Цифровой фазометр
{72) Авторы нзобретення
В. Ф. Атаманов, Б. М. Выхованский, Б. Г. Озеров и П. В. Федосюк
- .«1: I (73) Заявнтель )1Б и „, 54 ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР Изобретение относится к радиоизмерителЬной технике, а именно к циф-. ровым фазометрам, может быть использовано в радиогеодезии, радиолокации, радйонавигации и предназначено для измерения сдвига фаз между двумя синусоидальными напряжениями при наличии узкополосной аддитивной номеХИ. Известен цифровой фаэометр, содержащий два основных и два дополнительных канала со сдвигом фазы сигнала на Д /2,,усилители-ограничители блок определения квадранта, блок статистической обработки Г1 . Недостатком этого устройства является небольшой динамический диапазон входных сигналов по уровню и частоте вследствие зависимости величины сдвига фазы фазовращателей на У /2 от параметров входных сигналов. Известен цифровой фазометр, содержащий два основных и один дополнительный со сдвигом фазы сигнала каналы, усилители-ограничители, два блока сравнения кодов, блок передачи кодов оценки фазы, два элемента И, элемент ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь, фазосдвигающий элемент и блок статистической обработки цифровых эквивалентов фазы}23 Недостатком данного цифрового фазометра является узкий диапазон входных сигналов по уровню и частоте 16 вследствие зависимости величины сдвиГа фазы фаэосдвигающего элемента параметров входных сигналов. Цель изобретения — увеличение динамического,пиапазона входных curl5 налов при измерении сдвига фаз. Указанная цель достигается тем, что в цифровой фаэометр, содержащий последовательно соединенные первый 20 усилитель-ограничитель, аналого- цифровой преобразователь и первый блок сравнения кодов, а также второй усилитель-ограничитель, выходом соединенный со входом аналого-цифро879495 4 вого преобразователя., второй блок сравнения кодов и два элемента совпадения, введены блок распознавания разрыва фазы, три накопительных сум-, матора с весовой обработкой, три вычитающих блока и мультиплексер передачи информации, причем выход AIgI соединен со входом первого накопи-, тельного сумматора с весовой обработкой, первыми входами первого и второго элементов совпадения, выход первого накопительного сумматора с весовой обработкой соединен с первым информационным входом мультиплексера, вторые входы первого и второго элементов совпадения соединены соответ. ственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения кодов и со входами блока распознавания разрыва фазы, а выходы — соответственно со входами второго и третьего накопительных сумматоров с весовой обработкой, выходы которых соединены соответственно с. первыми входами первого и второго вычитающих блоков, выход блока распознавания разрыва фазы соединен с первым запрещающим, вторым и третьим разрешающими входами мультиплексера, выход первого вычитающе-, го блока соединен со вторым входом вычитающего блока и первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с входом второго накопительного сумматора с весовой обработкой, а выход — с четвертым запрещающим и пятым разрещающим входами мультиплексера, кроме того, выход второго вычитающего блока соединен с первым входом третьего вычитающего блока и вторым информационным входом мультиплексера, а выход третьего вычитающего блока соединен с третьим йнформационным входом мультиплексера. Причем, накопительный сумматор с весовой обработкой выполнен в виде последовательно соединенных сумматор ра-накопителя по модулю 2 и двоичного r-разрядного последовательного счетчика, вход двоичного счетчика соединен с выходом переноса r-разря. да сумматора-накопителя, а выходом накопительного сумматора с весовой обработкой служат г-разрядов двоичного счетчика, а блок распознавания разрыва фазы содержит, например, последовательно соединенные первый эле" мент совпадения и первый накопительный счетчик, второй элемент совпаде10 t5 55 45 ния и второй накопительный счетчик, а также третий элемент совпадения, причем выходы накопительных счетчиков соединены со входами соответствующих элементов совпадения и со входами третьего элемента совпадения, выход которого является выходом блока распознавания разрыва фазы, при этом вторые и третьи входы первого и второго элементов совпадения, вторые входы первого и второго накопительных счетчиков являются входами