Цифровой фазометр

 

„.Я0„„ 1026078 А

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

gyes С 01 R 25/08 ь

2 л" г

„::1 ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ь О

,,(Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

Л (.21) 3340360/18-21 (22) 28 ° 09.81 (46) 30.06.83. Бюл. Р 24 (72) Б.Н.Мясников, В.Ф.Белов н

В.Н.Чижов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт морской геологии и геофизики (53.) 621.317.77 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 576547, кл. G01 R 25/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

9 765751 ю кл .. 601 В. 25/08 р 1978 ° (54) {57) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР, содержащий последовательно соединенные усилитель-ограничитель измеряемого сигнала, импульсный фазовый дискриминатор, реверсивный счетчик долей фазового цикла и реверсивный счетчик целых фазовых циклов, счетчик иьптульсов блок сравнения весов кодов, блок квантующих импульсов, выход ревер" снвного счетчика долей фазового цик-. ла соединен .с входом блока сравнения весов кодов, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, вход счетчика импульсов соединен . с выходом блока квантующих импульсов> о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повышения надежности и,помехоустойчивости при одновременном повышении точности, s него введены генератор стимулирующих импульсов, элемент ИЛИ, блок адаптивного счета, (панчем выход генератора стимулиру;ющих импульсов .соединен с вторым входом блока адаптивного счета и с первым входом элемента ИЛИ, второй ,вход которого соединен с выходом

:блока сравнения весов кодов, а выход элемента ИЛИ вЂ” с первым входом блока

- адаптивного счета, с вторым входом блока квантующих импульсов, а также с входом установки в ноль счетчйка .импульсов, выход которого соединен с третьим . входом блока адаптивного счета, а его четвертый выход - с вторым входом импульсного фазового дискриминатора.

2. Фазометр по п. 1, о т л н ч аю шийся тем, что блок адаптивного счета содержит дешифратор адап- Е тивного счета, счетчик импульсов совпадений, дешифратор цикловых импульсов и счетчик цикловых импульсов причем вход дешифратора цикловых им- С пульсов соединен с третьим входом. блока адаптивного счета, а выход - 8 с входом счетчика цикловых импульсов, другой вход которого соединен с вторым входом блока адаптивного счета, а его выход - с входом дешиф,ратора адаптивного счета, выход которого соединен с входом счетчика импульсов совпадений, его второй вход - с первым входом блока адап- ©Ъ тнвного счета, выход счетчика им пульсов совпадений соединен с чет1нертым выходом блока адаптивного

;счета. ОО

1026078

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и предназна". чено для измерения разности фаз двух сигналов радиогеодезических систем (частота биений 460, 660 Гц).

Известен цифровой фазометр, состоящий из генератора счетных импульсов, усилителей-ограничителей опорного и измеряемого сигналов, формирователей импульсов, формирователя импульсных последовательностей счету ных импульсов со сдвигом 180 и 90 между ними, двух триггеров, двух ключей„,коммутатора, измерительного реверсивного счетчика, блока сравнения весов кода, реверсивного счет- 5 чика полных углов P).

Недостаток известного цифрового фазометра состоит в снижении точности иэ-за отсутствия привязки фазы генератора счетных импульсов к фазе 2() опорного сигнала, а также низкой помехоустойчивости.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является цифровой Фазометр, содержащий усили- 25 тели-ограничители опорного и измеря:емого сигналов, триггер запуска, счетчик импульсов, ждущий. генератор счетных импульcOB являющийся блоком квантующих импульсов, блок сравнения весов кодов, цифровой фазовый дискриминатор, измерительный реверсивный счетчик и реверсивный счетчик полных углов, вход реверсивного счетчика соединен с входом блока сравнения весов кодов, второй вход которого связан с выходом счетчика импульсов, а вход счетчика импульсов - c выходом блока квантующих импульсов, 2 .

