Фазосдвигающее устройство
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАКИИ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А8ТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ
Свез Советскмк
Соцмалмстммескмя
Реслублмк (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено23.08.76 (21) 2400677/24-07 с присоединением заявки № г (51) М. Krt.
Н 02 М 1/08
Н 02 P 13/16
Гюсудерстееннмй квинтет
СССР на делам нзеаретеннй н еткрВ4тнй (23) Приоритет
Опубликовано 15.04.79.Бюллетень № 14
Дата опубликования описания 18.04.79 (53) УДК 621.314. .252 (088. 8) (72) Автор изобретения
Л. El. Огороднийчук (71) Заявитель (54) ФАЗОСЙВИГАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (1), (2).
Изобретение относится к областиэлектротехники и может быть использовано в преобразовательной технике.
Известны фазоврашатели и фазозадакм шие устройства, предназначенные для формирования сигнала с заданным фазовым сдвигом относительно входного сигнала
Эти известные фазосдвигаюшие устройства (ФСУ) не обеспечивают регулирования амплитуды и синфаэности выходного сигнала по отношению к входному сигналу постоянной амплитуды. Этот недостаток существенно ограничивает область применения фазосдвигающего устройства.
Известно фаэосдвигаюшее устройство, в котором на его вход подают сигнал, начальную фазу которого необходимо изменять на заданную величину. Для этого с помошью блока управления фазосдвнгаюшего устройства изменяют его состояние так, чтобы начальная фаза выходного car нала изменилась на заданную величину по отношению к начальной фазе входного сигнала (3).
Недостатком этого известного фаэосдвигаюшего устройства является невозможность одновременного формирования двух сигналов с одинаковыми фаэонезависимыми амплитудами и зеркальнь-симметричными фазовыми сдвигами относительно начальной фазы входного сигнала.
Белью изобретения является обеспечение одновременного формирования двух сигналов с одинаковыми фазонезавнсимыми амплитудами и зеркально-симметричными фазовыми сдвигами относительно начальной фазы входного сигнала и расширение функциональных воэможностей и синхронное изменение начальной фазы выходных сигналов.
Бель достигается тем, что фаэосдви.гаюшее устройство, содержашее фазовра20 шатель. с блоком управления, снабжено тремя смесителями, четырьмя фильтрами и генератором, прячем выход первого смесителя через первый фильтр и второй
657 541 смеситель соединен сс вторым фильтром и через третий фильтр и третий смеситель соединен с четвертым фильтром, а выход генератора подключен непосредственно к вторым входам второго и третьего сме- 5 сителя и через фаэоврашатель — ко второму входу первого смесителя.
Кроме того фазосдвигаюшее устройство снабжено одним сумматором, подключенным к выходам второго и четвертого фильтра, и дополнительным фаэоврашателем, подключенным на вход первого смесителя.
На чертеже приведена структурная схема фазосдвигаюшего устройства, Устройство содержит смесители 1-3, фильтры
4-7, фаэоврашатель 8 и генератор Р дс полнительный фазоврашатель 10 и сумматор 1 1. Причем, фильтр 4 нас троен на суммарную ком бп наци он ную час тот у и включен между смесителями 1 и 2, фильтр
5 настроен на раэностную комбинационную частоту и включен между смесителями 1 и 3, фильтры 6 и 7 настроены на комбинационные частоты, равные частоте входного сигнала и включены на выходах созтветственн смесителей 2 и 3, а генератор 9 подключен к второму входу смесителя 1 через фаэоврашатель 8 и к вторым входам смесителей 2 и 3 нецосред- Зе ственно. Входом ФСУ является первый вход смесителя 1, а выходами - выходы фильтров 6 и 7.
Генератор 9 является обшим дьля трех смесителей, он вырабатывает гармоническое гетвродинное напряжение
Ц Ю,,(:ae (u t 8) {1) где Ц(„,Я g - соответственно амплитуда, гз частота и начальная фаза напряжении I.енератор@ 9.
