Анализатор плотности распределения случайной фазы сигнала

 

О Il И С А Н И Е „„920562

ИЗОБРЕТЕНИЯ .К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз COOOTCKMX

Социалист лчесиии реснубпик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 1737862 (22) Заявлено 03.12,79 (21) 2862416/18-21 (5 3 ) М. Кл. с присоединением заявки М

С 01 .R 25/00

Икударстввиньй кеиитет

СССР м делам кзебретений и еткрыткй (23) Приоритет

Опубликовано 150482 Бюллетень М 14.

Дата опубликования описания 150482 (53) УДК 621.317.

° 77 (088. 8) (72) Автор изобрехения

В,Г.Гладилович (7I ) Заявитель (54) АНАЛИЗАТОР ПЛОТНОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

СЛЬЧАИНой ФАЗЫ СИГНАЛА

Изобретение относится к измери-, тельной технике.

По основному авт.св. И 737862 известен анализатор плотности распределения случайной фазы сигнала, используемый преимущественно в измерительной технике при разработке фазометров, измеряющих мгновенные значения Фазовых. сдвигов и статистические характеристики флуктуаций Фазы сигнала. Этот анализатор содержит после-. то довательно соединенные формирователь, электронный ключ и счетчик импульсов, связанный с деаифратором, который . своими выходами подключен к первым15 раздельным входам триггеров, эталонный генератор, счетчик периодов опорного колебания и индикаторы чис- ла импульсов, к входам которых подключены выходы элементов совпадения.

Кроме того, анализатор содержит дискриминатор опережения, блок управления и трехвходовые элементы

И, первые входы каждого иэ которых подключены к прямому выходу своего триггера, вторые входы объединены и присоединены к одному иэ выходов блока управления, а третий вход каждого предыдущего элемента И подключен к инверсному выходу последующего. триггера, у которого вторые раздельные входы совместно подсоединены к другому выходу блока управления, своим входом связанного с выходом

Формирователя. Выход каждого трехвходового элемента И связан с общим входом разбитых на.пары элементов совпадения, причем свободные входы всех четных. элементов совпадения под" ключены к первому выходу, а свободные входы всех нечетных — к второму выходу дискриминатора опережения, своими входами связанного со входами формирователя. Выход счетчика периодов подключен к свободному входу электронного ключа (lj .

Известный анализатор обеспечивает измерение ординат кривой плотности

562

2$

3 920 распределения случайной фазы сигнала только при какой-то одной постоянной (заранее аппаратурно обусловленной ширине интервалов, соответствующих абсциссам кривой плотности распределения). Такое структурное построение анализатора создает значительные трудности, поскольку при большой ширине интервалов становится невозможным исследование статистических характеристик с помощью данного анализатора в области малых значений случайной разности фаз, а при попытке уменьшения ширийы интервалов без изменения пределов измерений ,резко возрастает объем измерительной аппаратуры в случае необходимости статистического анализа больших значений случайных фазовых сдвигов.

Отсюда вытекает, что, если в анализаторе все-таки будет предусмотрена малая ширина интервалов, соответствующих абсциссам кривой плотности распределения, то для сохранения оптимального объема измерительного устройства обязательно возникает необходимость ограничеНия пределов измерения случайной разности фаз.

Цель изобретения - повышение точ" ности измерения случайной разности фаз за счет расширения пределов измерения.

Указанная цель достигается тем, что в анализатор плотности распределения случайной фазы сигнала, содержащий последовательно соединенные формирователь, электронный ключ и счетчик импульсов, соединенный с дешифратором, который своими выходами подключен к первым раздельным входам триггеров, эталонный генератор, счетчик периодов опорного колебания и индикаторы числа импульсов, к входам которых подключены выходы элементов совпадения, содержащий также дискриминатор опережения, блок управления и трехвходовые элементы

И, первые входы каждого из которых подключены к прямому выходу своего триггера, вторые входы объединены и присоединены к одному из выходов блока управления, а третий вход каждого предыдущего элемента И подключен к инверсному выходу последующего триггера, у которого вторые раздельные входы совместно подсоединены к другому выходу блока управления, своим входом связанного с выходом формирователя, при этом выход каждоro трехвходового элемента И соединен с общим входом разбитых на пары элементов совпадения, свободные входы всех четных элементов совпадения подключены к первому выходу, а свободные входы всех нечетных - к второму выходу дискриминатора опережения, свои" ми входами подсоединенного к входам

1В формирователя, выход счетчика периодов подключен к свободному входу электронного ключа, введен. расширитель временных интервалов с переменным коэффициентом расширения, вход которого соединен с выходом формирователя, а выход - с входом электронного ключа и блока управления.

