Фазометрическое устройство

 

ФАЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО , содержащее последовательно соединенные опорный генератор, дискретный фазовращатель, делитель частоты, чувствительный элемент, основной реверсивный счетчик, дополнительный реверсивный счетчик и Дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами двух ключей, блок задержки , выход которого соединен, с установочныгл входом дополнительного реверсивного счетчика, а вход - с . входом импульсов сброса устройства и сигнальньи-1- входом второго ключа, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени измерения фазы, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй делитель частоты, блок формирования измерительных импульсов и блок усреднения , при этом управля Э1Дие входы дискретного фазовращателя соединены с вьоходами основного реверсивного счетчика, выход первого делитвг ля частоты подключен дополнительно к сигнальному входу блока формирования измерительных импульсов и через первый ключ к установочному входу второго делителя частоты, вход которого соединен с выходом опорного (Л генератора, ai выход второго ключа соединен со стартовым входом блока формирования измерительных импульсов .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3(5 ), 6 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕИНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3410204/18-21 (22) 19.03 ° 82 (46) 30 ° 12 ° 83. 3щл. Р 48 (72) И.Г. Фрумкин и Е .Н. Червинский (53) 621.317.77(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 533879, кл. G 01 R 25/00, 1976..

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 0 2976403/18-21, кл. G 01 R 25/00, 1981. (54) (57) ФАЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержацее последовательно соединенные опорный генератор, дискретный фазоврацатель, делитель частоты, чувствительный элемент, основной реверсивный счетчик, дополнительный реверсивный счетчик и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами двух ключей, блок задержки, выход которого соединен с установочным входом дополнительного реверсивного счетчика, а вход — c .

ÄÄSUÄÄ 4225 А входом импульсов сброса устройства и сигнальным входом второго ключа, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с цельЮ сокращения времени измерения фазы, в него дополнительно введены последовательно соединенные второй делитель частоты, блок формирования измерительных импульсов и- блок усреднения, при этом управлжмдие входы дискретного фазоврацателя соединены с выходами основного реверсивного счетчика, выход первого делите ля частоты подключен дополнительно к сигнальному входу блока формирования измерительных импульсов и через первый ключ к установочному входу второго делителя частоты, вход ко- си

Я торого соединен с выходом опорного генератора, а выход второго ключа соединен со стартовым входом блока формирования измерительнык импуль- С сов.

1064225

Изобретение относится к технике измерения фазы радиосигналов и может быть использовано в аппаратуре систем навигации и единого времени.

Известно фазометрическое устройство, содержащее усилитель-ограничитель, фазовый детектор, три элемента знака, реверсивный счетчик, блок переменного коррекционного эффекта, дискретный фаэовращатель, опорный генератор, делитель частоты, форми- 10 рователь вспомогатЕльных стробов и блок управляемой задержки 513.

Недостаток фазометрического устройства состоит в том, что его постоянная времени не может уменьшает - 15 ся при увеличении фазового рассогласования после первоначальной отработки опорной шкалы. Действительно,, если в процессе отработки фазового рассогласования величина ступени сдвига опорной шкалы уменьшилась, то при внезапном увеличении рассогласования (иэ-эа изменения фазы сигнала или сбоя в фазометрическом устройстве) дальнейшая отработка будет производиться с той же малой величиной ступени сдвига (большой постоянной времени).

Таким образом, в процессе работы устройство утрачивает признаки изме.рителя с переменной полосой нропускания, что приводит к увеличению среднего времени измерения при возрастании числа скачков фазы сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является фазометрическое устройство, содержащее чувствительный элемент, реверсивный счетчик, блок переменно-. го коррекционйого эффекта, дополнительный реверсивный счетчик, дискретный фаэовращатель, опорный гене- 40 ратор, делитель частоты, дешифратор,,ключи, блок задержки, вход импульса сброса, отсчетный блок, в котором опорный генератор, дискретный фаэовращатель, делитель частоты, чувст- 45 вительный элемент, основной реверсив, иый счетчик, дополнительный реверсивный счетчик и дешифратор соединены последовательно, к дешифратору подключены ключи, соединенйые через 50 блОк. переменного коррекционнОго Эффекта с дискретным фазовращателем, а блок задержки соединен с дополнительным реверсивным счетчиком и входом импУльсов сброса устройства E2)К недостаткам известного устройства относится большое время измерения.

