Радиоимпульсный фазометр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ)УБЛИН (19) . (И) 3(5}) G 01 R 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЬ9 НОМИТЕТ СССР

ПО 4ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3377483/18-21 (22) 31. 12.81 (46) 23.11.83. Бюл. 9 43 (72) Е.В. Грохольский, С.Е. Орешкин и М. Б. Шишкин (53) 621 ° 317.77 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 687574, кл. G 01 R 25/00, 1975.

2. Фазовые методы измерений в радиотехнике. Труды радиотехнического института AH СССР. М, 1977, с. 10.

: (54) (57) РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий два усилителя-ограничителя, подключенные своими выходами соответственно к двум фазосдвигающим цепям, выходы которых попарно соединены с входами двух фазовых детекторов, выходами соединенных с блоком интерполяторов, выходы которого под-. ключены к преобразователю позиционного кода в двоичный, регистр памяти выходного кода и блок управления„ .соединенный с регистром памяти и с вторыми входами фазовых детекторов, отличающийся тем,что, =- целью повышения точности измерения при сохранении высокого быстродейст.вия, в него введены управляемый фазовращатель, умножители частоты, смеситель и логический блок согласо" вания разрядов, причем входы управляемого фазовращателя подключены к выходам блока интерцоляторов и к второму усилителю-ограничителю, а выход соединен с первым .умножителем частоты, который соединен с первым входом смесителя, второй вход которогО подключен к второму умножителю частоты, а выход - к введенному ком муматору, при этом второй вход коммутатора подключен к второму усили телю-ограничителю, третий и четвер тый — к блоку управления, логический ,блок согласования разрядов включен .между преобразователем позиционного кода в двоичный и регистром памяти

:выходного кода, цри этом блок согла- Я сования разрядов и регистр памяти .соединены с блоком управления.

1056071

Изобретение относится к радиоизмврительной технике и может. быть ис« польэовано для измерения разности фаз радиоимпульсных или непрерывных сигналов.

Известен способ для измерения раз. ности фаз в случае коротких и одиноч. ных радиоимпульсов с промежуточным преобразованием разности фаз входных сигналов в частотно-независимые квадратурные компоненты. Формирование частотно-независимых. квадратурных компонентов осуществляется двумя фазовыми детекторами.

Максимальное быстродействие дос", тигается применением параллельной пространственно-интерполяционной обработки квадратурных компонентов.

Известно:устройство для измерения разности фаэ, содержащее два фазовых ,детектора, два парафаэных усилителя и каналов, каждый из которых,состоит из резистивного сумматора и блока сравнения. Количество каналов И определяется требуемой разрешающей способностью и равном - 8О где Ч.I дискрет измерения.

Каждый из входных сигналов, разность Фаз 9 которых необходимо измерить, подается на один из фазовых детекторов непосредственно, а на другой Фазовый детектор через . 45-градусные фазосдвигающие цепи (lj

Недостаток устройства - низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является бысхг родействующий радиоимпульсный фазо- метр, структурная схема которого со держит Формирбватель квадратурных составляющих, включающий два усилителя-ограничителя, один из которык включен в измерительный канал, другой в опорный, два фазовых детектора и фазосдвигающив цепи, блок интерполяторов, првобразователь позиционного кода в двоичный, регистр памяти выходного кода и блок управления (2) .

Выходы формирователя квадратурных составляющих соединены с входами блока интерполятора, выходы интерполяторов подключены к входам преобразователя позиционного кода в двоичный код. Формирователь квадратурных составляющих преобразует входные радиоимпульсы, разность Фаз между высокочастотными заполнениями которых необходимо измерить, в видеоимпульсы с амплитудами, пропорциональными+ВФУф

+еозлМ, гдв Ь Р - измеряемая разность

Фаз. Сигналы с выходов формирователя квадратурных составлякицих .поступают в блок интерполяторов. Собстввн но интерполятор представляет собой набор рвэистивных цепочек, осуществляющих сложение видео импульсов (fsia4% и со в а 9 ) c определе иными весами, так, что распределение потенциалов на выходах интерполятора подчиняется закону

О =Уф „с sin(Na(-д Ч), (I J где N - номер резистивной цепоЧки

eL - дискрет интерполяции

U - огибающая на выходе формирователя квадратурных сос10 тавляющих.

В связи с тем, что обработка вы" ходных сигналов формирователя квадратурных составлякицих производится во всех интерполяторах, быстродейст15 вие устройства велико и определяется лишь применяемой элементной базой и паразитными параметрами схемы интврполятора. . Выходы резистивных интерполяторов ъ0 подключены к входам пороговых уст" ройств, преобразующих распределение (1) в позиционный код, однозначно связанный с измеряемой разностью фаз соотношением

0=0 eign(sin (N -4ЧД .

