Калибратор фазовых сдвигов

Калибратор фазовых сдвигов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетсинк

Соцнвпнстнчесинк

Республик (iii834596 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 04.05.78 (21) 2610578/18-21 . с присоединением запвкн М (5! )М. Ф(л.

6 01 R 25/04

1Ъеудлретееелм11 кемнтет

СССР пе делам изееретенкй и етермтк!! (23) Приоритет

Опубликовано 30.05.8! . Бюллетень М 20 (5З) УДК621.317. . 7.7 (088.8) Дата опубликования описания 30.05.81 (72) Авторы изобретения

В.M.Âîâê, В.Ю.Десятун, Н.В.Сандрацкий и В.Н«Шпилька..., (71) Заявитель (54) КАЛИБРАТОР ФАЗОВЫХ СДВИГОВ

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и предназначено для получения двух напряжений с регулируемыми фазовым сдвигом и формой. Предлагаемое устройство может быть использовано при построении ши" рокодиапазонных калибраторов, позволяющих определять фазовую погрешность и погрешность от изменения- форч мы напряжения различной фазоизмерительной аппаратуры, электронных и цифровых фазометров, а также в качестве калибратора фазовых сдвигов крат- ных частот и генератора сигнала регулируемой формы.

Известна установка для определения погрешности фазоизмерительных устройств от искажения формы сигналов, построенная на основе двух генераторов сигналов сложной формы, умножителей частоты, электромеханических фазо20 вращателей и фильтров нижних частот (I)

Однако метрологические характеристики такой установки низкие, так как

2 использование умножителей. частоты для получения высших гармоник выходного сигнала затрудняет получение на их выходах напряжений с нулевыми начальными фазами, установка фазового сдвига с помощью электромеханических фазовращателей не позволяют.получить высокую точность регулирования фазового сдвига, использование фильтров нижних частот на выходах смесителей приводит к большим погрешностям установки фазового сдвига и уровня отдельных гармонических составляющих выходного сигнала из-за неравномерности и неидентичности амййитудночастотных и фазочастотных характеристик фильтров.

Известен также фазовый калибратор, содержащий генератор, пересчетные схемы (делители частоты), устройство управления задаваемой разностью фаэ, масштабные сумматоры и триггеры с раздельными запусками, йодключенные к выходам пересчетных схем. Фазовый

3 сдвиг между выходными сигналами калибратора устанавливается изменением кода, записываемого в один из делителей частоты по отношению к другому. Триггеры с раздельными запусками и масштабные сумматоры формируют вы5 ходные квазисинусоидальные сигналы и выполняют, по существу, функцию цифроаналогового преобразователя (ЦАП) P).

Однако форма выходных сигналов такого калибратора не регулируется, поэтому он не может использоваться для определения погрешности фазоизмерительных устройств от наличия нелинейных искажений и изменения сдвигов фаз высших гармонических составляющих исследуемых напряжений. Этот недостаток значительно ограничивает область применения известных калибраторов фазы, так как указанная выше погрешность является одной из основных характеристик фазоизмерительных устройств.

Цель изобретения — расширение функ-25 циональных возможностей, заключающееся в обеспечении регулирования формы выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что калибратор, содержащий генератор, Зо первый и второй делители частоты, выходы которых подключены соответственно к первому и второму ЦАП выход первого ЦАП является первым выходом калибратора, а входы второго делителя З5 частоты подключены к блоку установки и контроля фазового сдвига, вход синхронизации которого подключен к управляющему выходу первого делителя частоты, снабжен блоком делителей частоты, 40 аттенюаторами, сумматором, источником постоянного напряжения, дополнительными делителями частоты, блоками установки и контроля фазового сдвига ЦАП, причем вход блока делителей частоты 45 подключен к выходу генератора, а каж"дый из выходов блока делителей частоты через соответствующий дополнительный делитель частоты, ЦАП и аттенюатор соединен с соответствующим вхо- 50 дом сумматора, выход которого является вторым выходом калибратора, входы установки и выходы контроля допол.нительных делителей частоты подсоединены к. дополнительным блокам уста- 55 новки и контроля фазового сдвига, соединенным входами синхронизации с управляющим выходом второго делителя

96

4 частоты, при этом выходы второго ЦАП

;и источника постоянного напряжения через аттенюаторы подключены ко входам сумматора, а выходы первого и второго делителей частоты — к одному из выходов блока делителей частоты.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Калибратор фазовых сдвигов содержит широкодиапазонный генератор 1, блок

2 делителей частоты, делители 3,4-1—

-4-и частоты, блоки 5-1-5-и установки и контроля фазового сдвига, ЦАП 6, 7-1-7-п, аттенюаторы 8-1 8-п, сумматор 9, источник 10 постоянного напряжения.

