ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

Полезная модель относится к устройствам для формирования сигналов с заданным фазовым сдвигом между напряжениями или токами, в частности к измерительным генераторам с двумя выходами.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является двухфазный измерительный генератор (Колтик Е.Д. Измерительные двухфазные генераторы переменного тока. М., Изд-во стандартов, 1968, стр.33, рис.13), выбранный в качестве прототипа. Устройство-прототип содержит последовательно соединенные задающий генератор, фазовращатель на 90 град, первый регулируемый аттенюатор и первый сумматор, выход которого является первой выходной шиной генератора, второй регулируемый аттенюатор, вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - ко второму входу первого сумматора.
Недостатком устройства-прототипа является ограниченная область применения, обусловленная диапазоном от 0 до 180 град (или от -90 град до +90 град) однозначно формируемых фазовых сдвигов выходных сигналов генератора в связи с ограниченной величиной возможного задания фазового сдвига в фазозадающих цепях. Такая область формируемых фазовых сдвигов выходных сигналов генератора дает возможность применять генератор только для однозначной и точной проверки и настройки измерителей фазы в узком диапазоне фазовых сдвигов и не позволяет проверять и настраивать измерители фазы в широком диапазоне фазовых сдвигов до 360 град, как это требуется, например, в фазовых радиопеленгаторах.
Технический результат заключается в расширении области применения генератора путем обеспечения диапазона фазового сдвига формируемых сигналов в диапазоне от 0 до 360 град.
Для достижения указанного технического результата в измерительный генератор, содержащий так же, как и прототип, последовательно соединенные задающий генератор, фазовращатель на 90 град, первый регулируемый аттенюатор, и первый сумматор, выход которого является первой выходной шиной генератора, второй регулируемый аттенюатор, вход которого подключен к выходу задающего генератора, а выход - ко второму входу первого сумматора, в отличие от прототипа, введены последовательно соединенные инвертор, вход которого подключен к выходу первого регулируемого аттенюатора, и второй сумматор, второй вход которого подключен к выходу второго регулируемого аттенюатора, а выход второго сумматора является второй выходной шиной генератора.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где
на фиг.1 представлена функциональная электрическая схема измерительного генератора, где введены обозначения:
1 - задающий генератор;
2 - фазовращатель на 90 град;
3-1, 3-2 - первый и второй регулируемые аттенюаторы;
4-1, 4-2 - первый и второй сумматоры;
5 - инвертор;
на фиг.2 представлены векторные диаграммы, поясняющие процессы, происходящие в измерительном генераторе.
Измерительный генератор (фиг.1) содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, фазовращатель на 90 град. 2, первый регулируемый аттенюатор 3-1 и первый сумматор 4-1, выход которого является первой выходной шиной генератора, второй регулируемый аттенюатор 3-2, вход которого подключен к выходу задающего генератора 1, а выход - ко второму входу первого сумматора 4-1, последовательно соединенные инвертор 5, вход которого подключен к выходу первого регулируемого аттенюатора 3-1, и второй сумматор 4-2, второй вход которого подключен к выходу второго регулируемого аттенюатора 3-2, а выход второго сумматора 4-2 является второй выходной шиной генератора.
Измерительный генератор работает следующим образом.
c
s
c
s
s
s max
Сигнал U(t) с выхода задающего генератора 1 поступает на вход фазовращателя 2 на 90 град. и параллельно на вход регулируемого аттенюатора 3-2. На выходе фазовращателя на 90 град. 2 образуется квадратурный сигнал U(t), сдвинутый на 90 град по фазе относительно фазы сигнала, задающего генератора 1 U(t). Квадратурный сигнал U(t) с выхода фазовращателя на 90 град. 2 поступает на вход регулируемого аттенюатора 3-1. Первый регулируемый аттенюатор 3-1 осуществляет регулировку по амплитуде квадратурного сигнала U(t) в диапазоне от нуля до максимально возможного значения U(t).
s
С выхода регулируемого аттенюатора 3-1 квадратурный сигнал U(t) одновременно поступает на первый вход сумматора 4-1 и на вход инвертора 5.
c
s max
С выхода задающего генератора 1 синфазный сигнал U(f) поступает также на вход регулируемого аттенюатора 3-2, в котором можно регулировать амплитуду синфазного сигнала от нуля до его максимального значения U(t).
c
s
С выхода регулируемого аттенюатора 3-2 синфазный сигнал U(t) поступает одновременно на второй вход сумматора 4-2 и на второй вход сумматора 4-1. На первый вход сумматора 4-2 поступает инвертированный квадратурный сигнал U(t) с выхода инвертора 5.
