Устройство измерения разности фаз

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей измерения разности фаз. Устройство содержит вычислители 9 и 10 отношений и разности фаз. Введение параметрических избирательньк фильтров 1 и 2, преобразователя 3 спектра, умножителя 4, сумматоров 5 и 6 и амплитудных детекторов 7 и 8 позволяет осуществить частотную избирательность входного сигнала без дополнительных его преобразований . Кроме того, при работе устройства отпадает необходимость в использовании фазосдвигающей цепочки. 4 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (51)4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ИА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3933114/24-21 ((22) 23.07.85 (46) 07.06..87. Вюл. N- 21 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) О.П.Германович, О.С.Голод, И.Ф.Кацан, Д.Д.Плахов, Е.С.Прусс и Э.И.Тер-Сааков (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 767664, кл. G 01 R 25/08, 1978

Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах./Под ред. Ю.А.Казарикова. N. Советское радио, 1975, с. 237 — 239.

„„SU„„1315914. (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ

ФАЗ (57) Изобретение относится к радио- . измерительной технике. Цель изобре-. тения — расширение функциональных воэможностей измерения разности фаз.

Устройство содержит вычислители 9 и

10 отношений и разности фаз. Введение параметрических избирательных фильтров 1 и 2, преобразователя 3 спектра, умножителя 4, сумматоров

5 и .6 и амплитудных детекторов 7 и 8 позволяет осуществить частотную избирательность входного сигнала без дополнительных его преобразований. Кроме того при работе устрой- с

Э

Я ства отпадает необходимость в использовании фаэосдвигающей цепочки.

4 ил.

С где Л = et

zp,,(л) собственная функция дифференциального оператора L, сопряженного оператору описывающему параметрический фильтр; собственная функция оператора L; собственное знаУ (Л) х., чение, соответствующее Ур1, являющееся минит„

55 (иом !Ьь7„ -- YР„(Л) U „,(7(р, о (Л+ q) (2) 1 13159

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения разности фаз приходящих сигналов при малом отношении — шум в широком диапазоне частот.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей измерения разности фаз за счет осуществления частотной избирательности входного 10 сигнала без дополнительных его преобразований.

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — диаграмма устойчивости параметрического фильтра, на фиг. 3 — параметрический фильтр; на фиг. 4 — преобразователь спектра.

Устройство содержит первый 1 и вто-рой 2 параметрические избирательные фильтры, входы которых объединены и подключены к источнику сигнала

U77 преобразователь 3 спектра,на вход которого подается источник

Опорного сигнала U 77)(g а выход

25 динен с умножителем 4, первый и второй выходы умножителя 4 соответственно соединены через сумматоры 5 и 6 с вторыми входами параметрических избирательных фильтров 1 и 2. 30

Выходы первого и второго параметрических фильтров соответственно через первый 7 и второй 8 амплитудные детекторы соединены с соответствующими входами вычислителя 9 отноше.ний, выход которого соединен с.вычислителем 10 разности фаз.Управляющие входы сумматоров 5 и 6 соединены с датчиками постоянных напряжений U u U а второй вход умно- 40

01 оа> жителя 4 — с датчиком весовых коэффициентов К.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал подается на 45 сигнальные входы параметрических избирательных фильтров 1 и 2, которые настроены в резонанс соответственно на первую и вторую квадратурные составляющие. Настройка в резо- 50 нанс осуществляется с помощью постоянного напряжения Uz, установкой которого в процессе настройки обеспечивается резонанс фильтра либо на первую (U о, ), либо на вторую (Б О ) квадратурные составляющие (фиг. 2).

Опорный сигнал подается на вход преобразователя 3 спектра, который

14 2 формирует управляющее напряжение

U >„> (t). Последнее домножается в умножителе 4 «а постоянный множитель

К, суммируется с постоянным напряжением в сумматорах 5 и 6 и подается на управляющие входы параметрических фильтров 1 и 2. Величина К и функция — напряжение U>« (t) вычисляются при проектировании параметрического фильтра по заданной амплитудно-фазовой характеристике его.

В результате на выходе первого параметрического фильтра 1 напряжение определяется первой квадратурной составляющей и равно

TTH

Нных „ P 1 о х(Л + V) Z (Л) сЛЛ, мальным по модулю собственным значением оператора L; фазовый сдвиг между входными сигналами, опорным и измеряемым;

T — период опорного сигнала.

