Измеритель сдвига фаз

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>741186 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 221277 (21) 2557673/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (51)М. Кл.

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР яв венам изобретений я открытий

Опубликовано 1506.80, Бюллетень ¹ 22

Дата опубликования описания 1506.80 (53) УДК 6 21. 317 . 7 7 (088. 8) (72) Автор изобретен и я

М.к.чмых

Красноярский поли техниче скнй ин с титу т (71) Заявитель (5 4) ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано при измерении сдвига Фаз между опорным сигналом и 5 сигналом, искаженным щумами (при любом соотношении сигнал/шум) и дискретными помехами, в том числе и гармоническими составляющими.

Известен измеритель сдвига Фаэ, содержащий два перемножителя на входы1 которых подают сигналы, сдвиг фаз между которыми измеряется, один непосредственно, другой через фазовращатель на 90, два интегратора, входы которых подключены к выходам перемножителей, вычислительное и индуцирующее устройство (1).

Недостатком такого измерителя фаэ является невысокая точность измерения связанная с наличием. больших инструментальных погрешностей, возникающих в различных узлах измерителя.

Известно устройство, содержащее формирующее устройство (нуль-орган) три схеты совпадения, три триггера, генератор кварцевых меток, делитель на 24, счетчик, дифференцирующую щ епь, схему переноса, регистр, три делителя частоты на два, два формирователя, аналого-цифровой преобразователь, два реверсивных счетчика, выполн яющих функцию суммирующих устройств, и вычислительное устройство (2) .

Недостатком такого устройства asляется ограниченный сверху диапазон рабочих частот и невысокая точность измерения при работе с зашумленными сигналами.

Цель изобретения — расширение рабочего частотного диапазона и повышение точности измерения сдвига Фаэ при работе с зушумленными сигналами.

Это достигается тем, что измеритель сдвига Фаз, содержащий Формирователь, аналого-цифровой преобразователь, два сумматора, связанных с вычислителем, снабжен последовательно включенными синхронизатором, делителем частоты и запоминающим элементом, а также двумя перемножителями, дешифратором и стробоскопическим преобразователем, вход которого подсоединен к источнику исследуемого сигнала, причем синхронизатор соединен своим входом с источником опорного сигнала и формирователем, входы )теремножителей соединены с выходами

741186 анаЛого-цифрового преобразователя и запоминающего элемента, а выходы— с сумматорами, выходы которых подключены к вычислителю, дешифратор связан входами с делителем частоты и выходом синхронизатора, а выходом - со стробоскопическим преобразователем, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, при этом выход формирователя соединен со вторым входом делителя частоты.

На Фиг.1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — эпюры напряжений, поясняющие принцип работы его.

Устройство содержит последователь- 15 но включенные стробоскопический преобразователь 1, источник 2 исследуемого сигнала, аналого-цифровой преобразователь 3, две параллельно включенные цепочки, состоящие иэ перемно- щ жителей 4, 5 и сумматоров б, 7, выходы которых подключены к вычислителю 8, последовательно включенные синхронизатор 9, вход которого связан с источником 10 опорного канала, Формирователем 11, делитель частоты 12, связанный с дешифратором 13 и запоминающим элементом 14.

Измеритель работает следующим образом.

Входной сигнал, в общем случае, искаженный шумами и гармоническими составляющими, подается на вход стробоскопического преобразователя 1 (см,фиг.2а), На второй вход стробоскопического преобразователя подаются короткие стробирующие импульсы.

Стробирующие импульсы формируются в опорном канале следующим образом.

Синхронизатор 9, на вход которого подается опорное напряжение, формирует 40 импульсы с частотой следования в целое число 2 раз большей частоты F входного сигнала (фиг.2в), формирователь формирует импульсы в моменты равенства фазы опорного сигнала 45

ЗбО и градусов, где n — целое число (Фиг.2б) . Импульсы с выхода синхронизатора 9 с частотой 2 ° F, подаются на делитель частоты 12. Коэффициент деления делителя равен N = Ф Z 50 где à — целое число. Дешифратор 13 формирует импульсы, аналогичные показанным на фиг.2ã. Особенность этих импульсов заключается в том, что период их следования, в общем случае, равен T = РТ + t где P — це лое число (0; 1 2; 3; на фиг.2r

Р = 1) . Выбор P определяется временем, необходимым для преобразования мгновенных значений входного напряжения в цифровой код. Путем увеличе1 ф) ния Р можно обеспечить работу на высокой частоте, вплоть до одного и более ИГц.

Сформированными дешифратором им пульсами считываются мгновенные зна. у чения входного сигнала U п (et + и

+ М ) в моменты i (PT + „), где i номер считываемой точки. Эти мгновенные значения входного сигнала запоминаются на время РТ + t äî следующего считывания. В течение этого времени производится аналого-цифровое преобразование при помощи аналогоцифрового преобразователя 3, на выходе которого формируется цифровой код М;, пропорциональный считываемому напряжению

U; = U„„(i (PT + .„) ) И, = k ° П,, где k — постоянный коэффициент. цифровые эквиваленты мгновенных значений входного напряжения подаются на перемножители 4 и 5. На вторые входы их подаются коды чисел, формируемых запоминающим элементом 14.

Элемент 14 генерирует коды чисел, пропорциональные значениям

81.п(12л (P +-") J и Сов(2 ;(Р +.— ) ).

Перемножители 4 и 5 производят йеремножение цифровых эквивалентов, поступающих на его входы. Результат с выходов перемножителей 4 и 5 поступает на сумматоры б и 7.

Сумматор б накапливает число, равное

Сумматор 7 накапливает число

Вычислитель 8 выполняет операцию вычисления результата измерения по ал гори тму

are tg

И (Предлагаемый измеритель обеспечивает высокую эффективность по отношению к фильтрации помех и при достаточно малых интервалах между отсчетными точками по отношению к интервалу корреляции шумов реализует оптимальную оценку измерения сдвига фаз.

Этот измеритель измеряет сдвиг Фаэ первой гармоники входного сигнала, то есть исключает погрешности, связанные с нелинейными искажениями входного сигнала, что является безусловно большим преимуществом данного принципа построения °

Формула изобретения

Измеритель сдвига фаэ, содержащий формирователь, аналого-цифровой пре-.

741186

ТФ1Р д ие.2

Тир аж 1019

Подписное

ЦНИИПИ Эаказ 3196/45

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 обраэователь, два сумматора, связан ных с вычислителем, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повншения точности измерения, он снабжен последовательно включенными синхронизатором, делителем частоты и запоминающим элементом, а также двумя перемножителями, дешифратором и стробоскопическим преобразователем, вход которого подсоединен к источнику исследуемого сигнала, причем синхронизатор соединен своим входом с источником опорного cHI íàëà и формирователем, входы перемножителей соединены с выходами аналого-цифрового преобразователя и запоминающего элемента, а выходы — с сумматорами, выходы которых подключены к вычислителю, дешифратор связан входами с делителем частоты и выходом синхронизатора, а выходом - со стробоскопическим преобразователем, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, при эТом выход формирователя соединен со вторым входом делителя частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9174711, кл. G 01 R 25/00, 1967, 2. Авторское свидетельство СССР Р331311, кл ° G Ol R 25/00, 1975.