Устройство для переноса фазовых сдвигов сигналов на фиксированную частоту

 

Изобретение может быть испольаовано при измерении сдвигов фаз электрических сигналов и служит для расширения функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор 7, фильтры 8 и 9 и умножитель 10 частоты с перестраиваемым коэффициентом умножения. Введение датчика 11 опорного сигнала, синхронных фильтров 1 и 2, распределителей 3 и 6 импульсов, матриц 4 и 5 ключей осуществляет перенос фазовых углов квазигармонических сигналов в смеси с шумом на фиксированную частоту. Перестраивая коэффициент умножения умножителя 10 частоты , можно осуществить перенос фазовых углов любых квазигармонических составляющих входных квазипериодических сигналов на фиксированную частоту. 2 ил. § (П

.СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„13?4141 (51) 4 G 01 R 25/00

ig

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ор() ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4084456/24-21 (22) 03.07.86 (46) 15.02,88. Бюл. У 6 (72) Ю. А. Янц и Г. А. Леушин (53) 621.317 ° 77(088.8) (56) Цифровой фазометр Ф-5131.

Техническое описание и инструкция по эксплуатации.

Авторское свидетельство СССР

Ф 602878, кл. G 01 R 25/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕНОСА ФАЗО»

ВЫХ СДВИГОВ СИГНАЛОВ НА ФИКСИРОВАННУЮ ЧАСТОТУ (57) Изобретение может быть использовано при измерении сдвигов фаз электрических сигналов и служит для расширения функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор 7, фильтры 8 и 9 и умножитель 10 частоты с перестраиваемым коэффициентом умножения. Введение датчика 11 опорного сигнала, синхронных фильтров 1 и 2, распределителей 3 и 6 импульсов, матриц 4 и 5 ключей осуществляет перенос фазовых углов квазигармонических сигналов в смеси с шумом на фиксированную частоту. Перестраивая коэффициент умножения умножителя 10 частоты, можно осуществить перенос фазовых углов любых квазигармонических составляющих входных квазипериодических сигналов на фиксированную частоту. 2 ил.

137414!

+ q,(t), где U,, i со, (t), l i амплитуды, частота и фаза i-й квазигармонической составляющей соответственно

1-ro сигнала; случайный шум.

q,(t)Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано при измерении сдвигов фаз электрических сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается за счет переноса сдвига фаэ квазигармонических зашумленных сигналов на фиксированную частоту.

На фиг. 1 представлена структура устройства; на фиг. 2 " структура синхронных фильтров, входящих в состав устройства.

Устройство содержит два синхронных фильтра 1,2, сигнальные входы которых являются входами устройства, а управлякицие входы синхронных фильт" ров соединены с выходами первого распределителя 3 импульсов, выходы синхронных фильтров соединены с входами первой 4 и второй 5 матриц ключей, управляющие входы которых соединены с вторым распределителем 6 импульсов, сигнальный, вход которого соединен с вспомогательным генератором 7, сигнальные входы первой 4 и вторОЙ 5 матриц ключей соединены с входами соответственно первого 8 и второго 9 фильтров, выходы которых являются выходом устройства, а вход первого распределителя 3 импульсов через умножитель 10 частоты с перестраиваемым коэффициентом умножения соединен с выходом датчика 11 опорного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Пусть на входы синхронных фильтров 1 и 2 (фиг; 2) поступают сравниваемые сигналы.

U,(t) - Е U„„sin(i,(t)t + q,, )+

i=i ь

U (t) ": U,„sin(i,(t) t + у. +

1- 1 2

+,(t), где U;„, i см,(t), 2

- амплитуда, час12 тота и фаза i-й квазигармоничес" кой составляющей соответственно

2-го.сигнала; (С) - случайный шум, Пусть выходная часть датчика ll опорного сигнала равна частоте 1-Й квазигармонической составляющей входного сигнала

Fg (t) 14),(1), где 1 с 1 en и необходимо перенести фазовые сдвиги i-х квазигармонических составляющих входных сигналов на фиксированную частоту. Для этого необходимо предварительно выделить данйые квазигармонические составляющие в каждом из входных сигналов. Выделение х-х квазигармонических составляющих осуществляется синхронными фильтрами 1,2. При этом частоты настройки синхронных фильтров должны совпадать с частотой выделяемой i-й квазигармонической составляющей входных сигналов, т.е.:

35 F yz (") ф () Частота настройки синхронного фильтра совпадает с частотой переключения конденсаторов (см. фиг. 2) синхронного фильтра, которая в свою очередь равна тактовой частоте управляющих выходных сигналов кольцевого распределителя.3, последовательно поступающих на входы управления ключей синхронных фильтров

45 ),2. Так как кольцевой распределитель 3 импульсов для получения выходных управляющих импульсов осуществляет деление входной тактовой частоты в N раз, где N - количество

50 ключей (конденсаторов) в каждом из синхронных фильтров 1 и 2 и N>, 2n.