Цель изобретения. — сокращение времени измерения фазы сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее пос ледовательно соединенные опорный генератор, дискретный фазовращатель, делитель частоты, чувствительный элемент, основной реверсивный счет. чик, дополнительный реверсивный счетчик и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входами двух ключей, блок задержки, выход которого соединен с установочным входом дополнительного реверсивного счетчика, а вход — с входом импуль" сов сбрбса устройства и сигнальным входом второго ключа, дополнительно введены последовательно соединенные второй делитель частоты, блок формирования измерительных импульсов и блок усреднения, при этом управляющие входы дискретного фаэовращателя соединены с выходами основного реверсивного счетчика, выход первого делителя частоты подключен дополнительно к сигнальному входу блока формирования измерительных импульсов и через первый ключ к-установочному входу второго делителя частоты, вход которого соединен с выходом опорного генератора, а выход второго ключа соединен со стартовым входом блока формирования измерительных импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема фаэометрического устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 вариант реализации блока формирования измерительных импульсов.

Фаэометрическое устройство содержит чувствительный элемент 1, основной реверсивный счетчик 2, дополнительный реверсивный счетчик 3, дискретный фаэовращатель 4, опорный генератор 5, первый делитель 6 частоты, дешифратор 7, ключи 8-1 и 8-2 блок 9 задержки, имеющий вход 10, импульсов сброса, второй делитель 11 частоты, блок 12 формирования измерительных импульсов и блок.13 усреднения.

Выходы чувствительного элемента 1 соединены с суммирукщим и вычитающим входами реверсивного счетчика 2, выходы которого подключены к соответствующим входам дополнительного реверсивного счетчика 3 и управляющим входам дискретного фазовращателя 4. Сигнальный вход дискретного фазовращателя 4 подключен к выходу опорного генератора 5, а выход — к первому — делителю 6 частоты. Потенциальные выходы разрядов дополнительного реверсивного счетчика 3 подключены к дешифратору 7, выходы которого соединены с управляющими входами ключей 8-1 и 8=2. Установочный вход реверсивного счетчика 3 подключен к выходу блока 9 задержки, вход которого соединен с входом 10 импульсов бброса и сигнальным входом ключа 8-"2. Выход опорного генератора 5 подключен также к входу второго делителя 11 частоты, установочный вход которого соединен с выходом ключа

8-1, а выход - с импульсным входом блока 12 формирования измерительных

1064225

3 4 импульсов. Сигнальный вход послед- между сигнал сиг алами. На первом этапе аличии расаогласования между него соединен с выходом первого де- при наличии лителя б частоты, входом опорного сигналами пульсов на одном из входов дополсигнала чувствительного. элемента 1 . - импульс в н лами среднее число управляющих и сигнальным входом ключа 8-1, а стартовый вход - с выхбдом-ключа 5 значительно йе выша нительного. реверсивного счетчика 3 входу блок 13 с н ход лоха подключен к сов, поступающих на второй вход этоИзме е ду q, усреднения. . го же счетчика. Разность импу р ние фазы с помощью пред- . накопленная в счетчике 3 и концу с н . льсов, лагаемого устройства осуществляется интервала между обнулякщими имп льр ом этапе проис- !О сами, превышает пороговое значение, ходит отработка начального рассогла- и на управляющие входы ключей 8-1

:сования принимаемого и опорного сиг- и 8-2 поступ и - поступают с выходов дешифрасоответственно высокий и низналов с использованием широкополос- тора 7 соответ ного компенсационного фазометра, кий потенциал Вы и потенциалы. Высокий потенциал включающего элемент 1, счетчик 2,, 15 отпирает к 8-1 рает ключ —, а низкий потенфазовращатель 4, генератор 5 и дели» .циал запирает ключ 8"-2. .тель б. На втором этапе производит- . Подстраиваемый опорный сигнал с ся непосредственно измерение поло- . выхода дел т б а делителя частоты проходит жения флуктуирующего фронта опор- через открытый к 8-1 ного сиги а ткрыты ключ — на установочнала, фаза которого после. 20 ный вход второго делителя 11 частопервого этапа измерений связана с ты На .счетный в а счетн вход этого же дели,фазой принимаемого сигнала, относи- теля поступает с пает сигнал с генератора,5. ителя образуются тельно стартового импульса. В качест- На выходе делит 11 б, ве последнего выбран импульс сбро-, вспомогательные импульсы, частота

nocxó àêùè ea axw 10. - 5 следования. которых равна частоте устройство работает следующим, опорного сигнала с делите б У— . образом. ителя . с тановка делителя 11 происходит там, что вспомогательные

