Способ измерения сдвига фаз

 

Изобретение может быть использовано при измерении сдвига фаз гармонических сигналов в присутствии шумовых помех. Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига (Ьаз за счет усреднения сигнала при промежуточных преобразованиях и исключения вычислительных операций с заменой их непосредственным измерением сдвига фаз. Способ реализован в устройстве, содержащем смесители 1,2, 11-14, управляемый генератор (Г) 3, блок 4 фазовой автоподстройки частоты, опорный Г 5, фазовращатель 6, фазовые детекторы 7-10, фильтры 15-18, сумматоры 19, 20 и фазометр 21. Перемножают каждый из двух исследуемых сигналов с копией сигнала непосредственно и с копией сигнала , сдвинутой на 90 , интегрируют результаты перемножения, перемножают полученные после интегрирования сигналы с копией сигнала и с копией, сдвинутой на 90 соответственно, интегрируют, попарно суммируют и измеряют фазовый сдвиг полученных синусоидальных сигналов. 1 ил. С € (Л 00 4 ОО 4i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5 4 G 01 R 25/00

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4080682/24-21 (22) 23.06.86 (46) 30. 10.87. Бюл. N 40 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.П. Бабах, А.И. Ванюрихин и Г.П. Здольник (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 174711, кл. G 01 R 25/00, 1965.

Авторское свидетельство СССР

Ф 459741, кл. G 01 R 25/00, 1975. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ (57) Изобретение может быть использовано при измерении сдвига фаз гармонических сигналов в присутствии шумовых помех. Цель изобретения повышение точности измерения сдвига фаз за счет усреднения сигнала при промежуточных преобразованиях и исключения вычислительных операций с заменой их непосредственным измерением сдвига фаэ. Способ реализован в устройстве, содержащем смесители

1,2, 11-14, управляемый генератор (Г) 3, блок 4 фаэовой автоподстройки частоты, опорный Г 5, фаэовращатель 6, фазовые детекторы 7-10, фильтры 15-18, сумматоры 19, 20 и фаэометр 21. Перемножают каждый из двух исследуемых сигналов с копией сигнала непосредственно и с копией сигнао ла, сдвинутой на 90, интегрируют результаты перемножения, перемножают полученные после интегрирования сигналы с копией сигнала и с копией, о сдвинутой на 90 соответственно, интегрируют, попарно суммируют и измеряют фазовый сдвиг полученных синусоидальных сигналов, 1 ил, 1

134874

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано при измерении сдвигов фаэ гармонических сигналов в присут6 ствии шумовых помех.

Цель изобретения — повышение точности измерения сдвига фаз эа счет усреднения сигнала при промежуточных преобразованиях и исключения вычислительных операций с заменой их непосредственным измерением сдвига фаз °

На чертеже представлена структурная схема устройства, с помощью кото- !5 рого осуществляют предлагаемый способ.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 смесители, управляемый генератор 3, блок 4 фазовой автоподстройки 20 частоты (ФАПЧ), опорный генератор 5, фазовращатель 6, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 фаэовые детекторы, третий 11> четвертый 12, пятый 1

13, шестой 14 смесители, первый 15 второй 16, третий 17, четвертый 18 фильтры, первый 19 и второй 20 сумматоры и фазометр 21, при этом входы устройства соединены с первыми входами первого 1 и второго 2 смесителей, 30 выходы которых соответственно соединены с попарно объединенными первыми входами первого 7 и второго 8, а также третьего 9 и четвертого 10 фазовых детекторов, кроме того выход первого смесителя дополнительно через последовательно включенные блок 4 фазовой автоподстройки частоты и управляемый генератор 3 соединен с вторыми входами первого и второго смеси- 40 телей, Выход первого фазового детектора 7 через последовательно соединенные третий смеситель 11 и первый фильтр 15 соединен с первым входом первого сумматора 19, выход которого 45 соединен с первым входом фазометра

21, Выход второго фазового детектора через последовательно соединенные четвертый смеситель 12 и второй фильтр 16 соединен с вторым входом первого сумматора 19. Выход третьего фазового детектора 9 через последовательно соединенные пятый смеситель