Напряжение (1) поступает на вторые входы смесителей 2 и 3 непосредствен
45 ио, а на второй вход смесителя 1 - че:рез фазоврашатель 8. С помошью фазовра шателя 8 задают сдвиг (p, т.е. изменяют BB эту величину начальную фазу пос тупаюшего на смеситель 1 напряжения (1). Для того. чтобы обеспечить широкий динамический диапазон ФСУ, исключить погрешности смесителей и устранить влияние изменения модуля коэффициента передачи фаэоврашателя 8 при регулиров ке им фазы, амплитуду гетеродинного напряжения (1) выбирают такой, при которой будут обеспечены линейный режим работы смесителей и нечувствительность их работы к изменениям этого напряжения в небольших пределах.
Схему ФСУ настраивают таким образом„ чтобы модули и фазы коэффициентов передачи каналов были одпнаковыми. В этом случае они одинаково влияют на характеристики выходных сигналов, что не приводит к погрешности формирования взаимных характеристик последних. Это позволяет при анализе схемы ФСУ не учитывать коэффициенты передачи каналов.
Предположим, что на первый вход смесителя 1, который является входом
ФСУ, поступает сигнал .вида () -).) сов ((y4 < q ) где l), OD, Q - соответственно амплитуда, частота и начальная фаза сигнала. .В результате линейного преобразования на выходе смесителя 1 получают сиг налы комбинационных частот с одинаковыми амплитудами. Для случая, aoraa CD > r) эти сигналы можно представить выражением
u<=UU„coo((ut+9)() ь
С помошью фильтров 4, 5 происходит частотное разделение сигналов (3). Для определенности предположим, что фильтр
4 настроен на суммарную комбинационную частоту, а фильтр 5 - на разностную комбинационную частоту сигналов (3}.
Тогда на первый вход смесителя 2 поступает сигнал
uz=UU„con((u ice„) t ц+ q+ В) (3а1 а на первый вход смесителя 3 - сигнал
U UUpco5((cc" ы„)1 -(p-6) (3 )
В дальнейшем сигналы (За) и (Зб) подвергаются линейному преобразованию со ответственно в смесителях 2 и 3. На входе смесителя . 2 получают сигналы и цо сов((и>+и ью )t+4+ +ecå)(Ф) а на выходе смесителя 3-сигналы
3 в = а г со ({с"-юг+<юг) + -+ В+ В) ()
Иэ полученных выражений следует, что разностная частота в (4) и суммарная частота в (5) соответствует частоте входного сигнала (2). Фильтры 6, 7 насьроены на сигналы комбинационных частот, равные частоте входного сигнала, и выделяют их. Поэтому на выходах фильтров
6 и 7, т.е. на выходах ФСУ, будут иметь
657541 место сигналы, которые можно представить соответственно выражениями: ц,= ПП „COS (Vt+ q+ CP) (6) И т г СОВ (Rt+ (4 CP} (7)
Из сравнения полученных выходных сигналов (6) и (7) с входным сигналом {2) можно сделать следующие выводы:
1. Частота выходных сигналов равна частоте входных ситналов.
2. Амплитуда каждого из выходных сигналов прямо пропорциональна амплитуде входного сигнала, поскольку амплиту\ . данапряжения (1) генератора 9 постоянна.(.
3, Амплитуды выходных сигналов не „ зависят от фазовых сдвигов.
4. Аргументы выходных сигналов не зависят от начальной фазы напряжения (1) генератора 9, но полностью содержат
20 начальную фазу входного сигнала.
5. Фаэовые сдвиги выходных сигналов по сравнению с начальной фазой входного сигнала изменились на одинаковую вели25 чину <р, заданную фазоврашателем 8, но знаки етого изменения противоположны, т.е. фазовые сдвиги выходных сигналов относительно входного сигнала зеркально-симметричны. Формирование зеркально- -симметричных фазовых сдвигов выходных напряжений в схеме ФСУ осуществляется с весьма высокой точностью, поскольку смесители работают в линейном режиме, схема не требует больших развязок между каналами (т.к. уровни сигналов в каналах одинаковы), формирование фазового сдвига производится в общем канале ФСУ (до разветвления), а не отдельно в каждом из двух каналов.
6. Взаимный фазовый сдвиг. между вы ходными сигналами составляет 2 (p что ослабляет требование к максимальному значению фазового сдвига, вносимого фазоврашателем 8.