Аналогичное напряжение на выходе второго параметрического фильтра 2 определяется второй квадратурной составляющей и равно

13159

Отличие собственных функций Y, y

7(Я) H Y р (Л) QT синУса H KocH— нуса соответственно может быть при необхоДимости сделано незначительным путем соответствующего выбора режимов фильтров. Напряжение на выходе параметрических избирательных фильтров 1 и 2 — суть квадратурные составляющие измеряемого входного сигнала. Получение квадратурных сос- 10 тавляющих раздельно в каждом канале таким способом не требует применения фаэосдвигающего блока, являющегося одним иэ основных источников ошибок при измерении фазы. 15

Присутствие в формулах (1) и (2) сомножителей

Тн вх (Л+ (/) . Я к 20 р к(л) d37 определяет у параметрических избирательных фильтров наличие ярко выраженных фильтрующих свойств. По этой причине отношение сигнал — шум на выходе параметрических фильтров выше, чем на выходе перемножителя в известных устройствах, что приводит 30 к уменьшению дисперсии ошибки измерения фазы.

Рассмотрим пример реализации пред. лагаемого устройства.

Преобразователь спектра состоит 35 из последовательно включенных амплитудного ограничителя и согласованного фильтра, предназначен для формирования напряжения, управления из опорного входного сигнала и рабо" 40 тает следующим образом.

Опорный сигнал поступает на вход амплитудного ограничителя, который формирует линейчатый спектр. С выхода амплитудного ограничителя сигнал поступает на вход согласованного фильтра, выделяющего напряжение управления U„„ (t). Требуемая форма напряжения управления Uypp (t) pic» считывается при проектировании параметрического фильтра по заданной амплитудно-фазовой характеристике его. Согласованный фильтр проектируется по заданному напряжению управления Пчлр(t) °

Принципиальная схема параметрического фильтра представляет собой пример его схемной реализации (фиг. 3) .

14 4

Параметрический фильтр содержит два инвертирующих интегратора 11 и 12, инвертор 13 и аналоговый перемножитель 1.4 сигналов, имитирующий измеряемое сопротивление.

Принципиальная схема преобразователя представляет собой пример его схемной реализации (фиг. 4).Принципиальная схема (фиг. 4) содержит усилитель-ограничитель 15 и фильтр 16 нижних частот.

Благодаря тому, что предлагаемое устройство содержит в каждом квадратурном канале параметрический фильтр, вход которого подключен к источнику измеряемого сигнала, а управляемые входы указанных фильтров через последовательно включенные преобразователь спектра, умножитель и сумматоры подключены к источнику опорного сигнала, причем вторые входы умножителей связаны с выходом датчика весовых коэффициентов, а вторые входы сумматоров — с выходом датчика управляющих постоянных напряжений,необходимость в использовании фазосдвигающей цепочки отпадает и потому ,точность измерений повышается.

Вид амплитудно-фаэовой характеристики предлагаемого устройства может варьироваться в широких пределах путем соответствующего выбора форм управляющего сигнала U yap (t), получаемого на выходе преобразователя спектра, а также за счет изменения величины коэффициента К. г

Таким образом, использование предлагаемого устройства измерения разности фаз сигналов обеспечивает по сравнению с существующими устройствами существенное расширение функциональной возможности при определении сдвига фаз сигналов и повышает точность измерения.

Формула изобретения

Устройство для измерения разности фаз, содержащее вычислитель отношений, выход которого соединен с входом вычислителя разности фаз,о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены два амплитудных детектора, преобразователь спектра, умножитель, два сумматора и два параметрических избирательных фильтра, входы которых объединены и соединены с входом устройства, а вы31591ч динен с первыми входами первого и второго сумматоров, управляющие входы которых соединены с датчиком постоянных напряжений, выходы которых соответственно соединены с управляющими входами первого и второго параметрических избирательных фильтров.

1 1 (/

Оо1 ggg

Фиг. Р

1 5 1 ходы соответственно через первый и второй амплитудные детекторы соединены с входами вычислителя отношений, второй вход устройства через преобразователь спектра соединен с первым входом умножителя, второй вход которого подключен к датчику весовых коэффициентов, а выход соеГраница зоны. динамической неустой чибости . реального устройст Ва аница зоны динамической истой чибости. при

cgrncm6uu по пи

1315914

Составитель И.Шубин

Техред М.Ходанич Корректор Е.Рошко

Редактор И.Шулла

Заказ 2356/48 .. Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4