13 и третий фильтр 17 соединен с первым входом второго сумматора 20, выход которого соединен с вторым входом фаэометра 21, Выход четвертого фазового детектора 10 через последовательно соединенные шестой смеси7 г тел;ь 14 и четвертый фильтр 18 соединен с вторым входом второго сумматора 20. Выход опорного генератора 5 соединен непосредственно с вторыми входами блока 4 фаэовой автоподстройки частоты, второго 8, третьего 9 фазовых детекторов, четвертого 12 и пятого 13 смесителей, а через фазовращатель 5 — с вторыми входами первого 7, четвертого 10 фазовых детекторов и третьего 11, шестого 14 смесит»лей.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, поступаю9 на смесители 1 и 2, на вторые входы которых подается сигнал с выхода подстраиваемого генератора 3.

Копия сигнала промежуточной частоты, который образуется на выходах смесителей 1 и 2, формируется с помощью блока 4 ФАПЧ. Генератором копии сигнала в этом случае является генератор

5 опорного сигнала, так как он независим и может быть выполнен с достаточно большим отношением сигнал/шум> а промежуточная частота на выходе смесителей 1 и 2 подстраивается к

f с помощью блока 4 ФАПЧ и подстраиап ваемого генератора 3. Выбором параметров ФАПЧ осуществляют оптимальную фил:.трацию входных сигналов. Сигналы промежуточной частоты с выходов смесит»лей 1 и 2 подаются на соответствующи» фазовые детекторы 7,8 и 9,10 в каждом канале, При этом сигнал с выхода генератора 5 опорного сигнала поступает на фазовые детекторы 8 и 9 в к,каждом канале непосредственно, а на фазовые детекторы 7 и 10 — со

0 о сдвигом в 90 . Сдвиг на 90 может осуществляться с большей точностью, так как оптимальное измерение производится на низкой фиксированной частоте.

Выхздные сигналы фазовых детекторов

8 и 9 перемножаются в смесителях

12 и 13 с опорным сигналом, а в смесит лях 11 и 14 выходные сигналы фазовых детекторов 7 и 10 перемножаются

0 с опорным сигналом, сдвинутым на 90

Полученные сигналы попарно суммируются в сумматорах 19 и 20, на выходе которых имеем

9Ы>>9U)COS(Ran t Ч )>

3 >>у„ о 13 соя ((ооой ) >

13487 где 1 arctg — — —— лбы» (1

661» 7 оптимальная оценка фазы входного сигна5 ла V, (t)

П вы»»-соэ 1»

U ÄÄ Äsiny„. в

Ф U (6 arctg — "- U6û1 10 оптималь

Формула изобретения ная оценка фазы ВхОд ного сигнала U (t), 15

Пвы»1еъ сов ср» э

6Ь1»6

25

Составитель Л.Шубин

Техред М.Ходанич

Редактор Ю.Середа

Корректор М.Демчик

Заказ 5185/44

Тираж 723 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

С помощью простейшего фазометра

21 определяется оптимальная оценка искомого сдвига фаэ 4< ф, — ф .

Таким образом, введенные операции повторного перемножения с копией сигнала и копией, сдвинутой на 90, и интегрирования, суммирования и простейшего определения сдвига фаз, позволяет упростить измерительные

47

4 операции, избавившись от необходимости деления и вычисления функции

Arctg, а также повысить точность измерения за счет усреднения (интегрирования) в промежуточных преобразованиях, что позволяет практически избавиться от влияния шумов на результат измерения по предлагаемому способу.

Способ измерения сдвига фаз путем параллельного перемножения каждого из двух исследуемых сигналов с копией сигнала непосредственно и с копией о сигнала, сдвинутой на 90, и интегрирования результатов перемножения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, перемножают полученные после интегрирования сигналы с копией сигнала о и с копией, сдвинутой на 90 соответственно, затем интегрируют, попарно суммируют и измеряют фазовый сдвиг полученных синусоидальных сигналов.