блока распознавания разрыва фазы. На чертеже приведена Функциональная схема цифрового фазометра. Фазометр содержит входные клеммы 1 и 2, соединенные со входами усилителей-ограничителей 3 и 4. соответственно, АЦП 5 фаза — код, входы которого соединены с выходами усилителей-ограничителей 3 и 4, а выходов со входами блока 6 сравнения кодов, с первыми входами первого 7 и второ-. го 8 элементов совпадения со входом первого накопительного сумматора 9 с весовой обработкой, выход первого 7 элемента совпадения соединен со входом второго накопительного сумматора 10 с весовой обработкой, входы блока 11 разпознавания разрыва фазы соединены с выходами первого блока 6 сравнения кодов. Выход второго 8 элемента совпадения соединен со входом третьего накопительного сумматора 12 с весовой обработкой, выход которого соединен со входом первого вычитающего блока 13, соединенного своим выходом со вторым входом второго вычитающего блока 14 и со входом второго блока 15 сравнения кодов, входы .второго 10 и третьего 12 накопительных сумматоров с весовой обработкой соединены с выходами первого 7 и второго 8 элементов совпадения соответственно; входы первого 13 и второго 14 вычитающих блоков соединены с выходами третьего 12 и второго 10 накопительных сумматоров с весовой обработ-. кой соответственно, а выход второго вычитающего блока соединен со входом третьего вычитающего блока )6 и третьим информационным входом мультиплексера 17, в котором, кроме того, второй информационный вход соединен с выходом третьего вычитающего блока 16, четвертый запрещающий и пятый разрешающий входы соединены с выходом второго блока 15 сравнения ко879495 дов, .первый вход которого соединен с выходом второго накопительного сумматора 10 с весовой обработкой. Выходы 18 являются выходами фазомет- ра. 5 Фазометр работает следующим образом. Код сдвига фаз между входными сигналами, поступающими на входные клеммы 1 и 2 l-того измерения 91, с 10 выхода АЦП 5 фаза — код подается на вход блока 6 сравнения кодов,в котором вырабатываются два признака сравнения НС1 и ПС2 в соответствии с правилами. г . Х 81 =9„(9) С 1 1 "„K91-9„(3) 15 27-8,<8 4%л, 3+3g= 2 Код фазы 9 с выхода накопительного сумматора 12 с весовой обработкой поступает на вход вычитающего блока 13, в котором формируется код фазы, дополнительной до 2 л, т.е. выполняется операция 8 =23- 9 . Код фазы 6 поступает на вход второго блока 15 сравнения кодов на второй вход l . которого поступает код 8„ . Блок 15 сравнения кодов вырабатывает признак ло какую сторону от точки разрыва „ фазы 0(23Г) находится истинное значение оценки фазы. Если 8„ 7 81, то 0 8 0г, а если0<<81, то 2У-8г8 427. Второй 14 и третий 16 вычитающие бло45 ки формируют код оценки фазы в соответствии с выражением: = 8„-e, l <5,) 9 1У- „-e > qe) 50 ЕСЧ 048;<0„, тО ПС =1, ПС1 О 00 - 1„<8„. И, та 11С 1=О,ПС, <9 М ®г @1< 13 -вг,то ace öÑ 0 где 0 и 1 — логические нуль и едини- ца соответственно; 9 - код Лазы сравнения. Значение 8< выбирается ин условия 4 << g с 3" о где q .. = =(W) — минимальное отношеmn 6 юй ние сигнал/шум на входе фазометра; Ug -,эффективное значение" напряжения сигнала; - эффективное значение напряжения шума. В зависимости от совокупности признаков ПС1 и ПС2 указанный код -ro измерения фаз 8 поступает или не поступает через соответствующий элемент 7 или 8 совпадения на вход одного из накопительных сумматоров 10 и 12 с весовой обработкой: если ПС1=1, то код 8; поступает на вход накопительного сумматора 10 с весовой обработкой, если ПС2=1, то код 6,1 йоступает на вход накопитель-. ного сумматора с весовой обработкой 12. Одновременно, независимо от значений признаков ПС1 и IICI, код 9„ поступает на вход накопительного сумматора 9 с весовой обработкой. Количество единичных измерений сдвига г фаэ принимается равным 2 . Такой выбор позволяет построить накопительные сумматоры..с весовой обработкой в виде последовательно соединенных сумматора-накопителя по модулю 2 и двоичного последовательного счетчика. Таким образом, накопительные сумматоры 9, 10 и 12 с весовой обработкоГ формируют на своих выходах следующие нормированные суммы:накопительный сумматор 9 с весовой обработкой накопительный сумматор 10 с весовой обработкой по всем 1 1, для которых 0<01<0 накопительный сумматор 12 с весовой обработкой о„=в„ по всем 1 Э, для которых Количество отсчетов У„, принад- . лежащих „, и количество с."