Однако внешние помехи, проникающие в контур слежения,,нарушают устой- 40 чивость работы фазометра, .а в ряде случаев вызывают срыв работы (пропадание следящего импульса, что приводит к понижен .ю надежности его работы). ЦиФровая следящая система 45 обладает астатизмом первого порядка и имеет ручную регулировку скорости слежения, что в одном случае приводит .к накапливающейся динамической ошибке при неправильном выборе скорости слежения, а в другом - к ухудшению помехоустойчивости. При использовании данного фаэометра в приемоиндикаторах гетеродинных фазовых радиогеодезических систем взаимный раз- ностный уход частоты измеряемого и опорных сигналов приводит к ошибкам измерений фазы (снижению точности), так как частота ждущего генератора, формирующего квантующие импульсы, является постоянной и выбирается . 60 кратной только некоторой средней. частоте измеряемого и опорного сигналов. Кроме того, ждущий режим генератора квантующих импульсов при водит к ошибкам измерения фазы на. малых углах вследствие переходных процессов, связанных с конечным временем установления собственных колебаний.

Цель изобретения — повышение надежности и помехоустойчивости при одновременном повышении точности путем автоматизации слежения за скоростью изменения фазы.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные усилитель-ограничитель измеряемого сигнала, импульсный фазовый дискриминатор, реверсивный счетчик долей фазового цикла и реверсивный счетчик целых фазовых циклов, счетчик импульсов, блок сравнения весов кодов, блок квантующих импульсов, выход реверсивного счетчика долей фазового цикла соединен с входом блока сравне" ния весов кодов, второй вход которого соединен с выходом счетчика импульсов, вход счетчика импульсов соеди» нен с выХодом блока квантующих импульсов, введены генератор стимулирующих импульсов, элемент ИЛИ, блок адаптивного счета, причем выход генератора стимулирующих импульсов соединен с входом блока адаптивного счета и с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения весов кодов, а выход элемента ИЛИ - с первым входом блока адаптивного счета, с вторым входом блока квантующих импульсов, а также.с входом установки в ноль счетчика импульсов, выход которого соединен с третьим входом блока адаптивного счета, а его четвертый выход — со вторым входом импульсного фазового дискриминатора.

Блок адаптивного счета содержит дешифратор адаптивного сЧета, счетчик импульсов совпадений, дешифратор цикловых импульсов и счетчик цикловых импульсов, причем вход дешифратора цикловых импульсов соединен с третьим входом блока адаптивного счета, а выход - с входом счетчика цикловых импульсов, другой вход которого соединен с вторым:входом блока адаптивного счета, а его выход - с входом дешифратора адаптивного счета, выход которого соединен с входом счетчика импульсов совпадений, а его второй вход - с первым входом блока адаптивного счета, выход счетчика импульсов совпадений соеди". нен с четвертым выходом блока адаптивного счета.

На фиг. 1 показана структурная=, схема цифрового фазометра на фиг. 2» эпюры напряжений в импульсном фазовом дискриминаторе.

Фаэометр содержит блок 1 квантующих импульсов, содержащий нуль-орган 2, умножитель 3 опорного

1026078 сигнала, ключ 4, счетчик 5 импульсов„ блок 6 сравнения весов кодов, реверсивный счетчик 7 долей фазового цикла, реверсивный счетчик 8 целых фазовых циклов, элемент ИЛИ 9, генератор 10 стимулирующих импульсов, блок 11 адаптивного счета, содержащий дешифратор 12 цикловых импуль,сов, счетчик 13 импульсов совпадений, дешифратор 14 адаптивного счета, счетчик 15 цикловых импульсов, им- 10 пульсный фазовый дискриминатор 16, содержащий инвертор-задерживатель 17 У дискримийатор 18, усилитель-ограничитель 19.

На фиг. 2 представлены эпюры напря15 жений в импульсном фазовом дискриминаторе: а — измеряемый сигнал; б — сигнал на выходе усилителя-ограничителя и на первом .входе дискриминатора, в — сигнал на входе инвертора-эадерживателя, г - импульс слежения; д — сигналы на входах реверсивного счетчика долей фазового цикла.

Фазометр работает следующим образом.