Введение в устройство расширителя временных интервалов с переменным коэффициентом расширения позволяет расширить пределы измерения случайной разности фаз у известного анализатора за счет обеспечения возможности переключения пределов измерения ширины интервалов, соответствующих абсциссам кривой плотности распределения без существенного увеличения объема измерительной. аппаратуры.

На чертеже представлена структурная схема анализатора плотности распределения случайной фазы сигнала.

Анализатор плотности распределения случайной фазы сигнала содержит формирователь 1, блок 2 управления, электронный ключ 3, эталонный генератор 4, счетчик 5 импульсов, дешифратор 6, триггеры 7 с раздельными входами, трехвходовые элементы 8 И, элементы 9 совпадения, дискриминатор

10 опережения, индикаторы 11 числа импульсов, счетчик 12 периодов опорного колебания и расширитель 13 временных интервалов с переменным коэффициентом расширения. Формирователь

1 представляет собой устройство, которое формирует интервал времени, пропорциональный мгновенному сдвигу фаз от Оо до +180о между исследуемым и опорным колебаниями. Дешифратор 6 устроен таким образом, что появление импульса на каком-либо его выходе свидетельствует о наличии сдвига фаз, укладывающегося внутри одного из установленных интервалов. Эти интервалы, выраженные в градусах, соответствуют заранее обозначенным абсциссам кривой плотности распреде5 920562 ления. Дискриминатор 10 опережения о фиксирует знак мгновенного сдвига н фаз. Если исследуемый сигнал опережа- в ет,опорный, то дискриминатор выдает е логическую "1" по первому выходу.

Это соответствует положительному н сдвигу фаз. В противном случае логи- к ческая "1" присутствует на втором выходе дискриминатора и соответст- л вует отрицательному сдвигу фаз. ч

Рассмотрим работу анализатора в н случае, когда коэффициент расширения з (Kp34 расширителя 13 задан равным Т единице и его присутствие не оказы- у вает влияния на функционирование 15 л устройства. Условно емкость счетчи- х ка 5 импульсов равна N „= 180, а И ширина установленных в дешифраторе в

6 интерь лов, соответствующих абс- с циссам кривой, плотности распределе- m :к ния Вцк1- "10 . Пределы измерения 8. у анализатора в этом случае самые в большие (от О до +180 ), а интерва- 2 лыО цнтп- самые широкие. Общее число и абсцисс равно 36. после включения 25 т анализатора его схема устанавливает- 1 ся в исходное состояние, при кото" т ром электронный ключ 3 закрыт логи- с,ческим "0" с выхода формирователя 1. Il

В счетчик 12 периодов опорного колеба-,в р ния записывается число, равное ну- р лю. При этом на выходе счетчика 12 а появляется логическая "1", которая. и подготавливает к открыванию электрон- б ный ключ 3. На прямых выходах триг- 35 р геров 7 присутствует логический "0". и

Элементы 8 и 9 закрыты. ж

50

55.При поступлении опорного Ug u исследуемого О сигналов на выходы анализатора его принцип действия сводится к следующему. На первом выходе дискриминатора опережения 10 возникает логическая "1", если опорный сигнал опережает исследуемый.

Она подготавливает к открытию все четные элементы 9 совпадения. Формирователь 1 вырабатывает интервал времени, пропорциональный мгновенному сдвигу фаз, достигаещему, например, 12 . Этот интервал времени поступает в блок 2 управления, формирующий от его переднего фронта короткий импульс, подтверждающий исходное состояние триггеров 7. Одновременно импульс с выхода формирователя открывает электронный ключ 3., через который импульс эталонного генера-, тора 4 поступает в счетчик 5: После кончания импульса, пропорциональого мгновенному сдвигу фаз, закрыается электронный ключ 3, прекращатся раббота счетчика 5 импульсов.