Сигнал с генератора 1 поступает на вход блока 2 делителей частоты, на выходах которого формируются и последовательностей импульсов соответственно с частотами 5, Zf,...hf. Сигнал с частотой поступает на входы первого и второго делителей 3 и 4-1 частоты, сигналы с частотами 2 К„,hJна входы соответствующих дополнительных делителей 4-2-4-и частоты. Коэффициент деления делителей 4-1-4-п частоты равен 36 IO (m=0,1,2,...).

На выходах первого делителя 3 частоты формируются, например, с помощью волнового делителя частоты, последовательности прямоугольных импульсов, сдвинутые между собой на целое число периодов входного сигнала этого делителя. Полученные последовательности импульсов выступают на входы ЦАП 6, последовательно изменяя уровень его выходного напряжения по синусоидальному закону. На выходе ЦАП 6 формируется синусоидальное, напряжение

U О,„Ыи

2 f

36 Ы" где (m=1,2,3,...,nó, поступающее на первый выход калибратора. фаза напряжения соответствует коду делителя 3 частоты. Аналогично формируется синусоидальный сигнал на выходе второго, цифроаналогового преобразователя 7-1 и дополнительных ЦАП

7-2-7-п. На выходе второго ЦАП 7-1 на йряжение равно

2 1 . ОЕ=ОпР g610и, Ъ+ФК, где g — фазовь сдвиг напряжения. по отношению к напряжению Ц .

Учитывая, что на входы дополнительных делителей частоты поступают соответственно сигналы с частотами, а коэф4596 в пределах 0-360 . Напряжение 0, от источника 10 постоянного напряжения, напряжение первой гармоники Ц и напряжения кратных частот (высшие гар) I моники) Оиру,,О«« поступают на аттенюаторы 8-1-8-п, коэффициенты передачи о K f kgb... K„g которых peãулируются дискретно или плавно в пределах от 0 до 1. На выходе аттенюато5

83 фициенты деления частоты одинаковые для всех делителей, выходные напряжения дополнительных ЦАП 7-2-7-п равны L

0 =U чи 2 „„1+9

2li%

2Х В Ь о " 2Л

2%; f

Ы ««« Зь.

) Напряжения o> f 2ð ">О «у сумми-

ИUu О руются сумматором 9, на выходе которого формируется напряжение где 2 >" 11 — фазовый сдвиг со- 10 Ров 8-1,8-2 напряжения равны ответственно напряжений 1 " U =K U б 2Ж2 й>ц— по отношению к напряжению U4 Э 6.1р«>

В момент переполнения первого делителя 3 частоты, что соответствует = 0 S n 2 . „ t +y нулевому значению фазы напряжения 04

4> код второго делителя 4-1 частоты, равный фана выходного сигнала цнфроана — . Ц =К >> й>ц >> ) ал) ) г>м логового преобразователя 7-1, сравЩ о ц«ц>: ЭЬ >он цо нивается в блоках 5-1 установки и контроля фазового сдвига с кодом установленно1 о значения фазового. сдвига напряже»« ния д . Если эти коды не совпадают, то в момент переполнения первого делителя 3 частоты производится уста25 ковка требуемого значения кода в делитель 4-1 частоты. Аналогично производится установка и контроль фазово- Напряжение 0, поступающее на втог го сдвига напряжений кратных частот рои выход" калибратора, представляет ц .-.ц„ по отношению к первой .собои конечную сумму ряда Фурье, с ар «ике напряжению 1« . Фазовый помощью которого может быть представ> 30

Ц мe y ««epBb«MH raрмониками лена любая периодическая функц я ° о

ВыхОдных напряжений калибратора 04 и ечщая условиям Дирихле»

11 равен або Из приведенного выше описания пред36-1О«» 55 лагаемого устройства видно, что с где 1>1 — код делителя 4-1 в момент помощью второго 4-1 и дополнительных г переполнения делителя 3 частоты. Фа- делителей 4-2-4-0 частоты и ЦАП зовые сдвиги 9,г -) Y напряжений 7-1 — 7-и формируются первая О, вто)

Ц .",1.1«>у по отношенйю к напряжению Рая 2 р ««-ная гармоники выходно-.

