SU1492308A2 - Measuring converter with afc - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике, может быть использовано в фазометрии, в системах передачи информации и  вл етс  усовершенствованием основного изобретени  по авт.св.N798623. Дл  повышени  точности преобразовани  по фазе в измерительный преобразователь, в котором соединенные в замкнутую цепь регулировани  смеситель 1, подстраиваемый генератор 2, управл ющий элемент 3, фильтр 4 нижних частот, фазовый детектор 6 совместно с опорным генератором 9 образуют систему фазовой автоподстройки частоты, а также соединенные последовательно фазовращатель 8 на 90°, фазовый детектор 7, фильтр 5 нижних частот, формирователь 12 образуют индикатор захвата системы поиска по частоте, котора  включает в себ  также триггер 15, инвертор 16, элемент 11 совпадени , управл емый ключ 14, формирователь 13 ступенчатого напр жени , генератор 17 тактовых импульсов, нуль-орган 10, введена цепь стабилизации уровн  выходного сигнала смесител  1, содержаща  элемент 18 сравнени  и коммутатор 19, с помощью которой регул тором 21 уровн  осуществл ютс  соответствующие изменени  амплитуды сигнала на выходе автогенератора 20. 1 ил.The invention relates to a radio metering technique, can be used in phase metering, in information transmission systems, and is an improvement of the basic invention in accordance with the author N798623. To improve the accuracy of phase conversion into a measuring transducer, in which a mixer 1, an adjustable oscillator 2, a control element 3, a low-pass filter 4, a phase detector 6 together with a reference generator 9 form a phase-locked loop, as well as phase-connected phase shifter 8 by 90 °, phase detector 7, low-pass filter 5, shaper 12 form a capture indicator of the frequency search system, which also includes trigger 15, inverter 16, coincidence element 11, controlled key 14, stepped voltage driver 13, clock pulse generator 17, null organ 10, the output signal stabilization circuit of mixer 1, containing comparison element 18 and switch 19, with which the level controller 21 realizes The corresponding changes in the amplitude of the signal at the output of the oscillator 20. 1 Il.

Description

Ичобретенне отногитг  к рллиои - мерительпой технике, мстжет быть ис-- пользонано в фазометрнн, R системах передачи информации и  вл етс  усо- вертенствопанием изобретени  по авт. св. № 798623.Ichnorentnnogo to rally technology, it can be used in phase meters, R information transfer systems and is a guarantee of the invention according to the author. St. No. 798623.

Цель изобретени  - повьппение точности преобразовани .The purpose of the invention is to improve the accuracy of conversion.

На чертеже представлена структур- на  схема измерительного нреобразова тел  .The drawing shows a structural diagram of the measuring transform tel.