Я
Из двух выходных сигналов (6) и (7) можно сформировать третий выходной сигнал с регулируемой амплитудой и синфазный с входным сигналом постоянной амплитуды. Лля этого к„выходам филь| ров 6 и 7 подключают сумматор (на чертеже ие показан). Сигналы (6) и (7) поступают на входы сумматора и суммируются. На выходе сумматора получают сигнал
us=2UU„cos <р ccs(cut+ q) (s>
При постоянной амплитуде входного сигнала и напряжения генератора 9 амплитуда сигнала (8 зависит только от значения фазового сдвига р,, задаваемого с помощью фаэоврашателя 8. Изменяя (p можно изменить амплитуду сигнала (8) в широких пределах, Это позволяет использовать ФСУ также в качестве устройства регулирования амплитуды сигна»ла, что расширяет функциональные воэможности ФСУ и область его применения.
Чрезвычайно важным обстоятельством является то, что выходной сигнал (8) синфазен входному сигналу. Это цренм "шество является следствием особенносей формирования сигналов {6) и (7) с зеркально-симметричным фазовым сдвигом и указывает на то, что сигнал с ре гулируемой амплитудой здесь формирует ся без фазовых искажений. Это выгодно отличает ФСУ от существующих устройств регулировки амплитуды сигналов и безусловно гарантирует его широкое применение.
С другой стороны, поскольку амплитуда выходного сигнала (8) однозначно з&» висит or фазового сдвига cp, ro по ее значению можно определять фазовый сдвиг между сигналами, поступающими на входы смесителя 1. Это дополнительно расширяет функциональные возможности ФСУ.
Начальную фазу выходных сигналов СУ можно синхронно изменять. L1as атого к первому входу смесителя 1 подклк чают дополнительный фазоврашатель (на чертеже ие показан. действительно, с помощью атого дополнительного фазоврашателя можно изменять начальную фазу 4) сигнала (2). При этом, как следует из выражений (6),,(7) и (8)> будет синхронно изменяться начальная фаза выходных сигналов.
Проведенный анализ и сделанные выводы справедливы и для второго случая выбора частот, когда Мс Яг .
Иэ анализа схемы ФСУ cneayer, что в ее состав входят серийно выпускаемые в различных частотных диапазонах узлы, к которым предьявляются легко выполнимые требования. Схема предложенного
ФСУ отличается простотой в изготовлении, настройке и использовании. Поэтому ФСУ может быть беэ труда реализовано в различных частотных диапазонах (or низких до сверхвысоких частот) разработчиками невысокой квалификации.
Формула изобретения
1. Фазосдвигаюшее устройство, содержащее фазоврашатель с блоком управле657543
Составитель О, Наказная
ГехредО. Андрейко Корректор Н. Степ
Редактор Л. Баглай
Заказ 1818/54 Тираж 856 Подписное
БНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ния, отличающееся тем,что, . с целью обеспечения одновременного формирования двух сигналов с одинаковыми, фазонеэависимыми амплитудами и зеркально-симметричными фазовыми сдвигами относительно начальной фазы входного сигнала, оно дополнительно снабжено тремя смесителями, четырьмя фильтрами и генератором, причем выход первого смесителя через первый фильтр и второй. смеситель соединен со вторым фильтром и через третий фильтр и третий смеситель соединен с четвертым фильтром, а выход генератора подключен непосредственно ко вторым входам второго и третьего смесителя и через фазоврашатель - ко второму входу первого смесителя.
2. Устройство по п. 1, о т л и ч а юш е е с я .тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно дополнительно снабжено одним сумматором, подключенным к выходам второго и четвертого фильтров.
3. Устройство по и. 1, о т л и ч.а юш е е с я тем, что, с ttenbIo синхронного изменения начальной фазы выходных сигналов, оно снабжено дополнительным фаэоврашателем, подключенным на вход первого смесителя.
Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
¹ 514400, кл. Н 02 М 1/08, 1974;
2. Авторское свидетельство СССР
¹ 515194, кл. Н 01 P 1/18, 1974.
3. Авторское свидетельство СССР
¹ 423212, кл. Н 01 P 1/18, 1972.