Сумматоры 4-1 и 4-2 осуществляют операцию векторного суммирования сигналов по законам векторного сложения.
Σ1
c
Регулируя аттенюаторами 3-1 и 3-2 амплитуды сигналов (квадратурного и синфазного) на входах сумматора 4-1, на его выходе можно получить сигнал U(t) (см. фиг.2) с фазовым сдвигом от 0 до +90 град. относительно напряжения U(t) задающего генератора 1.
Σ2
Регулируя аттенюаторами 3-1 и 3-2 амплитуды квадратурного и синфазного сигналов на входах сумматора 4-2, по законам векторного сложения и с учетом инвертирования квадратурного сигнала в инверторе 5, на выходе сумматора 4-2 можно получить сигнал U(t) (см. фиг.2) с фазовым сдвигом от 0 до -90 град. относительно напряжения задающего генератора 1.
Σ1
p
Σ1
Если рассматривать в качестве опорного выходного сигнала измерительного генератора сигнал U(t) со второй выходной шины устройства (на выходе сумматора 4-2), то на первом выходе (на выходе сумматора 4-1), величина результирующего фазового сдвига φ сигнала U(t) будет определяться формулой
p
1
2
φ=φ+φ,
1
Σ1
c
2
c
Σ2
где φ - фазовый сдвиг сигнала U(t) относительно синфазного сигнала U(t); φ - фазовый сдвиг синфазного сигнала U(t) относительно сигнала U(t).
c
s
s max
p
При установке нулевого затухания синфазного сигнала U(t) в регулируемом аттенюаторе 3-2 и изменении амплитуды квадратурного сигнала U(t) в регулируемом аттенюаторе 3-1 от нуля до максимума U(t) величина φ, изменяется от 0 до 90 град (см. фиг.2, а).
s
c
s max
p
Σ1
Σ2
Если, при установке нулевого затухания квадратурного сигнала U(t) в регулируемом аттенюаторе 3-1, осуществлять регулировку амплитуды синфазного сигнала U(t) в регулируемом аттенюаторе 3-2 от максимума U(t) до нуля, то на первом выходе устройства можно получить величину результирующего смещения φ сигнала U(t) от 0 до 180 град (см. фиг.2, б) относительно опорного напряжения U(t).
Σ1
р
Σ2
Если рассматривать в качестве опорного выходного сигнала измерительного генератора сигнал U(t) первой выходной шины устройства, т.е. с выхода сумматора 4-1, то на втором выходе сумматора 4-2, величина результирующего фазового смещения φ сигнала U(t) будет определяться формулой:
p
3
4
1
2
1
2
φ=φ+180°+φ=(90°-φ)+180°+(90°-φ)=360°-(φ+φ),
3
s
Σ1
4
Σ2
s
где φ - фазовый сдвиг квадратурного сигнала U(t) относительно сигнала U(t); φ - фазовый сдвиг сигнала U(t) относительно инвертированного квадратурного сигнала U(t).
c
c max
р
Σ2
Σ1
В этом случае при регулировке амплитуды синфазного сигнала U(t) в регулируемом аттенюаторе 3-2 от максимума U(t) до нуля, результирующее фазовое смещение φ сигнала U(t) на второй выходной шине устройства относительно сигнала U(t) будет меняться от 180 град до 270 град (см. фиг.2, в).
s
s max
р
Σ2
Σ1
При регулировке амплитуды квадратурного сигнала U(t) в первом аттенюаторе 3-1 от максимума U(t) до нуля результирующее фазовое смещение φ сигнала U(t) на второй выходной шине устройства будет меняться от 270 град до 360 град (см. фиг.4-г) относительно сигнала U(t).
Предлагаемый измерительный генератор с помощью простых регулировок амплитуды квадратурных сигналов позволяет, на основе применения фазозадающих цепей, имеющих ограниченную величину задания возможного фазового сдвига, получить на двух выходах генератора сигналы с плавно изменяющимися фазовыми сдвигами от 0 град до 360 град, причем амплитуды формируемых сигналов равны друг другу при любом требуемом фазовом сдвиге, что расширяет область применения генератора для аттестации и поверки фазоизмерительной аппаратуры.
Известные устройства подобного типа с широким диапазоном фазового сдвига между формируемыми сигналами имеют сложную конструкцию и сложны в настройке, либо имеют ступенчатое (дискретное) переключение от одного значения фазы к другому. В предложенном устройстве расширение области применения достигается простыми техническими средствами.