Цифровой фазометр

 

(61} Дополнительное к авт, свид-ву— (22) Заявлено 01.03.77 (21)2458597/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 25.08.79Бюллетень Ке 31

Дата опубликования описания28.08.79 (51) М. Кл

GO1 Я 25/OR

Гкударстмнный амитгт

СССР ао делая изобретений и открытий (53) УДК 621.317..77 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Л. Сжовьев и В. Г. Калинин (71) Заявитель (54) ПИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и радионавигации, где необходимо измерять фазовый сдвиг, пропорциональный дальности при наличии шумов, регулярных помех и паразитных фа1 зовых сдвигов в TpGKTBK радиодальномерных систем.

Известен фазометр, содержащий датчики синусоидальных напряжений, усилителиограничители, схемы совпадений, фазс сдвигающий элемент, схему ИЛИ, преобразователь фаза-код, устройства сравнения кодов, устройство статистической обработки, устройство передачи кода оценки точек 0,21С; в тракт опорного сигнала вво15 дится дополнительный калиброванный фазовый сдвиг, который учитывается и исключается при последующей обработке результатов измерения (1) . Этот фазометр

2О имеет сложную конструкцию и точность измерений его недостаточная.

Известен также фазометр, выполненный в виде двух каналов опорного и исследуемого сигналов, содержаший в каждом канале формирователи узкого и широкого импульсов и устройства переключения импульсов, первый и второй входы которых соединены с выходамп формирователей узкого и широкого импульсов, триггер, входы кс торого подключены к выходам устройств переключения импульсов, схему совпадения, генератор квантущей частоты, рогистрпруюший счетчик, устройство отсчета числа и зме реп ий, формирователь стр об-импульса, второй элемент совнаден и, первый вход котор огo соединен с выход ом формирователя строб-импульса, а второй вход-, с выходом формирователя узкого импульса в исследуемом ка пале, втор ой счетчик, устройство сравнения, выход которого соединен с третьими входами устройства переключения импульсов p2)

Г

Этому фазометру свойственно наличие погрешностей в окружностях то teK 0 и

2 с за счет того, что при измерениях в районе точек = 0 триггер,. формирующий временной интервал между моментами про681389 х.да через нуль опорного и исследуемого сигнала в некоторых измерениях будет выключен в течение всего периода измеряемого сигнала, что приводит к завышению результата измерения, Очевидно, что при измерениях в районе точки г = 2Т результат измерении будет занижен, так как из-за флуктуаций исследуемого сигнала возможны попадания узкого строб-импульса на широкий старт-импульс, что приводит к тому, что триггер, формирующий 6 временной интервал, остается включенным в течение всего периода измеряемого сиг нала. Характеристика такого фазометра будет .нелинейна.л

Белью изобретения является увеличение

1$ точности измерения за счет линейности характеристики фазометра.

Достигается ето тем, что цифровой фазометр, выполненный в виде двух каналов опорного и исследуемого сигналов и содер26 жащий в каждом из.каналов формирователи узкого и широкого импульсов, соединенные по входу с источниками опорного и исследуемого сигналов, а по выходам — с входами блоков переключения импульсов, триг25 гер - общий для обоих каналов, входы которого подключены к выходам блоков переключения импульсов, первый элемент совпадений, соединенный первым входом с выходом триггера, вторым с генератором квантующей частоты и третьим — с выхоI дом узла отсчета числа измерений, второй э j элемент совпадений„первый вход которо го соединен с выходом формирователя строб-импульсов, второй вход — с формирователем узкого импульса в канале исследуемого сигнала и с выходом узла отсчета числа измерений, а выход — с одним из счетчиков, узел сравнения, выход кото- @> рого подключен к третьим входам блоков переключения импульсов, а входы, один из которых — к выходу первого счетчика, а второй - к источнику сигнала Пуск" и к второму входу узла отсчета числа измерений, второй счетчик, соединенный с выходом первого элемента совпадений, снабжен в каналах опорного и исследуемого сигналов вторыми формирователями широкого импучьса, блоком переключения узких импульсов, блоком переключения широких импульсов, вторым триггером, третьим элементом совпадения, третьим счетчиком и сумматором, причем второй формирователь широкого импульса в канале опорного сигнала подключен между источнйком опорного сигнала и первым входом уст ройства переключения широких импульсов, а второй формирователь шп(I(k.оi о и . и дrr,.са в канале исследуемого сигнал 1 подклн.— чен между источником исследуемого сиги:гла и вторым входом устройства переключения широких импульсов, третий вход которого соединен с третьим входом блока переключения узких импульсов и третьим входом сумматора, первый вход блока переключения узких импульсов соединен с выходом формирователя узкого импульса в канале исследуемого сигнала, а второй его; подключен к выходу формирователя узкого импульса в канале опорного сигнала, выходы устройства переключения узких и широких импульсов подключены к входам второго триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента совпадений, второй вход которого подключен к выходу генератора квантующей частоты, третий вход - к выходу узла отсчета числа измерений, а выход — к входу третьего счетчика, выход которого подсоединен к второму входу сумматора, соединенного первым своим входом с выходом второго счетчика.

