Устройство для измерения сдвига фаз

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и является дополнительным к авт. св. № 1161894. Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига фаз измеряемого сигнала, имеющего нелинейные искажения относительно опорного сигнала. Устройство содержит ограничитель 1, генератор 2 опорного напряжения, формирователь 3 опорных импульсных-последовательностей , злементы И 4, 5, 6-1- 6-п, 7-1 - 7-п, блок 8 управления, суммирующие счетчики 9-1 - 9-п, 10- 1 - 10-п, 11, генератор 12 импульсов, вычислительный блок 13 и постоянный запоминающий блок 14,, Введение в устройство с5Т4матора 15 и генератора 16 позволяет при рациональном выборе количества интервалов, на которые разбивается период опорного сигнала, исключить погрешность, обусловленную нелинейными искажениями. Это позволяет усовершенствовать устройство для измерения сдвига фаз, основанное на ортогональной обработке органических сигналов. Кроме того, обеспечивается измерение сдвига фаз полигармонических сигналов, т.е. сигналов, имеющих большой уровень нелинейных искажений. 1 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (11 4 G 01 R 25/08

7 1" 1 Ул

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР по делАЧ изоБРетв ий и отнРытий (61) 1161894 (21) 3978812/24-?l (22) 19.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. Ф 11 (72) 3. В. Маграчев, П. И. Рябухин, С, В. Чепурных и М. К. Чмых (53) 621.317.373(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1161894, кл. G 01 R 25/08, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА

ФАЗ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и является дополнительным к авт. св. В 1161894.

Цель изобретения — повышение точности измерения сдвига фаэ измеряемого сигнала, имеющего нелинейные искажения относительно опорного сигнала.

Устройство содержит ограничитель 1, генератор 2 опорного напряжения, фор„,Я0„„1298 8 А 2 мирователь 3 опорных импульсных-последовательностей, элементы И 4, 5, 6-1б-п, 7-l — 7-п, блок 8 управления, суммирующие счетчики 9-1 - 9-п 101 — 10-п, 11, генератор 12 импульсов, вычислительный блок 13 и постоянный запоминающий блок 14. Введение в устройство сумматора 15 и генератора

l6 позволяет при рациональном выборе количества интервалов, на которые разбивается период опорного сигнала, исключить погрешность, обусловленную нелинейными искажениями. Это позволяет усовершенствовать устройство для измерения сдвига фаз, основанное на ортогональной обработке органических 3 сигналов. Кроме того, обеспечивается измерение сдвига фаз полигармонических сигналов, т.е. сигналов, имеющих большой уровень нелинейных искажений.

Ф

1 ил.

1298689

Изобретение относится к радиаиз-мерительной технике и может быть использовано для измерения сдвига фаз с повышенной точностью и помехоустойчивостью. 5

Цель изобретения — повышение точности измерения сдвига фаз измеряемого сигнала, имеющего нелинейные искажения, относительно опорного сиги ала.

На чертеже приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит ограничитель

1, генератор 2 опорного напряжения, формирователь 3 опорных импульсных последовательностей, логические элементы И 4, 5, б-l...,,б-п, 7-1.. .,7п и блок 8 управления, суммирующие счетчики 9-1, ..., 9-п 10-п, 11, генератор 12 импульсов, вьгчислительный блок 13, постоянный запоминающий блок 14, сумматор 15 и дополнительный генератор lá. Причем ограничитель 1 соединен с входами логических элементов И 4 и 5, генератор 2

25 опорного напряжения — с вторыми входами логических элементов И 4 и 5 и с входом формирователя 3 опорных импульсных последовательностей, выходи логического элемента И 4 соединены с входами логических элементов И 6=16-п выходы логического элемента И 5 соединены с входами логических эле.ментов И 7-1 — 7-п, логические элементы И 6-1 — 6-п и 7"1 — 7-п по дру- 35 гим входам соединены с выхоцами формирователя 3 опорных импульсных последовательностей, выходы логических элементов И 6-1 — б-п, 7-1 — 7-п соединены с входами счетчиков 9- l - 9и, 10-1 — 10-п блок 8 управления соединен со счетчиками 9-1 — 9-п, 10-1 — 10-п и счетчиком 11, другие входы которых соединены с генератором 12 импульсов, а выходы с вычислительным блоком 13, другой вьгход блока 8 управления соединен с вычислительным блоком 13 и постоянным запоминающим блоком 14, дополнительный генератор 16 соединен с сумматором 15, выход которого соединен с входом ограничителя 1.

Устройство работает следующим образом.