Число единиц в позиционном коде разно числу дискретов, соответствующих измеряемой разности фаэ. ЧисюВ

30 дискретов,й кодируется в преобра,зователе позиционного кода в двоичный код М, <

Ь1 д - Е z à,, где а,=(35

Двоичный код Иду хранится в регистре памяти выходного кода. Изме-.

:рительный фазовый сдвиг на выходе преобразователя определяется соотно40 шением

ВЧ"-I, N

Э О где L =- — - дискрет отсчета м и

N=2, где n - разрядность двоичного . кода.

Недостатком известного устройства является резкое увеличение объема оборудования нри увеличении раэряд 0 ности выходного кода, в основном эа счет увеличения объема блока интерполяторов и преобразователя кода, что приводит, вследствие ограниченной точности резисторов весового ин терполятора к ограничению точности измерения Фаэометра.

Целью изобретения является повышение точности измерения при сохранении высокого быстродействия.

Поставленная цель достигается тем, 60 что s быстродействующий фазометр, содержащий два усилителя-ограничителя, подключенные своими выходами соответственно к двум Фазосдвигающим цепям, выходы которых попарно соеди65 иены с входами двух фазовых детвкто1056071 ров, выходами соединенных с блоком интерполяторов, выходы которого подключены к преобразователю позиционного кода в двоичный регистр памя» ти выходного кода и блок управления, соединенный с регистром памяти и с вторыми входами фазовых детекторов введены коммутатор, управляемый фаэовращатель, два умножителя частоты, смеситель и логический блок. согласования разрядов, причем входы управляемого фаэовращателя подключены к выходам блока интерполяторов и к

:второму усилителю-ограничителю, а выход соединен с первым уиножителем частоты, который соедийен с первым входом смесителя, второй вход которого подключен к второму умножителю, частоты, а выход - к введенному коммутатору, при этом второй вход коммутатора подключен к второму усилителю-ограничителю, третий и четвертый - к блоку управления, логический блок согласования разрядов включен между преобразователем позиционного кода в двоичный и регистром памяти выходного кода, при этом блок согласования разрядов и регистр памяти соединены с блоком управления.

На чертеже приведена схема предлагаемого быстродействуккцего радиоимпульсного фаэометра °

Фаэометр содержит два широкополосных усилителя-ограничителя 1 и 2 с малыми фазовыми погрешностями, которые служат для сужения динамического диапазона входных сигналов, два фазовых детектора 3 и 4, форми,.рующих квадратурные составляющие сигнала, фазосдвигающие цепи 5 - 8 . две на +22,5 (цепи 5 и 8) и две е на -22,5О(цепи 6 и 7), обеспечиваю-; Hå противофаэную запитку фазовых детекторов, блок 9.интерполяторов, преобразующий квадратурные составляккцие .в.позиционный код, прербраэователь 10 .позиционного .кода в двоич- . ный, регистр 11 памяти выходного кода, блок 12 управления, коммутатор

13, осуществляющий переключение входных сигналов фазосдвигающих цепей, блок 14 согласования разрядов, управляемый фазовращатель 15, умножители

16 и 17 частоты с коэффициентом умножения (n-1) и и соответственно, смеситель 18 для преобразования умноженной частоты на рабочую % . Выход усилителя-ограничителя 1 соединен с фазосдвигающими цепями 5 и 6 и с вхо.дом умножителя 16, выход усилителяограничителя 2 — с коммутатором 13 и фазовращателем 15, а выход коммутатора — с фазосдвигаккцими цепями

7 и 8, Выходы фазосдвигающих цепей

5,6 и 7,8 соединены с входами фазовых детекторов 3 и 4, выходы которых в свою очередь,- с выходами блока

9 интерполяторов. Выходы блока 9 ин, терполяторов соединены с входами пре обраэователя 10 кода и фазовращате ля 1.5.. Выходы преобразователя кода через блок 4 согласования разрядов

5 соединяются с входами регистра 11 памяти выходного кода. Вход умножителя 17 подключен к выходу фазовращателя. Выходы умножителей 16 и 17 подключены к входам смесителя 18, . выход которого соединен с вторым

10 входом коммутатора 13. Таким образом цепь, состоящая из управляемого фазовра цателя 15,.умножителей 16 и 17, смесителя 18 и коммутатора 13, образует схему, позволяющую производить

15 повторное измерение с умножением фазовых сдвигов.

Предлагаемый быстродействующий фазометр работает следующим образом..