Измерительный преобразователь содержит смеситель 1, подстраиваемый генератор 2, управл ющий элемент 3, фильтр 4 нижних частот, второй фильт 5 нижних частот, фазовый детектор 6, .второй фазовый детектор 7, фазовращатель 8 на 90, опорный генератор 9, нуль- орган 10, элемент II совпадений, формирователь 12, формирователь 1 3 ступенчатот о напр жени , управл емый ключ 14, триггер 15 инвертор 16, генератор 17 тактовых импульсов, элемент 18 :равнени  к комьу гатор 19, автогенератор 20, регул тор 21 уровн , причем соединенные в замкнутую цепь регулировани  смеситель 1, первый фазовый детектор 6, первый фильтр 4 нижних частот, управл ющий элемент 3, подстраиваемый генератор 2 совместно с опорным генератором 9 образуют систему фазовой автоподстройки частоты. Второй фазовый детектор 7 , один вход которого подключен к выходу смесител  1 , другой через фазовращатель 8 на 90 подключен к выходу опорного генератора 9, а выход через второй фильтр 5 нижних частот соединен с входом формировател  12, образует индикатор захвата системы ФАПЧ. Триггер 15, один вход которого через инвертор 16 подключен к выходу формировател  12, другой - к выходу элемента 11 совпадений, выход соединен с одним из входов элемента 1 1 совпадений, другой вход которого через нуль-орган 10 подключен к выходу первого фильтра 4 нижних частот, а третий подключен к выходу формировател  12, а также ключ 14, управл ющий вход которого подключен к выходу триггера 15, импульсный вход - к выходу генератора 17 тактовых импуль сов, а выход через формирователь 13 ступенчатого напр жени  соединен с соответствующим входом управл н1щего элемента 3, образуют совместно с инликторпм члхплт;) систему поигка по час-тоте. Эл(;м( пт 18 (:рави(М1и , один вход которого подключен к выходу второго фильтра 5 нижних частот, другой к Входу дл  подачи эталонного напр жени  , а выход соединен с сигнальным входом коммутатора 19, управл ющий вход которого подключен к выходу формировател  12, а выход соединен с дополнительным входом подстраиваемого генератора 2 совместно с индикатором захвата и смесителем образуют систему стабилизации уровн  сигнала на выходе смеси1ел  1. При этом другой вход смесител   вл ьтс  сигнальным входом преобразовател .The transmitter contains a mixer 1, a tunable generator 2, a control element 3, a low-pass filter 4, a second low-pass filter 5, a phase detector 6, a second phase detector 7, a phase shifter 8 by 90, a reference generator 9, a zero-organ 10, coincidence element II, driver 12, driver 1 3 voltage steps, control key 14, trigger 15 inverter 16, generator 17 clock pulses, element 18: equal to compressor 19, auto generator 20, level controller 21, and connected in closed mixer control circuit 1, the first phase detector 6, the first low-pass filter 4, the control element 3, the adjustable oscillator 2 together with the reference generator 9 form a phase-locked loop system. The second phase detector 7, one input of which is connected to the output of the mixer 1, the other through the phase shifter 8 90 connected to the output of the reference oscillator 9, and the output through the second low-pass filter 5 connected to the input of the imaging device 12, forms a capture indicator of the PLL system. The trigger 15, one input of which is connected via inverter 16 to the output of driver 11, the other to the output of coincidence element 11, the output is connected to one of the inputs of coincidence element 1 1, the other input of which is connected to the output of the first low-pass filter 4 via zero-body 10 and the third is connected to the output of the driver 12, as well as the key 14, the control input of which is connected to the output of the trigger 15, the pulse input to the output of the generator 17 clock pulses, and the output through the driver 13 of the step voltage is connected to the corresponding control input Element 3, form together with inlicorplama;) a system for playing in frequency. Al (; m (Fri 18 (: ravi (M1i, one input of which is connected to the output of the second low-pass filter 5, the other to the input for supplying a reference voltage, and the output is connected to the signal input of the switch 19, the control input of which is connected to the output the driver 12, and the output connected to the auxiliary input of the adjustable generator 2 together with the capture indicator and the mixer form a system for stabilizing the signal level at the output of the mix 1. At the same time, the other input of the mixer is the signal input of the converter.

Подстраиваемый генератор 2 образован последовательным соединением аь- тог енератора 20 и регул тора 2l уровн , причем вход автогенератора 20  вл етс  входом т енератора 2, выход регул тора 21 уровн   вл етс  выходом генератора 2, а управл ющий вход регул тора 21 уровн  образует дорол- нительный вход подстрак.-. генератора 2 .The adjustable generator 2 is formed by the serial connection of the generator of the generator 20 and the level regulator 2l, the input of the auto-generator 20 being the input of the generator 2, the output of the level regulator 21 is the output of the generator 2, and the control input of the level regulator 21 forms a horizontal wearable input generator 2.

Дл  повьщ1ени  стабильность частоты выходного сигнала Т„ генератор 9 опорной частоты целесообразно выполнить с кварцевой стабилизацией.In order to increase the frequency stability of the output signal Tn, the reference frequency generator 9 is advisable to perform with quartz stabilization.

В простейщем случае нуль-орган 10 гтредставл ет собой компаратор уровн  по нулевому значению входного напр жени  .In the simplest case, the null-organ 10g is a level comparator based on the zero value of the input voltage.