На чертеже представлена структурная схема устр ойства.

Одноцифровой фазометр состоит из формирователей 3. узкого импульса, формирователей 2 и 3 широкого импульса в канале опорного сигнала, формирователя 4 стробимпульса, формирователей 5 и 6 широкого импульса и формирователя 7 узкого импульса в канале исследуемого сигнала, блоков 8 и 9 переключения импульсов, блока 10 переключения узких импульсов, блока 11 переключения широких импульсов, триггеров 12 и 13, генератора квантующей частоты 14, узла 15 отсчет» числа измерений, элементов совпадений 16, 17 и 18, счетчиков 19, 20 и 21, узла сравнения 22, сумматора 23.

Формирователи 1 и 7 узких импульсов формируют по положительным фронтам опорного и исследуемого сигналсв узкие импульсы, формирователи 2 и 5 формируют импульсы по длительности, равные четверти периода опорного и исследуемого сигналов, а вторые формирователи 3 и 6 широких импульсов формируют импульсы по длительности, равные трем четвертям периода опорного и исследуемого сигналов, Формирователь 4 строб-импульса в опорном канале формирует импульс по длительности, равный половине периода опорного сигнала. Счетчик 19 производит подсчет числа узких импульс ов исследуем ого канала, прошедших через элемент совпадений 18

681389 за М г>слеловательных измерений, второй вход которого соединен с выходом формирователя 4 строб-импульса, Совпадение строб-импульса и узкого исследуемого импульсов указывает на тот факт, что измеряемая разность фаз лежит в пределах

О... и . Узел сравнения 22 определяет количество импульсов, поступивших в счет чик 19 за М последовательных измерений и управляет работой блоков переключения

8 — 11 и сумматора 23./Если число импульсов в счетчике 19 меньше М/2, то по сигналу узла сравнения 22 через блок

8 переключения импульсов в опорном канале будет проходить широкий импульс, через блок 9 переключения импульсов в канале исследуемого сигнала будет про» ходить узкий импульс,;через блок 10 переключения узких импульсов будет проходить узкий импульс опорного канала, чеai рез блок 11 переключения широких импульсов проходит импульс,, с выхода второго формирователя 6 широкого импульса в исследуемом канале, а сумматор 23 рабо- . тает в режиме сложения содержимого счетчиков 20 и 21. При этом на входы триггера 12 поступают широкий старт-импульс и узкий стоп-импульс, а на входы триггера 13 узкий опорный импульс и широкий исследуемый импульс. Если число импульсов, отсчитанных счетчиком 19 больше Й/2, то по сигналу узла сравн ния 22 через блок S переключения импульсов в опорном канале будет проходить узкий старт-импульс, через блок 9 переключения импульсов в канале исследуемого сигнала будет проходить широкий стопимпульс, через блок 10 переключения узких импульсов будет проходить узкий исследуемый импульс, через блок 11 переключения широких импульсов проходит импульс с выхода второго формирователя 3 широкого импульса в опорном канале, а сумматор 23 работает в режиме вычитания содержимого счетчика 21 из содер- 4> жимого счетчика 20. В обоих случаях триггер 12 формирует временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу и на это время открывает элемент совпадений 16, через который квантуюшие импульсы с генератора 14 поступают на вход счетчика 20. Триггер 13 в первом случае формирует временной интервал между узким опорным и вторым широким исследуемыми импульсами, если измеряемая разность фаз превышает 2 Г, а во втором случае — временной интервал между узким исследуемым импульсом и вторым широким опорным импульсом, если измеряемая разность фаз меньше нуля, Переключение указанных формирователей импульсов и режима работы сумматора 23 пр ис— ходит в районе Ч ц, так как длительность строб-импульса выбрана равной пс ловине периода опорного сигнала, а крите рием срабатывания узла сравнения является совпадение не менее половины узких стоп-импульсов со строб-иМпульсом в течение последовательных измерений. Отсче1 чиспа измерений производится по числу стоп-импульсов.

Рассмотрим работу фаэометра в окрестностях точек 0 и 2К, При измерениях в окрестности точки

Ч= 0 на установочные входы триггера

12 через блоки 8 и 9 переключения поступает в опорном канале сигнал с формирователя 1 узких импульсов, а в канале исследуемого сигнала - сигнал с формирователя 5 широких импульсов. При этом триггер 12 формирует временной интервал, который на элементе .совпадений 16 заполняется квантуюшими импульсами, подсчитываемыми счетчиком 20.

На вход установки в единицу триггера

13 через блок переключения импульсов

10 поступает сигнал с формирователя 7 узкого импульса в исследуемом канале, а на вход установки ноль триггера 13 через блок 11 переключения импульсов поступает широкий импульс с выхода формирователя 3 в опорном канале. Триггер 13 формирует временной интервал в том случае, если иэ-за флуктуаций исследуемого сигнала значение измеряемой разности фаз будет меньше нуля. Этот временной интервал заполняется на элементе совпадений

17, квантуюшими импульсами, которые подсчитываются счетчиком 21. Сумматор

23, на выходе которого формируется результат измерения, производит вычитание содержимого счетчика 21 из содержимого счетчика 20. При значениях Ч <О триггер 12 остается выключенным в течение периода опорного сигнала за счет широкого стоп-импульса, перекрываюшего узкий старт импульс. При значениях 4 ) 9 триггер 12 формирует временной интервал, пропорциональный измеряемой разности фаз, а триггер 13 остается выключенным в течение периода опорного сигнала, за счет присутствия на входе установки в ноль широкого опорного импульса, перекрываюшего узкий исследуемый импульс.

