Измеритель фазы сигналов

 

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и позволит повысить точность измерения фазы сигнала при наличии помех. Измеритель фазы сигналов содержит перемножители 1 и 3, интеграторы 2 и 5, вычислитель 6 отношения, вычислитель 7 тригонометт рической функции arctg, генератор 8 копии сигнала, фазовращатель 9 на 90 и генератор 16 пилообразного напряжения . Введение перемножителей 10 и 12, интеграторов 11 и 14, сумматора 13 и аттенюатора 15 уменьшает чувствительность устройства к помехам, частоть которых отличаются от частоты исследуемого сигнала на величину, большую обратной величине времени интегрирования. При этом выигрыш в уменьшении погрешности увеличивается , с ростом отклонения частоты от исследуемой в (Я-СО)Т/6 раз. 1 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 68803 А1 (1) 4 С 01 R 25/00

13 „, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

fiick», i

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4092578/24-21 (22) 26.05.86 (46) 23.01 88. Вюл, У 3 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) С.И.Богомолов и В.M.Íîâèê (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1040432, кл. G 01 R 25/00, 1982.

Куликов Е.И. и др. Оценка параметров сигналов на фоне помех, — M.:

Советское радио, 1978, с. 296. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ СИГНАЛОВ (57) Изобретение относится к фаэоизмерительной технике и позволит повысить точность измерения фазы сигнала при наличии помех. Измеритель фазы сигналов содержит перемножители 1 и

3, интеграторы 2 и 5, вычислитель 6 отношения, вычислитель 7 тригономет.т рической функции arctg, генератор 8 копии сигнала, фазовращатель 9 на 90 и генератор 16 пилообразного напряжения. Введение перемножителей 1О и 12, интеграторов 11 и 14, сумматора 13 и аттенюатора 15 уменьшает чувствительность устройства к помехам, частоть1 которых отличаются от частоты исследуемого сигнала на величину, болыпую обратной величине времени интегрирования. При этом выигрьпп в уменьшении погрешности увеличивается, Я с ростом отклонения частоты от иссле-!!уемой в (!! — !р)т/6 раз. 1 нл. (/) 1 368803

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано в радиотехнике при измерении фазы сигналов в присутствии помех.

Цель изобретения — повышение точности измерения фазы сигнала при наличии помех за счет уменьшения чувствительности устройства к помехам. 10

На чертеже представлена структурная схема измерителя фазы сигналов.

Измеритель содержит подключенные по входу устройства последовательно соединенные перемножитель 1, интегра- 11тор 2, перемножитель 3, сумматор 4, интегратор 5, вычислитель 6 отношения H s t nc HTcnb 7 TpHIOHOMp-трической функции arctg, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные генератор 8 копии сигнала, фазовращатель 9 о на 90, перемножитель 10 и интеграторр 1 1, пе реми ожит ель 1 2, суммато р

13, интегратор 14, аттенюатор 15, 25

V$siп(2юс — 9 ) — sinЧ

42Т выход которого подключен к второму входу вычислителя 6 отношения, и генератор

16 пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам перемножителей 3 и 12, второй вход 30 сумматора 4 подключен к выходу интегратора 2, второй вход сумматора 13 к выходу интегратора 11, а второй вход перемножителя 10 — к входу измерителя. 35

Измеритель работает следующим образом.

На вход устройства поступает сигнал, фазу которого С необходимо определить. С выхода генератора копии 40 сигналов на второй вход перемножителя 1 поступает сигнал cos cD t, а на второй вход перемножителя 10 через о фаэовращатель 9 на 90 поступает сигнал sin (d t . .Входные сигна пi

U(t) = V со, (сэt-q) — гармонический, V(t) = Vcos(Zt-ф — помехи. Указанные сигналы с пером сожителей 1 и 10 поступают nа интеграторы 2 и 11 соответственно. Напряжения на выходах интеграторов 2 и 11 равны соответственно

U (t)=- (Н сов(ис-ф +

2 Т1

О

Ut cos(p

+7 сон (Q с - ) | соэи7с1с= — — ---- — +

2Т 55

V sin ((Я- 2) +4 )+ sin@)

2Т (ы — й) V (s in ((У + Й ) t — 4 1 — s in 4

+ +

2Т (и+о) Ut s in(p э1пЯ сГ=

2Т

U ГСОВ (2uDt -9)-COS4>j

4QT

V icos ((G3-0) t+ V)-cos V) 2Т (Ы вЂ” Л) V Etcos (Я+О) t- V j — cosV %

2Т (и+11) (2) где С вЂ” фаза сигнала помехи; переменная интегрирования.

Напряжения (1) и (2) поступают на входы перемножителей 3 и 12 соответственно, на вторые входы которых с выхода генератора 16 пилообразного напряжения поступает сигнал (3) ц, () = — 2tiT

Vs in ((a+0) — 9 ) V э1п4 1 2

2Т (с +с ) Т (4 )

После преобразования (4) интеграла суммы в сумму интегралов, каждый иэ которых является табличньм, имеют в окончательном виде

U cosg U cos<

Ц, (-.)

+ +

12 4 (gT) где Т вЂ” время интегрирования.

