Магнітооптичний спосіб зсуву фази електричного сигналу

Магнітооптичний спосіб зсуву фази електричного сигналу, який включає використання фазозсувного кола, який відрізняється тим, що на вхід котушки, всередину якої поміщено магнітооптичний кристал і розміщену між поляризатором і аналізатором, подають пилкоподібний сигнал, який перетворюється у синусоїдальний гармонійний сигнал на виході фотоприймача, фазу якого змінюють шляхом повороту аналізатора відносно поляризатора, які розміщені на спільній осі, а кут повороту контролюють за теодолітною шкалою. (19) (21) a200912856 (22) 11.12.2009 (24) 26.04.2011 (46) 26.04.2011, Бюл.№ 8, 2011 р. (72) СКРИПЕЦЬ АНДРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ТРОНЬКО ВОЛОДИМИР ДМИТРОВИЧ, СЛОБОДЯН ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ (73) СКРИПЕЦЬ АНДРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ, ТРОНЬКО ВОЛОДИМИР ДМИТРОВИЧ, СЛОБОДЯН ОЛЕКСАНДР ПЕТРОВИЧ (56) RU 2273950 C2, 20.07.2005 SU 11955419 A, 30.11.1985 SU 1149387 A, 07.04.1985 US 3943464 A, 09.03.1976 3 Блок-схема пристрою (Фіг.1), що реалізує пропонований спосіб зсуву фази електричного сигналу, включає синхронізатор 1, генератор пилкоподібних імпульсів 2, магнітооптичний перетворювач спектра 3, що містить в собі світлодіод а, поляризатор б, аналізатор г, прозорий феромагнетик (магнітооптичний кристал) в, котушку підмагнічування ж та фотоприймач д. Суть винаходу зводиться до наступного. Гармонійний сигнал uвх=u0вхsinωt перетворюється в періодичний сигнал. Сигнал uвх у моменти проходження через нуль запускає синхронізатор 1, який в свою чергу керує генератором пилкоподібних імпульсів. Пилкоподібний сигнал подається на магнітооптичний перетворювач спектра [6] (див. Фіг.1). На виході перетворювача 3 буде гармонійний сигнал тієї ж частоти ω, однак фаза сигналу залежить від азимутальної орієнтації (кутового розвороту) поляризатора 3б щодо аналізатора 3г. Зсув по фазі електричного сигналу плавно змінюється в необмежених границях за рахунок розвороту по азимуту поляризатора відносно аналізатора. Дійсно, функція перетворення магнітооптичного пристрою дорівнює [6] Uвих=U0вихcos[Θ0+Θ(Uвх)] (1), де Uвх - вхідна пилкоподібна напруга, яка подається на підмагнічуючу котушку ж; Θ0 - початковий кут повороту по азимуту площини найбільшого пропускання поляризатора б відносно аналізатора г. Залежність кута повороту площини поляризації світла від підмагнічуючої пилкоподібної напруги Θ(Uвх) наведена на Фіг.2. Вона може змінюватися в широких межах за рахунок зміни форми феромагнітного зразка в і кількості витків у підмагнічуючій котушці (координати точки А змінюються від десятків градусів до тисячі при підмагнічуючих струмах в десятки міліампер). На лінійній ділянці залежність Θ(Uвх) може бути представлена у вигляді Θ=aUвх, (2) де а - коефіцієнт пропорційності. У свою чергу періодична пилкоподібна напруга uвх синхронізована по фазі з вхідним сигналом Uвх=U0sinωt, змінюється в часі за лінійним законом Uвих=b't, (3) де b' - коефіцієнт пропорційності. Оскільки генератор пилкоподібних імпульсів періодичний, то перепишемо вираз (3) в такому вигляді t t Uвх  b' T  b , (4) T T де b=b'Т, T  2 - період коливань.  