - вспомогательным, Рабочий конденсатор всегда под ключен к управляющему входу линии задержки 2, а вспомогательный конденсатор, в зависимости от уровня напряжения на рабочем конденсаторе - к одному иэ источников 18 и 19. 45 Работа устройства в режиме слежения начинается по команде "Пуск" нажатием кнопки 23. При этом конденсатор 21 подключается параллельно конденсатору 22 и на них устанавливается напряжениеО ОЕ в ОСЪ С 2 1 ст)рВеличина напряжения Е выбирается такой, чтобы при воздействии его на управляющий вход линии задержки 2 задержка Фазы входного сигнала равняласьЬФ (и + 1)2 + фогде и - целое число;Р - произвольный фазовый сдвиг, Значение и рассчитывается для каждого конкретного случая реализации линии задержки на варикапах.На амплитудном компараторе 13 в данный момент сравниваются напряжение Ос = Осщи напРЯжение Опки, сни; маемое с выхода преобразователя 12 код-напряжение, величина которого зависит от состояния реверсивного счетчика б.Пусть в исходном состоянии выполняется неравенство;О - Опкн7Огде О - напряжение на выходе ПКН 12, соответствующее единице младшего разряда, при этом амплитудный компаратор 13, управляющий работой реверсивного счетчика 6, обеспечивает его работу в режиме сложения импульсов с выхода преобразователя частоты 3. Работа счетчика б на сложение продолжается до тех пор, пока напряжение на выходе ПКН 12 с точностью до О/2 не станет равным напряжению на конденсаторе 21. После этого сложение импульсов прекращается, а на реверсивном счетчике б Фиксируется кодовая комбинация, соответствующая напряжению на конденсаторе в данный моментНа фиг. 2 а изображен график изменения разности фаз входного и опорного сигналов во времени. В зависимости от соотношения фаз выходного и опорного сигналов на выходе Фазового дискриминатора 5 будет сигнал положительной или отрицательной полярности. После того, как на конденсаторе 21 ус- таНОВИЛОСЬ НаПряжЕНИЕ ОС аЕи (после нажатия кнопки 23), соотношение фаэ стало таков, что фаза сигнала местного генератора 1 отстает на величину Ь 4 Р от фазы опорного сигнала (см. Фиг. 2 а). Тогда отрицательное напряжение на выходе фазового дискриминатора 5, действующее в интервале 0, с (фиг. 2 б), воздействуя на коммутатор 28, подключает через нормально замкнутый второй ключ 10 к конденсатору 21 разрядный резистор 25, и конденсатор 21 начинает разряжу ся (кривая 1 фиг. Зв).В соответствии с этим изменяется и величина задержки, компенсируя начальное рассогласование Фаз выходного и опорного сигналов.Разряд конденсатора 21 продблжается до тех пор, пока на выходе фазового дискриминатора 5 не появится напряжение Оф противоположной полярности, которое отключает резистор 25 и подключает зарядную цепь, состоящую из резистора 26 и источника 27 постоянного напряжения величиной Е на промежуток времени с , сЯ(фиг. 2 б) до следующего изменения .йолярности напряжения на выходе фазового дискриминатора 5.Таким образом, разность фаз выходного .и опорного сигналов поддерживается близкой к нулю, а напряжение на рабочем конденсаторе изменяется, пуль сируя с определенной частотой относительно истинного закона изменения напряжения (кривая 2,фиг. 2 в). Точность слежения и амплитуда пульсируюшего напряжения (Фиг. 2 в) определяются величиной постоянных разряда и заряда, чувствительностью Фазового дискриминатора 5, коммутатора 28 и управляемой линии задержки 2.Одновременно появляющаяся с изменением О , разность: с 2, Опкн7 будет отрабатываться при помощи до-. полнительной следящей системы, которую образуют амплитудный компаратор 13, реверсивный счетчик 6., ПКН 12. Непрерывная работа Фаэовращателя, роль которого выполняет управляемая лйния задержки 2, обеспечивается за счет переключения конденсаторов 21 и 22 с помощью коммутатора 24, управление которым осуществляется по командам с дешифратора 7, Начиная с момента времени с (фиг. 2 в), напряжение на конденсаторе 21 растет. При достижении в момент времени с напряжением на конденсаторе 21 некоторого уровняпкн О с,пор с дешифратора 7 на коммутатор 20 выдается перепад напряжения отрицательной полярности в интервале временис 2, с 4 (Фиг. 2 г), с появлением которого происходит переключение вспомогательного конденсатора 22 от источника 18 к источнику 19, величинанапряжения на котором выбирается равной- Ос,При достижении напряжением на рабочем конденсатора 21 уровня, равногоО(см. Фиг. 2 в), разность фазмежду входным и выходным сигналамилинии задержки 2 составит величину:АР(и + 1)2 Й+РоПри этом рабочий конденсатор 21отключается от управляющего входалинии задержки 2 и на его место подключается вспомогательный конденсатор 22, который с момента временистановится рабочим и напряжение накотором в момент переключения равноО ; , а разность Фаз между входными опорным сигналами при этом стано. -вится равной10 ЬР п 2 Ъ + РоПереключение конденсаторов осуществляется сигналом с выхода дешифратора 7 (момент времени с 4 на фиг. 2 д)коммутатором 24 при замкнутом третьемключе 11. После коммутации имеет место неравенствоЬ,(ОС- ОПкн(Поэтому дополнительная следящаясистема (6, 12, 13) отработает поя 2 О вившееся рассогласование до выполнения неравенства:О"с, -пкн 4Кроме того, учитывая, что напряжение на конденсаторе 22 Ос к "спор винтервале времени с 4, с кондейсатор 21, ставший вспомогательным вмомент времени с подключается к ис 4точнику 19.Характер изменения напряжения наконденсаторе 22 в интервале (с 4сД(фиг. 2 в) аналогичен изменению напряжения на конденсаторе 21 в интервалес, ЯТаким образом, всякий раз при достижении на рабочем конденсаторе напряжения Оспп или Осщк управляющему входу линии задержки 2 подключа ".