Опорный сигнал поступает на входы умножителя 3 и нуль-органа 2. Умножитель 3 формирует квантующие импульсы,.начальная фаза и частота которых жестко связаны с фазой и частотой опорного сигнала. Коэффициент умножения равен Н . На выходе умножителя 3 формируются импульсы $ „„= И F, где

И- коэффициент умножения (и = 200 ), F- частота измеряемого сигнала (F.= 460, 660 Гц). Нуль-орган 2 формирует импульс во время перехода опорного сигнала через ноль. Этот импульс открывает ключ 4, предварительно установленный в состояние 40

"Закрыто". Импульсы умножителя 3 через ключ 4 подаются на счетный вход счетчика 5 импульсов емкостью и .

Содержимое счетчика 5 импульсов сравнивается блоком 6 сравнения ве- 45 сов кодов с содержимым реверсивного счетчика 7 долей фазового цикла в такой же емкости И . В момент равенства кодов блок 6 сравнения весов кодов вырабатывает короткий -импульс сравнения, длительность которого должна соответствовать с 1ф ц .

Этот импульс через элемент ИЛИ 9 эакрь1вает ключ 4, сбрасывает в

II .ев ноль счетчик 5 импульсов и поступает на вход счетчика 13 импульсов совпадений, коэффициент пересчета которого управляется блоком, состоящим.из дешифратора 12 цикловых импульсов, счетчика 15 цикловых импульсов, дешифратора 14 адаптив- 60 ного счета. Счетчик 13 импульсов совпадений накапливает импульсы сравнения. Коэффициент накопленияй определяется скоростью изменения фазы измеряемого сигнала во времени.

Импульс накопления с выхода счетчика 13 импульсов совпадений поступает, на .третий вход дискриминатора 18, на первый и второй входы которого подается прямой и инвертированный с задержкой на0 = 2 1„ измерительный сигнал, снимаемый с усилителяограничителя 19 и инвертора-задерживателя 17. В дискриминаторе 18 сравнивается временное положение фронта прямой и инвертированной с задержкой полуволны измерительного сигнала и М-го следящего импульса, временное положение которого определяется фронтом М -ной (на и циклов зад) полуволны опорного сигнала: плюс число в реверсивном счетчике 8 целых фазовых циклов. В зависимости от того, с какой (прямой или инвертированной) полуволной будет совпадать следящий импульс, дискриминатор 18 будет соответственно вырабатывать импульс заема или заноса, которые,,накапливаясь в реверсивном счетчике 7 долей фазового цикла, будут смещать в каждом цикле измерения временное положение М -го следящего импульса до тех пор, пока будет совпадать точно с фронтом прямой или инвертированной полуволны измерительного сигнала, а число в реверсивном счетчике 7 долей фазового цикла при этом будет определять соответствующий фазовый сдвиг в долях фазового цикла (счетчик 8 целых фазовых циклов соответственно накапливает целые циклы).

Таким образом, цикл измерения состоит из подсчета импульсов в счетчике 5 до момента совпадения кода с кодом в реверсивном счетчике 7 долей фазового цикла, A цикл слежения состоит в выработке М -го следящего импульса, временное положение которого в случае увеличения фазового сдвига совпадает с фронтом прямой. полуволны измерительного сигнала, а в случае уменьшения фазы — с фронтом инвертированной волны. Задержка на (, —

21п введена для получения устойчивых измерений в статическом режиме (без изменения фазы ).

Для повышения надежности работы фазометра введен генератор 10 стиму= ,лирующих импульсов, частота которого в 450-500 раз ниже частоты измеряемого сигнала. Импульсы этого генератора через элемент ИЛИ .9 имитируют импульс совпадения, подготавливая ключ 4 и счетчик 5 импульсов к очередному циклу измерения, и исключают срывы в работе следящей системы, которые могут возникать из-за внешних помех, нарушающих работу блока 6 сравнения весов кодов. Поскольку между частотой измерительных сигналов и частотой импульсов стимуляции выбрано соотношение 500:1, ошиб1026078 I lt фt

)l ) Заказ 4552/37

Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ 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

Составитель H. Агеева

Редактор Н.:Безродная. Техред М. Тепер Корректор А. Тяско