Тем самым частота на выходе умножителя 10 частоты равна

F„ñ (t) Nó,.v„(t) ° (2)

Hs (1) и (2) можно определить требуемый коэффициент умножения К „ умножителя 10

1374141 г,. с н; з р (t)

При этом условии синхронные фильтры i и 2 будут постоянно настроены на i-e и кратные ей кваэигармоничес.кие составляющие входных сигналов и на конденсаторах С,...С„ будут накапливаться выборки квазигармонических составляющих входных сигналов с частотами дю,(t), 2iы,(t), Гз. ы,(t), где Г - целое, а случайные шумовые составляющие pL (t), qz(t) — регулярные помехи, спектральные составляющие которых не совпадают с частотами настройки фильт ров, будут подавляться.

При этом выборки квазигармоничес-! ких составляющих сигнала U,(t), накапливаемые на конденсаторах С „...С „ синхронного фильтра 1 будут иметь фазовые углы

Ч;,+ 4ip, 3 4;, +

- дополнительный фазовый

epz угол, вносимый распределителем импульсов 3 для выделяемой i-й, 2i-й,... 1i-й квазигармонической составляющей сигнала U,(t) соответственно. Аналогично выборки квазигармонических составляющих сигнала

U (t), накапливаемые на конденсаторах С...С„ синхронного фильтра 2 будут иметь фазовые углы ! р " я " "з з зр .— е е

12 3 2 12 3 12 Р3 (41

Выборки квазигармонических сос- тавляющих сигналов U (t) и Ue(t) отфильтрованные от шума и помех, по" ступают с незаэемленных выводов конденсаторов на сигнальные входы ключей матриц 4 и 5 соответственно.

Выходные управляющие сигналы с выходов распределителя импульсов 6 поступают на управляющие входы ключей матриц 4 и 5. При этом выборки сигналов на конденсаторах С,...С „ синхронных фильтров 1 и 2 будут поочередно подключаться на выходы матриц

4 и 5 с частотой переключения (d„

Ю = и Ф (5) где u), - выходная тактовая частота генератора 7.

Выходы ключей матрицы 5 соединены между собой и с входом фильтра 8 нижних частот. Выходы ключей матрицы 5 соединены между собой и с вхо5 дом фильтра 9 нижних частот °

При этом на входах фильтров 8, 9 нижних частот будем иметь следующие сигналы

Ф

U з п(шы, + „+ 4 + 4 e), 1nк1 (6)

U » =(U эзп(п

Частота среза фильтров 8 и 9 равна си<, поэтому на выходах фильтров

8 и 9 будем иметь и =11,;зп(t+ q + р + ) (8)

25 U =U>

Как видно иэ выражений (8) и (9), выходные сигналы преобразователя сдвинуты один относительно другого на фазовый угол ; —, .и имеют

30 фиксированную частоту û .

Тем самым данный преобразователь осуществляет перенос фазовых углов квазигармонических сигналов в смеси с шумом на фиксированную частоту.

Перестраивая коэффициент умножения умножителя 10, можно осуществить перенос фазовых углов любых квазигармонических составляющих входных квазипериодических сигналов на фик40 сированную частоту.

Формула изобретения

Устройство для переноса фазовых сдвигов сигналов на фиксированную

45 частоту, содержащее вспомогательный генератор, два фильтра, умножитель частоты с перестраиваемым коэффициентом умножения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства, в него введены два синхронных фильтра, датчик опорного сигнала, две матрицы ключей и два распределителя импульсов, при этом

55 входы синхронных фильтров являются входами устройства, управляющие выходы фильтров соответственно соединены с входами матриц ключей, выходы которых соединены с входами

1374141

VAiwф фое2

Составитель А. Шубин

Редактор О. Спесивых Техред Л.Сердюкова

Корректор И. Муска

Заказ 570/41 Тираж 772

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 фильтров, выходы которых являются выходами устройства, причем датчик опорного сигнала соединен с входом умножителя с перестраиваемым коэффициентом умножения, выход которого соединен с входом первого распре-, делителя импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами первого и второго синхронных фильтров, а выход вспомогательного генератора соединен с вторым распределителем импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами матриц ключей.