Підставимо (3) і (4) у вираз (2) t   ab . (5) T Відзначимо, що при t=Т кут Θ=аb буде мати максимальне значення, тобто Θmax=аb. З урахуванням (5) рівняння (1) можна перетворити Uвих=U0вихcos2[Θ0+Аt],  де A  max , Θmax=аb. T 94332 4 Тоді   U0вих 1  cos 2  0  At  . (6) 2 Змінна складова вихідного сигналу (6) дорівUвих  нює U0вих cos2 0  2At  . (7) 2 Позначимо 2Θ0=φ0 і 2А=ω. Тоді U Uвих ~  0 cos0  t  . (8) 2 Таким чином, регулюючи кут повороту площини поляризації Θ0, змінюємо фазу вихідного сигналу. Точність установки фазового зсуву визначається точністю установки по азимуту поляризатора або аналізатора, яка залежить від ціни поділки азимутальної (теодолітної) шкали, яка дорівнює секундам (і долям секунди). Графічно спосіб зсуву фази електричного сигналу можна проілюструвати (Фіг.3а)), де зображені залежності вихідної напруги від часу (крива 1 (φ0=2Θ0=0), крива 2 (φ0=2Θ0=90°)). Керуючий пилкоподібний сигнал (Фіг.3б)) подається на підмагнічуючу котушку ж (див. Фіг.1) магнітооптичного перетворювача і відповідно до лінійного закону змінює кут повороту площини поляризації світла в залежності від часу. На виході напруга буде змінюватися згідно з гармонійним законом (крива 1 Фіг.3). Якщо початковий кут повороту (обертанням по азимуту поляризатора або аналізатора) площини поляризації змінити на кут Θ0=45°, то фаза сигналу φ0=2, Θ0=90° (крива 2 на Фіг.3). Слід зазначити, що, якщо Θ0 змінить знак на протилежний, то фаза сигналу змінить свій знак. В точках А і В, коли сигнал Uвх досягає такого значення, що кут Θmax=180°, вхідна напруга стрибком падає до нуля, отже і сигнал Uвих повертається в початковий стан. Отже, в точках А і В будуть спостерігатися провали. Чим вужче будуть провали, тим швидше сигнал Uвх в точках А і В буде досягати вихідного нульового значення. Слід відзначити, що точки А і В це ті точки, де поворот площини поляризації світла кратний 180°. Пропонований спосіб зсуву початкової фази електричного сигналу дозволить створити фазообертачі з поліпшеними параметрами. 1. Точність зсуву по фазі визначається точністю повороту поляризатора (аналізатора) по азимуту, яка фіксується до секунд (і навіть долей секунд). Отже, при розвороті на 360° можна мати мільйон і більш фіксованих положень φ0, що не можливо зробити іншими методами. 2. Зсув по фазі φ0=2Θ0 визначається тільки азимутальним розворотом поляризатора (аналізатора) і принципово не залежить від частоти радіосигналу. Отже, зсув по фазі частотно незалежний у всьому діапазоні частот, на яких ще здатний працювати фазообертач. Джерела інформації: 1. Кукуш В.Д. Электрорадиоизмерения. - М.: Радио и связь, 1985. - 368 С. Uвих ~  5 2. Крымшамхалов Т., Солодовников В. Цифровой фазовращатель // Радио, № 6. - М.: ДОСААФ, 1977. - С. 23. 3. Беркман Р.Я., Ицкович А.В. Фазовращатель. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU №1149387 А, 4 Н03Н 11/20, БИ 13 от 07.04.85 г. 4. Кукушкин М.И., Оржуховский В.З., Сабиров М.Г. Управляемый фазовращатель. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU №1195419, Н03Н 11/20, БИ 44 от 30.11.85 г. 94332 6 5. Якушенко С.А., Якушенко Е.Ю., Прасько А.Д., Прасько Г.Ю., Михайлов А.А., Михайлова Н.Н. Устройство управления фазой колебаний. Описание изобретения к патенту RU №2273950 С2, от 10.04.2006. 6. Тронько В.Д., Скрипець А.В., Слободян О.П. Оптоелектронний перетворювач спектра радіосигналу інфра- та низькочастотного діапазону // Автошляховик України. Окремий випуск. Вісник Північного наукового центру ТАУ, вип. 9. - 2006. - С. 154-158. 7 94332 8 9 Комп’ютерна верстка А. Рябко 94332 Підписне 10 Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601