Принимаемый и опорный сигналы пос- ким образом чт

ы сдвинуты относительно фронтупаит на входы чувствительного эле- импульсы сдвин мента 1, где сравниваются их фазы.,тов опорного сигнала на полпериода. ри изменении фазы опорного сигнаПо результатам сравнения на первом З0 при изменении фа и втором выходах элемента. 1 формиру- ла в процессе автопо стройк дст ки .укар у ьсов, поступающих занный сдвиг поддерживается неизна суммирукйдий и вычитающий входы . меннь1м с точностью до периода часреверсивного счетчика р го счетчика 2..тоты опорного генератора 5 за счет

С выходов счетчика 2 импульсы.,пас-35 установки делителя 11. тупают на управляющие входы дискрет- Импульсы сброса с входа 10, сленого Фазоваращателя 4. Под действи- .. дующие с частотой, численно равной ем управляющих импульсов происходит.. полосе пропускания компенсационносдвиг опорного сигнала, формируемо- го Фазометра (с периодом, определяго из частоты опорного генератора 5 40 емым постоянной времени фазометра), делителем б. Направление сдвига оп- поступают на сигнальный вход ключа ределяется входом фазовращателя 4, на 8-2 непосредственно перед обнуленикоторый поступают управлякщие импуль- ем реверсивного счетчика 3. В процессы. Эффективная полоса пропускания се отработки фазометра импульсы компенсационного фазометра,;образо» 45 сброса через закрытый ключ 8-2 не .ванного элементом 1, счетчиком 2,. проходят и на старт и б артовы вход блока . фазовращателем 4, генератором 5 и 12 не воздействуют. делителем 6, выбрана достаточно На вторил этапе, после отработки широкой, что обеспечивает быструю начального рассогласования и флук.отр тку начального рассогласования: 0 туацнях опорного сигнала около средпринимаемого и опорного сигналов. : него положения, на вход реверсивного

При этом из-за шумов на входе. уст . . счетчика 3 поступает на интервале ройства величина флуктуаций опорно .. между обнулениями примерно равное го сигнала происходит в пределах, : число импульсов. Превышения порога превышающих заданную ошибку измере-, в счетчике 3 не происходит и к ния фазы.

55 моменту прихода импульса сброса на

Ф

С выходов реверсивного счетчика 2 управляющие входы ключей 8-1 и 8-2 управляющие импульсы поступают так-. . с выходов дешифратора 7 поступают же на входы дополнительного реверсив- низкий и высокий потенциалы соответ- .. ного счетчика 3. Обнуление счетчика . ственно, при этом ключ 8-1 закрыва3 производится импульсами сброса с 60 ется, а ключ 8-2 открывается. Опорвхода 10 устройства, прошедшими . ный сигнал с делителя 6 частоты чеблок 9 задержки. Емкость счетчика 3 рез закрытый ключ 8-1 не проходит выбирают так, чтобы на интервале . . и установка второго делителя 11 часмежду импульсами Сброса он не пере . тоти теперь не производится. Положе-полнялся при любых рассогласованиях не вспомогательных импульсов на

1064225

25 вьйоде делителя 11 задано его последней установкой. В результате, вспомогательные импульсы сдвинуты относительно среднего положения фронтов опорного сигнала на полпериода с точностью, определяемой отклонением