40 на частотах соответственно 2 ...«« ro напряжения калибратора Ц

У )" ) равны

Фазы высших гармоник с помощью

$QQ блоков 5- 1-5-п установки и контроля 2% М 36 10m hf hr 6.1ОХ Фазового сдвига регулируются дискрет° 11, ли и но по отношению к пеРвой гаРмонике

4-2-4-и соответственно напряжений напряжения 0 в пределах 0-2 W, фаза

11 ... ц в моменты переполнения де- которого регулируется дискретно в и лителя 4-1 частоты. Изменение кода Й этих же пределах по отношению к напозволяет регулировать фазовый сдвиг пряжению Ц4. Уровни суммируемых намежду напряжениями 0 «4 U В пределах пряжений регулируются аттенюатораМи о

36О Sp,8-1-8-п» Таким образом, измеряя

0-360 с дискретностью а 36 iO напРяжение постоянной СОставляющеи

Изменяя с помощью блоков 5-2-5-n yc- Uo, а также амплитуды и фазы гартановки и контроля фазовых сдвигов моник Оу1,0 "-U,ìîæío получить значения кодов N< ... N» а, слелова- требуемую форму выходного сигнала U тельно, и фазовые сдвигй 2f> -) 1 р калибратора. При необходимости анаможно регулировать фазы напряженни логично может регулироваться форма кратных частот U

> I

4 к, первой гармонике-напряжению О > гармоники напряжения 00, кроме 1-той, 83,45

96 8 лителя частоты, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, заключающееся в обеспечении регулирования

S формы выходного сигнала, он снабжен блоком делителей частоты, аттенюаторами, сумматором, источником постоянного напряжения, дополнительными де-. лителями частоты, блоками установки и контроля фазового сдвига и цифроаналоговыми преобразователями, причем вход блока делителей частоты подключен к выходу генератора, а каждый из выходов блока делителей частоты через соответствующий дополнительный делитель частоты, цифроаналоговый преобразователь. и аттенюатор соединен с соответствующим входом сумматора, выход которого является вторым выходом калибратора, входы установки и выходы контроля дополнительных делителей частоты подсоединены к дополнительным блокам установки и контоля фазового сдвига, соединенным входами синхронизации с управляющим выходом второго делителя частоты, при этом выходы второго цифроаналогового> преобразователя и источника постоянного напряжения через аттенюаторы подключены ко входам сумматора, а выходы первого и второго делителей частоты — к одному из выходов блока делителей частоты и устройство работает как калибратор фазовых сдвигов кратных частот.

Таким образом, введение в предла10 гаемый калибратор блока делителей частоты, аттенюаторов, сумматора, дополнительных делителей частоты, блоков установки и контроля фазового сдвига и ЦАП позволяет получить до15 полнительный положительный эффект, так как дает возможность регулировать формы выходного сигнала в широком диапазоне частот. Кроме того, такой калибратор может использоваться

20 в качестве калибратора фазовых сдвигов кратных частот, генераторов кратных частот, а также как генератор сигналов сложной формы. Предлагаемый калибратор фазовых сдвигов имеет широкие функциональные возможности и может найти применение в исследовании, разработке, проверке, настройке и аттестации различных фаэочувствительных устройств, фазоизмерительной аппаратуры и фазовых систем, а наличие цифрового управления позволяет автоматизировать указанные операции.

Формула изобретения

Калибратор фазовых сдвигов., содержащий генератор, первый и второй делители частоты, выходы которых подключены соответственно к первому и второму цифроаналоговймл преобразо- 40 вателям, выход первого цифроаналогового преобразователя является первым выходом калибратора, а вход второго делителя частоты подключен к блоку . установки и контроля фазового сдвига, 45 вход синхронизации которого подключен к управляющему выходу первого де-. равны нулю, на выходах калибратора ,формируется напряжение

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Измерительная установка для определения погрешностей электронных фазометров .от линейных искажений.

Сб. статей. Вопросы улучшения технических параметров выпрямительных и транзисторных приборов. ВНИИЭП, Л., 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Q 434332, кл. G,01 R 25/04, 1974.

834596

Составитель А. Старостина

Редактор К.Лембак Техред И. Koaasreaa Корректор С.Шекмар ! акаэ 4097/70 Тираж 732 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам иэобретений и открытий °

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППН "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4