При измерениях в окрестности точки

Ч = 2 Я; на установочные входы тригге7 681389 ра 12 через блоки 8 и 9 переключения и поступает в опорном канале сигнал с фор- и мирователя 2 широких импульсов, а в ка- р нале исследуел1ого сигнала — сигнал с И формирователя 7 узких импульсов. При л этом триггер 12 сформирует временной 3 и интервал, который на элементе совпадений 16 заполняется квантуюшнми импульсами, подсчитываемыми счетчиком 20, с

На вход установки в единицу триггера

13 через блок переключения импульсов ù

10 поступает сигнал с формирователя 1 узкого импульса опорного канала, а на вход установки в ноль триггера 13 через блок. переключения импульсов 11 поступает широкий импульс с выхода формирователя 6 в исследуемом канале. Триггер

13 формирует временной интервал в том случае, если из-аа флуктуаций исследуемого сигнала значение измеряемой разности фаз будет больше 21, Этот вре- 20 менной интервал заполняется на элемен те совпадений 17 квантуюшими импульса1 ми, которые подсчитывает счетчик 21.

Сумматор 23, на выходе которого формируется результат измерения, производит

И сложение содержимого счетчиков 20 и 21.

При значениях gp2 Я триггер 12 остается включенным в течение всего периода опорного сигнала за счет широкого

30 старт-импульса, перекрывающего узкий стоп-импульс. При значениях < 2 триггер 12 формирует временной интервал, пропорциональный измеряемой разности фаз, а триггер 13 остается выключенным зз в течение периода опорного сигнала, за счет присутствия на входе установки в нуль широкого исследуемого импульса, перекрывающего узкий опорный импульс, Предложенное устройство по сравнению

40 с фазометром-прототипом обеспечивает более высокую точность намерения в оК решностях точек 0 и 29 ., что повышает надежность работы при эксплуатации радионавигационной системы, в которой используется предлагаемое устройство.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, выполненный в виде каналов опорного и исследуемого сигналов и содержащий в каждом из каналов формирователи узкого и широкого импульсов, соединеннь|е по входу с источниками опорного и исследуемого сигналов, а по выходам - с входами блоков переключения импульсов, триггер - общий для обух каналов, входы которого подключены к выходам блоков переключения импульсов, ерьый элемент совпадений, соединенный ервым входом с выходом триггера, втоым — с генератором .квантуюшей частоты третьим — с выходом узла отсчета чиса измерений, второй элемент совпадений, ервый вход которого соединен с выходом формирователя строб-импульсов, второй вход -.с формирователем узкого импульа в канале исследуемого сигнала и с входом узла отсчета числа измерений, а выход — с одним из счетчиков, узел,срав ения, выход которого подключен к третьим входам блоков переключения импульсоВ, а входы, один из которых„"к выходу первого счетчика, а второй — к источнику сигнала "Пуск и к второму входу узла отсчета ч псла и амере ний, втор ой счетчик, соединенный с выходом первого элемента совпадений, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышени точности измерения аа счет линейности характеристики фааометра, он снабжен в каналах опорного и исследуемого сигналов вторыми формирователями широкого импульса, блоком переключения узких импульсов, блоком переключения широких импульсов. вторым триггером, третьим элементом совпадений, третьим счетчиком и сумматором, причем второй: формирователь широкогоо импульса в канале оп ори ого сигнала подключен между источником опорного сигнала и первым входом блока переключения широких импульсов, а второй формирователь щиракого импульса в канале исследуемого сигнала подключен между источником исследуемого сигнала и вторым входом блока переключения широких импульс сов, третий вход которого объединен с третьим входом блока переключения уаких импульсов и третьим входом сумматора, первый вход блока переключения уакнх импульсов соединен с выходом формирователя узкого импульса в канале исследуемого сигнала, а второй вход его подключен к выходу формирователя узкого импульса в канале опорного сигнала, выходы блоков переключения узких и ши- роких импульсов подключены к входам второго триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента совпаде-, 50 ний, Второй вход которого подключен к выходу генератора квантуюшей частоты, третий вход —. к Выходу узла отсчета числа измерений, а выход — к входу третье>> го счетчика, ar»xr q которого подсоединен к второму Входу сумматора, соединенного первым своим входом с выходом второго счетчика.

681389

Составитель А. Старостина

Техред М. Келемеш Корректор С. 111екмар

Редактор 1.. Г и гар

Заказ 5080/42 Тираж 1090 Подписное

I Ï11111I I11 Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1. 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

<1>илиал Illll I Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

% 331530, к,;. i Ol К 25/OO, 1974.

2. Заявка No 2325286/21 кл. Ci 01 и 25/08, 06.07.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства, (прототип).