Формирователь 12 в простейшем виде представл ет собой односторонний усилитель-ограничитель с достаточно большим усилием,например опера-- ционный усилитель при наличии отсекающего диода на выходе,Shaper 12 in its simplest form is a one-way limiting amplifier with a sufficiently large force, for example, an operational amplifier with a cut-off diode at the output,

Формирователь 13 ступенчатого напр жени  может быть вьшолнен с исползованием двоичного счетчика, на выходе которого установлен цифроаналого- вый преобразователь.The step voltage former 13 can be implemented using a binary counter, the output of which is equipped with a digital-to-analog converter.

Элемент 18 сравнени  представл ет собой аналоговое вычитающее устройство и может быть реализован на основе использовани  типового дифференциального усилител .Comparison element 18 is an analog subtracter and can be implemented based on the use of a typical differential amplifier.

Коммутатор 19 - диодный, транзисторный с быстродействием не более , нескольких миллисекунд. В закрытом состо нии коммутатор должен обеспечивать выходное напр жение, близкое к нулю.Switch 19 - diode, transistor with a speed of not more than a few milliseconds. In the closed state, the switch must provide an output voltage close to zero.

Преобразователь работает следующим образом.The Converter operates as follows.

При ти,1чи iP ibHiui ИЛ лльисп рлс- гтройке иодс-трл нлемпго Г еиерлт пр  относительнг частоты входного сит На л  f.y синхролизлии  п с:истеме ФЛПЧ отсутствует (режим биений) и напр жение на выходе второго А тового детектора 7 близко к нулю, поэтому урвень сигн л  н  выходе элемента I I совпадений и напр жение на св занно с ним входе триггера 15 соответствуют логическому нулю, а на другом его входе, соединенном с выходом инвертора 16, - логической едиР1ице. При этом выходное напр жение триг- 1 ера 5 соответствует логической еднице , и импульсы с выхода генератора 17 через ключ 14 поступают на фомирователь 13 ступенчатого напр жени , выходным напр жением которого производитс  изменение частоты автогенератора 20 в сторону уменьшени  начальной расстройки, т.е. в системе ФАПЧ имеет место режим поиска . Кроме того, низким выходным напр жением формировател  12 коммутатор 19 заперт, и система стабилизации уровн  сигнала промежуточной частоты (РГ,Ц ) разомкнута. При достижении в системе ФАПЧ режима синхронизации подстраиваемого генератора 2 относительно fjr с заданным сдвигом (плюс либо минус РПК ) на выходе формировател  12 по вл етс  сигнал, соответствующий логической единице, коммутатор 19 открываетс  и управл ющим напр жением с выхода элемента 18 сравнени  на выходе сме ител  1 устанавливаетс  заданн-а  эталонным напр жением (Ujr) амплитуда сигнала. В момент настройки подстраиваемого генератора 2, практически соответствующий середине полосы удержани  системы ФАПЧ, выходное напр жение первого фазового детектора 6 становитс  близким к нулю, и нуль-орган 10 вырабатывает команду на прекращение поиска, в результате с выхода элемента I1 совпадений на св занный с ним вход тригера 15 подаетс  сигнал, соответствующий логический единице, и он измен ет свое состо ние (логический нуль по выходу), блокиру  ключ 1 4 и элемент II совпадений, после чего система ФАПЧ и система стабилизации уровн  выходного сигнала смес тел With ti, 1ch ip ibHiui ILiLISpl rls-troyke iods-trl nlempgo G eierlt pr the relative frequency of the input sieves therefore, the signal level of the output of the element II coincidence and the voltage at the input of the trigger 15 connected with it correspond to a logical zero, and at its other input connected to the output of the inverter 16, a logical one. In this case, the output voltage of the trigger 1 5 corresponds to a logical unit, and the pulses from the output of the generator 17 through the switch 14 are fed to the former 13 of the step voltage, the output voltage of which changes the frequency of the oscillator 20 in the direction of decreasing the initial detuning, i.e. in the PLL there is a search mode. In addition, the low output voltage of the driver 11, the switch 19 is locked, and the system of stabilization of the signal level of the intermediate frequency (WG, C) is open. When the synchronization mode in the PLL system is tuned by the oscillator 2 with respect to fjr with a given shift (plus or minus PKK), a signal corresponding to the logical unit appears at the output of the shaper 12, the switch 19 opens with control voltage from the output of the comparison element 18 Length 1 is set to a reference voltage (Ujr) signal amplitude. At the time of tuning the adjustable oscillator 2, almost corresponding to the center of the PLL retention band, the output voltage of the first phase detector 6 becomes close to zero, and the null organ 10 generates a command to terminate the search, as a result of the coincidence element I1 output to the associated one the input of the trigger 15 is given a signal corresponding to a logical unit, and it changes its state (logical zero on the output), locks the key 1 4 and the element II matches, after which the PLL system and the stabilization system of the output level Nogo mixtures signal tel