Входной измеряемый сигнал поступает через сумматор 15 на ограничитель 1, с выхода ограничителя снимаются ограниченные прямоугольные импульсы. Эти импульсы подаются на логические элементы И 4 и 5. Опорный сигнал формируется генератором 2 опорного напряжения, причем он формирует кнадратурные составляющие ограниченного опорного сигнала. Прямоугольные импульсы, соответствующие синусоицальной составляющей, поступают на логический элемент И 5, а импульсы, соотнетстнуюшие косинусоидальной составляющей, — :a логический элемент И 4. С выходов логических элементов И 4 и 5 снимаются дне последовательности прямоугольных импульсов, у которых логические единицы соответствуют промежуткам совпадений полярностей входных импульсов. импульсные последовательности с выхода логического элемента И 4 подаются на входы логических элементов

И 6-1 — б-п с ньгсода,логического элемента И 5 — на входы логических элементов И 7-l — 7-п. На другие входы логических элементов И 6-1

6-и и 7-1 — 7-п импульсные последовательности подаются с формирователя 3. Данные импульсные последовательности характеризуются следуюшим: период опорного сигнала разбивается на Р интервалон,. С привязкой и данным интервалом формируются симметричные прямоугольные импульсные по.ледовательности.

Сигналы с выходов логических элементов И 6-1 — б-п, 7-I — 7-п посту пают соответственно на управление счетчиков 9-1 — 9-п, 10-1 — 10-п, на счетные входы которых подаются счетные импульсы от генератора 12 импульсон. Счетчики 9-1 — 9-п, 10-1 — 10-п осуществляют подсчет числа импульсов, поступивших на вход в моменты действия на его управляющих входах импульсов с выходов логических элементов И 6-1 — б-п, I

7-1 — 7-п. Подсчет импульсов производится н течение ограниченного времени измерения, определяемого блоком

8 управления. По окончании измерения коды чисел счетчиков 9-1 — 9-п, 10-1l0-п и 11 поступают в вычислительный блок 13, где осуществляется центрирование и перемножение кодов чисел счетчиков 9-1 — 9-п, 10-1 — 10-п на коды чисел, формируемых постоянным запоминающим блоком l4, которые соответствуют значениям синуса и косинуса опорного сигнала и моменты, со1298689 а, Ц „,„= агсСр — р э а = а Cos(g +6,) а = а $1пЧ +бар (б) ответствующие серединам опорных импульсных последовательностей. Затем результаты перемножения суммируются, и рез )льтат измерения определяется по формуле

5 где а, аэ — суммы результатов перем- 10 ножения для косинусного и синусного каналов фазоизмерителя.

Для исключения влияния нелинейных искажений на результат измерения введены генератор 16 и сумматор 15, ко- 15 торый осуществляет линейное суммирование сигнала, формируемого генератором 16, и входного измеряемого сигнала. На выходе сумматора 15 действует аддитивная сумма 20

После ограничения ограничителем 1 адцитивной смеси (4) получится последовательность прямоугольных импульсов, модулированная по длительности, Средняя длительность импульсов определяется частотой сигнала у :

= 27/и. Длительность импульсов модулирована по закону S „(1), т.е. в спектре ограниченной по амплитуде смеси (3) содержится весь спектр входного сигнала (4).

Каналы фазоизмерителя с учетом вычислительных операций в вычислительном блоке 13 представляют линейный фильтр, частотная характеристика которого зависит от P. Составляющие а и 8 можно представить в виде с э

$(t) = s,„! t) + s, (t), (2) где Sz„(t) — входной измеряемый сигH BJI

S (t) — сигнал, формируемый ге25 нератором 16.

Сигнал, формируемый генератором

16, может быть шумовым или гармоническим. Для конкретности считают

$„(1) гармоническим;

$„() = UÄ Sin (а.Ь +У), (3) где П„,,я, у — соответственно амплитуда, частота и начальная фаза гармонического сигнала с выхода генератора 16.

Входной сигнал $8 (t), имеющий нелинейные искажения, мо;но записать

40

S,„„(t) = U $in (сп t +y) + и

+7 U $1П (14)01 +Ч;))

12 (4) 55 (5) Vî

13»m тr

45 где U Sin (iu,t+cp,) -гармоники входного сигнала, приводя-, щие к его искажению;

U --Sin (Q,t + p ) — полезная составляющая входного сигнала, фазу которого q нужно измерить.

Примем, что где а, — некоторый постоянный коэффициент;

Йс,Ьэ — величины, которые определяются гармониками сигнала с учетом фильтрующих свойств каналов фазоизмерителя.

hñ и о 5 определяющие погрешность фазоизмерителя вследствие нелинейных искажений, при заданном

Р не зависят от (P — 2) первых гармоник.

Предлагаемое техническое решение позволяет при рациональном выборе Р исключить погрешность, обусловленную нелинейными искажениями, что позволяет усовершенствовать устройство для измерения сдвига фаз, основанное на ортогональной обработке ограниченных сигналов, и обеспечить измерение сдвига фаз полигармонических сигналов, т.е, сигналов, имеющих большой уровень нелинейных искажений.

Формула из обретения

Устройство для измерения сдвига фаз по авт. св. И 1161894, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, снабжено сумматором и дополнительным генератором, причем первый вход сумматора соединен с входной клеммой измеряемого сигнала, второй — с выходом дополнительного генератора, а выход сумматора соединен с ограничителем.