Пусть на входы фазометра подают20 ся сигналы ()„„= 0 o(Lot idVJ; вх2 rag с" () 25,ãäå П ., >- амплитуда огибакицей радио1 сигналами ь — частота заполнения;

4Ч - разность фаэ между высокочастотными заполнениями

30, двух радиоимпульных сигналов;

U.э — опорный сигнал

U exg - измеряемый сигнал.

После ограничения измеряемый сигнал поступает на коммутатор, а опорЗ5 .ный - непосредственно на фазосдвигающие цепи.

Измерение разности фаз производится в два этапа. На .первом этапе коммутатор 13, управляемый блоком 12

40 управления, пропускает на входы фазосдвигающих- цепей 7 и 8 фазового детектора сигнал Цэк 2 непосредственно с выхода усилителя-ограничителя 2.

Фазовые детекторы 3 и 4, стоящие -пос45 1ле этих цепей, преобразуют радиоимпульсы, разность фаэ между которыми необходимо измерить, в видеоимпульсы .с .амплитудами, пропорциональными . М 4 а+сава где ЬУ измеряемая разность фаз, т.е. в квадратурные составлякщие. Сигналы с,.выходов фазо- . вых детекторов 3 и 4 поступают в блок 9 интерполяторов осуществляющий сложение видеоимпульсов (+sin49 н

55 . +цоэ аЧ ) с определенными весами.

В результате значения квадратурных составляющих преобразуются в позиционный код, однозначно связанный .с измеряемой разностью фаз соотношением

0 < = U s1ф n (Si и (МК - 4 q)) где N - номер резистивной цепочки1

oL " дискрет интерполяции.

Число единиц в позиционном коде

65 равно числу полных дискретов, соот1056071, i=@

1 — " =(o3! о ",ц= - «<, А,:.-(„), i-0

Ь! = D Зм сов (в1 n+dVn) .

360 "д

Составитель A. Старостина

Редактор A.Øèøêèíà Техред Т.Файта Корректор N.,Øàðîûè

Заказ 9293/36 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 ветствующих измеряемой разности фаз.; Число полных дискретов И кодируется в преобразователе 10 позиционного кода в двоичный код Й !, Полученный двоичный код через .логический блок 14 согласования разрядов записывается в Н старших разрядов выходного регистра 11 памяти.

Одновременно позиционный код с вы.хода блока 9 интерполяторов поступает на управляемый фазовращатель 15, где производится вычитание измеренного значения фазы, .равного целому числу дискретов Ы, из измеряемого значения

Код на выходе блока интерполяторов хранится все время измерения, для уточнения результата производится второй этап измерения — измерение умноженной разности фаз (Ю„з -й )n

Умножение сигнала производится в умножителе 16 с коэффициентом умноже!ния n . В результате на .выходе умножителя получается следующее значение сигнала

Для получения частоты сигнала, равной частоте при первом измерении„ необходимо умножить и частоту опорного сигнала на коэффициент (n-1) .

Получаем опорный сигнал евфия(и-1 )1 и производим преобразование частот в смесителе. С выхода смесителя. 18 сигнал рабочей частоты Е и умноженной в и раз фазы поступает .на коммутатор 13, который подключает входы фаэосдвигающих цепочек 7 и 8 к выходу смесителя 18. Далее процесс измерения аналогичен измерению на первом этапе. На выходе преобразова теля 10 кода получаем код второго этапа измерения фазы, который записывается в младшие разряды. На этом процесс измерения фазы заканчивается и результирук!щий код М считывает4 ся на выход.

Таким образом, на выходе регистра 11 памяти имеет код фазы

1 2п.с дискретом отсчета (, =—

360 220 откуда видно, что точность измерения фазы фазометра увеличилась в 2" раэ.

Для экспериментальной проверкй предлагаемого устройства в макет

6-разрядного .цифрового фазометра, построенного по известной. схеме, . вводят дополнительные узлы: фазовра. щатель, управляемый четырехразрядным позиционным кодом, умножитель частоты с коэффициентами умножения

3 и 4, смеситель, блок согласования разрядов и два дополнительных старших разряда регистра памяти выходного кода. В результате этого разрядность выходного кода возрастает до

n=8 что позволяет увеличить точность измерения фазометра в четыре раза.

При коэффициенте умножения где19 „ — дискрет Измерения на первом этапеу (ф.;-180 90р 45 и т.д., управляемый

40 фазовращатель можно исключить из схемы, так как включение фаэовращамеля приводит к сдвигу фаз кратному, 2!!. Таким образом схема еще более упрощается и выигрьы в объеме обору4 дования, по сравнению с известным устройством, значительно увеличивается.