На выходе перемножителя 3 формируется произведение сигналов (1) и (3), и после суммирования этого сигнала на сумматоре 4 с сигналом (1) полученная смесь поступает на интегратор 5, на выходе которого напряжение имеет вид

Т

u,(т)=- (u (° )u,„()+u,(".)Ju7

Т

1 ((Б соэс U(sin(u -Ч)-э1пЧ)

+ +

4ыТ

V ы.п,(сй — Л) ° + Л -Vs in

+ +

2Т (:й - ) 1368F,03 (9) (T) = k « U (Т)И (T).

2 icos(AT-Ч)-cos4 (a+A) Т

С выхода вычислителя 6 отношения сигнал (9) поступает на вычислитель тригонометрической функции агс д по алгоритму (= агссВ U (Т), (10) Выражение (10) после подстановки (9) принимает вид

sing + k> А + k«B, (Р = arctg

cosQ+ 0 + D (11) 25

2с.

Т помех и согласно (5) и (7) равныс. (6) 6V

А=-------- — cos (-QT +g>) — cos Q + (-) 1

Выражение (6) после преобразований, аналогичных (5), приобретает вид

2 s in (-AT+() +2 sin

+ (12) (CD -0) Т

sin@ Ц з1п .Р

12 4 (ыТ)

6V

В= — — — — — — cos (QT-ô -соз +

Н(а+а) Т 1

2 sin(S?T-4 ) + 2 sin@

+ (13) (0+Я)Т

Напряжение (7) поступает на аттенюатор, коэффициент передачи которо6Ч го равен D= — — — — — s in (AT-g) +s in g +

U(а+Я) T L

2 cos (QT-g) -2 cos V

+ (15) (4Э+Й) Т

Сравнивая выражения погрешности определения квадратурных составляюV

sin(-11Т+ )-sing +

2 (cos (11Т-4) -cosy

5 (Я -О) Т

+ — — — — — sin(AT-9)+sing +

2 (z+g)

На выходе перемножителя 12 перемножаются сигналы (2) и (3), и этот сигнал после суммирования на сумматоре 13 с сигналом (3) поступает на интегратор 14, напряжение на выходе которого равно

Т

U,„(T) J (U„() „()+U„(.) о

Т

1 (U sinV У сов(2ы -g)-cosV)

Т 1 2Т 4иТ о

Vcî s ((u-Q) + Я -Vcîs 9

2Т Cg -О) Vcos ((ю+ф - ) -VcosV I

2Т (а+Я) 1

V — — — — — cos (-QT+(f) — cos(f +

2 ((й-Г?) г Тг

2 sin(— gT+(f)+2singf V (Q-0) Т 2 (и+ 0) Т

2sin(AT-9)-sin(p х cos(йТ- ) -cos(+ (д+я) Т (7) 3 Г 3

k = 1 — — — — / (Г1 — - — 1

55 (ЫТ) г ((4 Т) г). (8) При измерениях величина Ы Т как минимум равна 2Т или кратна 2, поэтому k,„= 1. С вьгхода аттенюатора сигнал (7) ослабленный в k „раз, поступает на вычислитель 6 отношения, на второй вход которого поступает сигнал (5) с выхода интегратора 5.

На выходе вычислите, определяется отношение где А, В, С и D — погрешности определения квадратурных составляющих сигнала, обусловленные наличием — sin(-aT+(j)+ sing +

) )„,„3

2 cos(-ЯТ+У) — 2 cosV (Q-П) Т

Формула изобретения

Измеритель фазы сигналов, содержащий последовательно соединенные генератор копии сигналов, фазовращао тель на 90, первый перемножитель, первый интегратор и подключенные к выходу генератора копии сигнала, последовательно соединенные второй перемножитель, второй интегратор, а также последовательно соединенные вычислитель отношения и вычислитель

Составитель В. Шубин

Редактор 0 ° 1Орковецкая Техред А.Кравчук Корректор JI. Пилипенко

Заказ 287/47 Тираж 772 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

13 щих устройства (известного и предлагаемого), замечают, что при (Q-й)Т » 27 эти погрешности в (g-g)T/6 раэ меньше. Это означает, что предлагаемое устройство менее чувствительно к помехам, частоты которых отличаются от частоты исследуемого сигнала на величину, большую обратной величине времени интегрирования. Причем выигрыш в уменьшении погрешности увеличивается с ростом отклонения частоты от исследуемой в (Q-Q)T/6 раз.

68803 в тригонометрической функции arctg, выход которого является выходом устройства, а вторые входы перемножителей объединены и подключены к

5 входу устройства, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений при наличии помех, между выходом первого интегратора и первым входом вычислителя отношения введены последовательно соединенные третий перемножитель, первыйсумматор и третий интегратор, а между выходами второго интегратора и вторым входом вычислителя отношения введены последовательно соединенные четвертый перемножитель, второй сумматор, четвертый интегратор и аттенюатор, а вторые входы третьего и четвертого перемножителей объединены и подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, второй вход первого сумматора подключен к выходу первого интегратора, а второй вход второго

25 сумматора подключен к выходу второго интегратора.