I р ботают н обычном пор дке. При JTOM параметр рассогласовани  по кольцу ФАПЧ в процессе подстройки частоты в некоторых пределах мен етс , Однако, так как характеристика второго фазового детектора 7 близка к косинусоидальной, эти изменени  ма; о сказываютс  на значении выходногоI work in the usual way. With JTOM, the mismatch parameter on the PLL during frequency tuning varies within certain limits. However, since the characteristic of the second phase detector 7 is close to cosine, these changes are; affect the value of the output

0 напр жени  и он при этом работав- как амплитудный.0 voltage and while he worked as an amplitude.

Данное техн1тческое решен е позвол ет в значительной степени уменьп1ить зависимость начальной фазыThis technical solution allows to significantly reduce the dependence of the initial phase.

5 выходного сигнала подстраиваемого генератора и сигнала промежуточной частоты от изменений уровней входных сигналов смесител , что существенно повышает точность переноса информации,5 output signals of the adjustable oscillator and the intermediate frequency signal from changes in the input signal levels of the mixer, which significantly improves the accuracy of information transfer,

0 носителем которой  вл етс  фаза сигнала , на промежуточную частоту и тем самым расширить область применени  предлагаемого преобразовател  в фа- зометрических устройствах и фазовыхThe carrier of which is the phase of the signal, at an intermediate frequency, and thereby expanding the range of application of the proposed converter in phase-measuring devices and phase

5 радиотехнических системах. Так в динамическом диапазоне входных сигналов смесител  6 дБ и при изменени х их частоты, достигающих 10% значени  FJU, , вариации начальной фазы вьгход0 ных сигналов подстраиваемого генератора и смесител  были уменьшены более чем на пор док. Дополнительный выигрыш здесь получен также благодар  увеличению допустимого значени 5 radio systems. So, in the dynamic range of the mixer input signals of 6 dB and with changes in their frequency reaching 10% of the FJU value, variations in the initial phase of the input signals of the adjustable oscillator and mixer were reduced by more than an order of magnitude. An additional gain here is also obtained due to an increase in the allowable value

с петлевого усилени  системы ФАПЧ в услови х значительно меньших изменений уровн  сигнала на выходе смесител  . Iwith loop gain of the PLL under conditions of significantly smaller changes in the signal level at the mixer output. I

4040

Claims (1)

Формула изобретен и Formula invented and Измерительный преобразователь с фазовой автоподстройкой- по авт.св. № 798623, отличающийс Measuring transducer with phase auto-tuning - according to auth.St. No. 798623, different 45 тем, что, с целью повьппенй  точно- -ти преобразовани , в него введены элемент сравнени  и коммутатор так, что один вход элемента сравнен 1  подключен к выходу второго фильтра45 by the fact that, in order to do exactly the same conversion, a comparison element and a switch are entered into it so that one input of the element is compared to 1 connected to the output of the second filter 50 нижних частот, другой образует вход эталонного напр жени  устройства, а выход соединен с сигнальным входом коммутатора, управл к ций зход которого подключен к выходу форми55 ровател , а выход соединен с допел- нительным входом подстраиваемого генратора .50 low frequencies, the other forms the input of the reference voltage of the device, and the output is connected to the signal input of the switch, the control of which is connected to the output of the driver, and the output is connected to the additional input of the adjustable generator.