тсчетов Я„, принадлежащих 3< удовлетворяют условию Коды оценок, сформированные в соответствии с выражениями (2),(5) и (6), подаются на информационные входы мультиплексера 17, а на . его управляющие входы поднются сигналы с выхода вто» рого блока 15 сравнения кодов и блоЮ" = 8, если ПР="0"(отсутствует разрыв фазы) 15 Данный фазометр обладает значительно большим динамическим диапазоном входных сигналов по уровню и частоте и, следовательно, более высокой точностью измерений. Алгоритм обработки единичных измерений фазы легко реализуется при помощи микропроцессорной техники, вследствие чего аппаратурный объем фазометра небольшой. 25 Предлагаемый фазометр применяет ся в тех случаях, когда необходима очень большая точность измерений сдвига фаз в широком диапазоне изменения входных сигналов по уровню и частоте. Формула изобретения Цифровой Фазометр, содержащий последовательно соедйненные первый усилитель-ограничитель аналого-циф-! ровой преобразователь и первый блок сравнения кодов, а также второй уси" литель-ограничитель. выходом соединенный со входом аналого-цифрового преобразователя, второй блок срав« нения кодов и два элемента совпадения, отличающийся тем, что, с целью увеличения динамического диапазона входных сигналов, в него введены блок распознавания разрыва фазы, три накопительных сумматора с весовой обработкой, три вычитающих блока и мультиплексер передачи информации, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входом первого накопительно- . 55 7 87949 ка ll разпознавания разрыва, которое идентифицирует разрыв фазы и вырабатывает соответствующий признак РП="1" в том случае, когда единичные измерения фазы О„ на заданном множестве отсчетов, равном 2, попадают в инг тервал (О,О ) и (27-8r, 2Л 3 не менее m раз. Истинная оценка фазы О на выходе 18 мультиплексера 17 формируется 10 по правилу: 5 8 ro сумматора с весовой обработкой, первыми входами первого и второго элементов совпадения, выход первого накопительного сумматора с весовой обработкой соединен с первым информационным входом мультиплексера, вторые входы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения кодов и со входами блока распознавания разрыва фазы, а выходы — соответственно со входами второго и третьего накопительных сумматоров с весовой обработкой, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и втсрого вычи ающих блоков, выход блока распознавания разрыва фазы соединен с первым запрещающим, вторым и третьим разрешающими входами мультиплексера, выход первого вычитающего блока соединен со вторым входом второго вычитающего бло- . ка и первыя входом второго блока сравнения, кодов, второй вход которого соединен с выходом второго накопительного сумматора с весовой обработкой, а выход — с четвертым запрещающим и пятым разрешающим входами мультиплексера, кроме того, выход второго вычитающего блока соединен с первым входом третьего вычитающего блока и вторым информационным входом мультиплексера, а выход третьего вычитающего блока соединен с третьим информационным входом мультиплексера. 2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что накопительный сумматор с весовой обработкой выполнен в виде последовательно соединенных сумматора-накопителя по модулю 2 и двоичного r-разрядного последовательного счетчика, причем вход двоичного счетчика соединен с выходом переноса r-разряда сумматора-накопителя, а выходом накопи"i тельного сумматора с весовой обработкой служат r-разрядов двоичного счетчика. 3. Фазометр по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что блок распознава ния разрыва фазы содержит, например, последовательно соединенные первый элемент совпадения и первый накопительный счетчик, второй элемент совпадения и второй накопительный счетчик, а также третий элемент совпаде9 879495 10 ния, причем выходы накопительных счетчиков являются входами блока рассчетчиков соединены со входами со" познавания разрыва фазы. ответствующих элементов совпадения Источники информации, и со входами третьего элемента совпа- принятые во внимание при экспертизе дения, выход которого является вы- 1. Авторское свидетельство, СССР ходом блока распознавания разрыва „ У 610029, кл.G 01 R 25/00, 1978. фазы. при этом вторые и третьи входы 2. Авторское свидетельство СССР первого и второго накопительных I 331330, кл. G Ol R 25/00, 1972.