=я вспомогательный конденсатор, напряжение на котором равно Ос,п40 или Ос; = Б, соответственно, арабОчий кондейсатор становится вспомогательным и подключается к соответствующему источнику постоянного напряжения с напряжением Б, или Е 2,4 Следовательно в данном устройствесинхронизации фаз в режиме слеженияодновременно работают две следящиесистемы.Первая основная система слеженияэа фазой выходного сигнала, состоящая из линии задержки 2, фазовогодискриминатора 5, коммутатора 28,резисторов 25 и 26 с источником 27постоянного напряжения, нормальнозамкнутого второго ключа 10, коммутатора 24 с конденсаторами 21 и 22;Вторая дополнительная система слежения эа напряжением на рабочем кон"денсаторе, состоящая из амплитудногокомпаратора 13, реверсивного счетчикаЯ 6, ПКН 12, дешифратора 7, нормальнозамкнутого третьего. ключа 11, коммутатора 20, источников постоянных напряжений 18 и 19 и коммутатора 24Дополнительная следящая система врежиме слежения обеспечивает непреривную работу основной следящей системы 7при превышении разностью фаз междусигналами опорного и местного генераторов величины 2 Ж (диапазона перестройки управляемой линии задержки),Кроме того, дополнительная следящаясистема обеспечивает длительное хранение фазы опорного генератора с высокой точностью,При аварии опорного. генератора блоком анализа 14 выдается команда "Память", в результате чего с помощьювторого ключа 10 размыкается основнаясистема слежения за фазой, второй выход дешифратора 7 отключается от управляющего входа коммутатора 24 с помощью третьего ключа 11 и при наличиина выходе амплитудного компаратора13 напряжения, равного нулю, выходПКН 12 через первый ключ 9 подключается к управляющему входу линии задержки 2 и рабочему конденсатору, таккак при одновременном воздействии нулевого напряжения и напряжения команды "Память" на вход элемента,И 8 первый ключ 9 замыкается и напряжение,действующее на выходе ПКН 12 будетявляться источником постоянного напряжения на рабочем конденсаторе. Вслучае сбоя реверсивного счетчика бв режиме "Память" нарушается выполнение неравенства10, - О,;(1)В результате напряжение с выходакомпаратора 13 будет отлично от нуля, элемент И 8 разомкнет первыйключ 9 и рабочий конденсатор отключится от выхода ПКН 12; в то же время в зависимости от знака разностинапряжений на выходе компаратора 13реверсивный счетчик б изменит своесостояние таким образом, чтобы исключить появившееся рассогласование(неравенство 1) и восстановить равенство входных напряжений ПКН 12. Приэтом фиксируется состояние реверсивного счетчика б и заьыкается первыйключ 9. Учитывая, что время пересчета счетчика б, определяемое по формулегде щ - число разрядов счетчика б;Г - частота на выходе преобразователя частоты 3, мало по сравнениюс постоянной времени разряда рабочего конденсатора, практически напряжение на рабочем конденсаторе за интервал времени восстановления показаний счетчика б после сбоя счетчикапри разомкнутом первом ключе 9 неизменится.Таким образом, при наличии команды "Память" и равенстве напряженийна рабочем конденсаторе и выходе ПКН12 на выходе линии задержки 2 будетФиксироваться последнее значение фазы выходного сигнала, равное фазе опорного генератора 4, т, е. устройство будет постоянно "помнить" Фазу опорного генератора, вышедшего из строя.Данное устройство, по сравнению с известным, обеспечивает более высокую точность синхронизации местного генератора относительно фазы опорного генератора и хранения Фазы опорного генератора. 5 10Формула изобретения Устройство синхронизации фаз сиг 15 налов двух генераторов, содержащеепоследовательно соединенные местныйгенератор, управляемую линию задержкии преобразователь частоты, последовательно соединенные опорный генератор2 О и фазовый дискриминатор, последовательно соединенные реверсивный счетчик и дешифратор, элемент И и триключа, при этом управляющий вход первого ключа соединен с выходом элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности синхронизации Фаз, между выходом реверсивного счетчика, вход которого подключен к выходу преобразователя частоты, и входом элемента И включены последовательно преобразователь коднапряжение и амплитудный компаратор,между выходом опорного генератора идругим входом элемента И включенблок анализа, между выходом фазовогодискриминатора и входом второго ключа включена коммутируемая зарядно-разрядная цепь, между выходом дешифратора и управляющим входом управляемойлинии задержки включены последователь 40 но коммутируемые источники постоянного напряжения и коммутируемые запоминающие элементы, управляющий вход которых через третий ключ подсоединен кдругому выходу дешифратора, при этом45 выход второго ключа подсоединен к управляющему входу управляемой линиизадержки и к другому входу амплитудного компаратора, управляющие входывторого и третьего ключей подсоединены к выходу блока анализа, вход первого ключа подсоединен к выходу преобразователя код-напряжение, а выход -к управляющему входу управляемой линии задержки, вход запуска реверсивного счетчика подключен к выходу ам 55 плитудного компаратора, а другойвход Фазового дискриминатора подключен к выходу управляемой линии задержки, являющемуся выходом устройства.Источники информациищ принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ 9 2301315,кл. Н 03 К 1/17, опублик. 1975 (прототип).771886Ф тавитель Н, ПантелеТехред М. Кузьма рректор И.Муска Ши каз 6719/ ираж 995 о НИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж, Раушская наб., д