5 опорного сигнала от среднего положения в момент запирания ключа 8-1. .Работа устройства на втором этапе поясняется с помощью временных диаграмм (фиг. 2). Импульсы сброса 10 с входа 10 устройства (фиг. 2а) через открытый ключ 8-2 проходят на стартовый вход блока 12, на выходе которого формируются измерительные импульсы (фиг. 2г). На сигнальный 15 вход блока 12 с делителя б частоты поступает опорный сигнал (фиг. 2б), флуктуирующий вокруг среднего значения, определяемого фазой принимае МОГО сиГнала» На импульсный ВхОд 20 блока 12 подаются вспомогательные импульсы с делителя 11 (фиг. 2в), сдвинутые относительно среднего поло>кения фронтов опорного сигнала на величину, близкую к половине периода. Окончание формирования измерительного импульса в момент появления фронта опорного сигнала на сигнальном входе блока 12 происходит при условии, что между импульсом сброса (фиг. 2а) и фронтом опорного сигнала (фиг. 2б ) на иглпульсный вход блока 12 пришел вспомогательный импульс (фиг. 2в ) . Импульс сброса, вспомогательный импульс и фронт опорного сигнала поступают на входы блока 12 поочередно. Длительнрсть измерительного импульса раВна t1.

При йахождении фронта флуктуирующего опорного сигнала между импуль40 сом сброса и вспомогательным импульсом окончание измерительного импульса совпадает с Моментом появления следующего фронта опорного сигнала, при этом длительность измерительно- 45 го импульса равна t2o

Поскольку опорный сигнал синхронизирован в среднем с принимаемым сигналом, длительности измерительных импульсов несут информацию об ц) измеряемой фазе. После .накопления и усреднения результатов измерений в блоке 13 временной сдвиг t среднего положения фронта опорного сигнала относительно импульса сбро- 55 са определяют выражением и (1) и

I где и — число независимых измерений, выполненных через интер-

1 вал корреляции.

При этом среднеквадратическая оыибка определения t в ï раз меньше той же величины, характеризующей флуктуации опорного сигнала вокруг средней фазы принятого сигнала.

Формула (1) дает несмещенную оценку среднего сдвига опорного сигнала относительно импульса сброса при условии, что формирование измерительных импульсов в блоке 12 происходит описанным выше способом. Бсли же срез измерительного импульса формировать ближайшим после импульса сброса фронтом опорного сигнала, то это приведет к больыим оыибкам измерения в случаях, когда величина измеряемого сдвига близка к нулю и фронт опорного сигнала флуктуирует вокруг стартового импульса (импульса сброса).

В варианте реализации блока 12 формирования измерительных импуль" сов (фиг. 3), состоящего из двух триггеров 14 и 15, ключа 16 и элемента 17 совпадения, до появления импульса сброса на стартовом входе триггеры 14 и 15 находятся в .нулевом состоянии. Импульсом сброса триггер 14 переводится в единичное состояние, и высокий потенциал с триггера 14, поступающий на управляющий вход ключа 16 и элеглент

17 совпадения, разрешает прохождение ближайшего вспомогательного им.пульса, поступающего на иглпульсный вход, через ключ 16. Импульс с выхода ключа 16 устанавливает триггер

15 в единичное состояние, при этом на второй вход элемента 17 совпадения также подается высокий потенциал. В момент поступления фронта опорного сигнала на сигнальный вход на выходе элемента 17 совпадения формируется перепад, устанавливающий триггеры 14 и .5 в исходное нулевое состояние, и на выходе блока 12 фор глируется измерительный импульс.

Из описания работы устройства видно, что в процессе измерения отсутствуют длительные этапы отработки

» рассогласования. при большой постоянной времени фазометра. Информация о фазе сигнала, полученная после быстрой отработки начального рассоrласования с малой постоянной времени, используется на втором этапе для непосредственного измерения фазы сигнала с заданной точностью. Для этого производится усреднение положений флуктуирующих фронтов опорного сигнала, что позволяет определить фазу сигнала за минимальное, потенциальнб достижимое для второго этапа время измерения.

При соотношении сигнал/шум 1 (по.мощности) в полосе 10 Гц на вхо,де устройства, точности измерения

1 8 и начальногл рассогласовании

d между сигналами 180, предлагаемое

8 фазометрическое устройство позволяет. измерения потребуется 200 с, а в нолучить измерение через 65 с, тог-, компенсационном фазометре с неизмен.да как в известном устройстве для <ной узкой полосой пропускания ЗОО с.

I выход

Pui. 3

Составител ь H . Агеева

Редактор Лежнина Техред Ж. Кастелевич Корректор Г. Решет ник

Заказ 10526/47 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4