Цифровое устройство для измерения разности фаз двух гармоничных сигналов

 

1 па19нтно-таях ичооФ",р; ко-„a 61Б.Р.

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ((ц 467293

СОюз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства .— (51) М. Кл. G 01r 25/00 (22) Заявлено 27.07.73 (21) 1950458/18-10 с приСоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Р4инистров СССР ло делам изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 15.04.75. Бюллетень № 14

Дата опубликования описания 23.07.75 (53) УДК 621.317.77 (088.8) (72) Авторы изобретения В. И. Вишневецкий, А. В. Врачев, Ю. А. Гагарин, Б. Д. Дерипалов и Г. Г. Карабанов (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ

ФАЗ ДВУХ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Изобретение относи)ся к области радиоизмерений и может быть использовано для измерения разности фаз двух гармонических сигналов и в фазовых радиотехнических системах измерения параметров движения.

Известны устройства для измерения разности фаз с гетеродинным преобразованием частоты, способ измерения которыми состоит в том, что частота напряжений, между которыми измеряется разность фаз, преобразуется с помощью смесителя, вспомогательного генератора и усилителя разностной частоты в более низкую разностную частоту /р, значение которой для данного устройства остается постоянным, с дальнейшим измерением разности фаз при помощи обычного низкочастотного фазометра. При идентичности обоих каналов преобразования сдвиг фаз между колебаниями разностной частоты будет равен сдвигу фаз входных напряжений, Недостатками таких устройств является трудность поддержания идентичности обоих каналов вследствие наличия резонансных цепей и сложности процесса измерения разности фаз.

Цель изобретения — повышение точности, упрощение устройства и процесса измерения разности фаз двух гармонических сигналов, На чертеже показана функциональная схема предлагаемого цифрового устройства для измерения разности фаз двух гармонических сигналов.

Устройство включает в себя формирователи меандра 1 — 3, гетеродин 4, сумматоры по модулю два 5 и 6, схемы формирования импульса сброса 7 и 8, схемы «И» 9 — 11, линии за5 держки 12 и 13, счетчики 14 и 15, источник счетных импульсов 16, выходной триггер 17, главный счетчик 18 и цифровое регистрирующее устройство 19. Гармонические колебания, между которыми необходимо измерить раз1о ность фаз, с выхода источников поступают на формирователи меандра 1 и 2, которые преобразуют их в колебания типа «меандр». С выхода формирователей меандра 1 и 2 меандр поступает на сумматоры по модулю два 5 и 6, 15 на вторые входы которых поступает опорный меандр, сформированный формирователем меандра 3 из частоты гетеродина 4. Сумматоры по модулю два 5 и б формируют периодические последовательности импульсов различ2о ной длительности. Суммарные последовательности с выходов сумматоров по модулю два 5 и б управляют схемами «И» 9 и 10, на вторые входы которых поступают счетные импульсы с выхода источника счетных импульсов 16. При

25 нулевом потенциале на управляющем входе схем «И» 9 и 10 счетные импульсы проходят через схему «И» и записываются в счетчики

14 и 15. Кроме того, суммарная последова тельность подается на схемы формирования зо импульса сброса 7 и 8, выделяющие моменть.* окончания положительных импульсов последо467293 вательностей. Сформированные импульсы сброса через линии задержки 12 и 13 поступают на вход установки счетчиков 14 и 15 в исходное состояние. С выхода счетчиков 14 верхнего и 15 нижнего каналов один раз за период суммарной последовательности импульс поступает на «единичный» и «нулевой» входы выходного триггера 17. Поскольку между сигналами верхнего и нижнего каналов существует сдвиг по фазе, то между импульсами установки триггера в состояние «1» и «0» существует сдвиг во времени, пропорциональный разности фаз, а следовательно на выходе григгера 17 сформируется импульс, длительность которого пропорциональна этой разности. Напряжение с единичного выхода триггера 17 подается на управляющий вход схемы «И» 11, на второй вход которой подаются счетные импульсы с выхода источника счетных импульсов 16. В моменты времени, определяемые разрешающим потенциалом с выхода триггера 17, счетные импульсы проходят через схему «И» на главный счетчик 18. Число импульсов, записанных в счетчик, пропорционально фазовому сдвигу между измеренными сигналами. Индикация записанного в счетчик 18 числа импульсов осуществляется устройством цифрового отсчета.

Выделение периода формируемой суммарной последовательности возможно из-за того, что один раз за период в суммарной последовательности появляется положительный импульс, длительность которого максимальна и резко отличается от остальных. Длительность максимального импульса суммарной последовательности равна длительности периода опорной частоты (гетеродина). Счетчики 14 и 15 как раз и осуществляют индикацию этого максимального импульса. При изменении частоты исследуемых сигналов частоту гетеродина необходимо изменять таким образом, чтобы период суммарной последовательности оставался постоянным. Емкости счетчиков 14 и

15 выбирают по заданной частоте счетных импульсов, исходя из периода опорной частоты.

При работе устройства в определенном диапазоне частоты должно выполняться условие: максимальный по длительности импульс суммарной последовательности на максимальной частоте гетеродина должен быть больше по длительности любого пем аксим ального импульса суммарной последовательности на наименьшей частоте гетеродина. В противном случае необходимо производить разбиение на

10 поддиапазоны путем изменения емкости счетчиков 14 и 15 для каждого из поддиапазонов.

Точность измерения разности фаз в предлагаемом устройстве повышается в результате замены аналоговых смесителей и резонансных

15 УПЧ дискретными сумматорами и счетчиками, а также исключения возможности появления дополнительных фазовых сдвигов за счет прохождения измеряемых сигналов по различным каналам. Процесс измерения раз20 ности фаз упрощается, поскольку нет необходимости производить перед каждым измерением выравнивание фазовых сдвигов в обоих каналах.

Предмет изобретения

Цифровое устройство для измерения разности фаз двух гармонических сигналов, содержащее формирователи, сумматоры, схемы «И», счетчики, триггер, генератор счетных импульЗО сов и регистрирующее устройство, отл и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности н упрощения процесса измерения, оно снабжено двумя линиями задержки, двумя схемами формирования импульсов сброса, Ç5 причем выходы сумматоров обоих каналов подключены к управляющим входам схем «И» и через последовательно соединенные схемы формирования импульсов сброса и линии задержки — ко входам установки счетчиков в

40 исходное состояние, вторые входы схем «И» соединены соответственно с единичным и нулевым входами выходного триггера, единичный выход которого через последовательно соединенные схемы «И» подключен к выходу

45 генератора счетных импульсов, главный счетчик связан с регистрирующим устройством.

467293

Составитель А. Старостина

Редактор И. Шубина Техред М. Семенов . Корректор А. Степанова

Заказ 1663/19 Иэд. № 1361 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4!5

Типография, пр, Сапунова, 2