Дешифратор 6 анализирует состояие счетчика 5 и посылает логичесую "1" на выход, соответствующий бсциссам кривой плотности распредео ения в интервале 10-20 . Эта логиеская "1" воздействует на раздельый вход триггера 7, отвечающего а интервалы фазовых сдвигов 10-20 риггер опрокидывается в другое стойчивое состояние равновесия и огический "0" с его инверсного выода закрывает трехвходовый элемент

8, отвечающий за интервалы фаэо"

ых сдвигов 0-10, а логическая ".1" его прямого выхода подготавливает открытию трехвходовые элементы

И, отвечающие за интервалы фазоых сдвигов 10-20 . В то время блок управления формирует короткий мпульс, совпадающий с. задним фроном выходного сигнала формирователя и через подготовленные к открытию рехвходовый элемент 8 И и связанный ним четный элемент 9 совпадения осылает его в индикатор 11, регистирующий ординаты кривой плотности аспределения для положительных бсцисс в интервале 10-20 . Во всех о оследующих периодах опорного колеания работа анализатора при измеении ординат кривой плотности расределения для любых значений полоительных абсцисс аналогична описанной.

Последовательность работы анализатора не изменяется, если мгновенный фазовый сдвиг отрицательный. При этом логическая "1" присутствует на втором выходе дискриминатора 10 опережения и подготавливает к открытию все нечетные элементы 9 совпадения. Короткие импульсы блока 2 управления, совпадающие с задним фронтом выходных сигналов формирователя 1, через подготовленные к открытию трехвходовые элементы 8 И и нечетные элементы 9 совпадения попадают в индикаторы 11, регистрирующие ординаты кри" вой плотности распределения для отрицательных абсцисс и т.д. Таким образом, анализатор обеспечивает возможность измерения ординат кривой плотности распределения как для положительных, так и отрицательных о значений абсцисс в пределах 0-180

920562 8 где прев- требуемый предел измерения случайной разности фаэ и составляет КрЬи= 10.

8 этом случае в процессе

5 измерений по-прежнему полностью используется объем счетчика импульсов

5 и, следовательно, не возникает никакой .необхо о димости в перестройке дешифратора 6, приводящей к резкому увеличению . объема анализатора.

Ширина же интервалов, соответствующих абсциссам кривой плотности распределения, определяется при этом в соответствии с с выражением

Чипт - — Д

Во

>0 где Эцнт - ширина интервалов, соответствующих абсциссам кривой плотности распределения, при КрЬи= 1.

В нашем примере эта ширина уменьшается до 1 . Общее число абсцисс в результате такой операции снова станет равным 36 вместо четырех, и достоверность результатов статистического анализа сокращается.

30 Использование предлагаемого технического решения обеспечивает возможность исследования статистических характеристик в области как больших, так и малых значений случайной разности фаэ с высокой достоверностью.

Nor

Яре

Для автоматизации обработки результатов измерений в анализатор включен счетчик 12 периодов опорного колебания с наперед заданной емкостью в виде 10 и равной, например, lO . Как только проаналиэируется 100000 периодов опорного колебания, на выходе счетчика 12 появляется логический "О" и закрывает электронный ключ .3,Работа анализатора прекращается. Для определения ординат кривой плотности распределения необходимо показания индикаторов

1l числа импульсов делить на,. емкость счетчика 12. ОДнако процесс деления можно выполнить автоматически, если заранее установить и с помощью счетчика 12 поддерживать постоянно на одном месте запятую в индикаторах 11 числа импульсов, Тогда показания индикаторов 11 непосредственно соответствуют ординатам кривой плотности распределения как для положительных, так и для отрицательных значений абсцисс.

Предположим, что появилась необходимость построить кривую плотности распределениЯ случайной разности фаэ сигнала, изменяющейся в пределах 0+18 .. Однако попытка построить о такую кривую по результатам измерений при той же ширине интервалов (ИОКИ= 10 ), что и в предыдущем случае, дает очень грубые, с точки зрения теории статистического анали за, результаты, так как измеряются только четыре ординаты кривой плотности распределения.

Для того, чтобы устранить этот 4в недостаток без существенного увеличения объема измерительной аппаратуры, необходимо переключить пределы

;измерения, что одновременно позволяет уменьшить ширину интервалов, со- . 45 ответСтвуюцих абсциссам кривой плот" ности распределения. Для этого увеличивается коэффициент расширения расширителя 13, значение которого задается из условия 50 формула изобретения

Анализатор плотности распределения случайнойфазы сигнала по авт.св.

У737862, отличающийся тем, что, с цеМью повышения точности измерения случайной разности фаз, в него введен расширитель временных интервалов с переменным коэффициентом расширения, вход кототорого соединен с выходом формирователя, а выход - с входами электронного ключа и блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Н 737862, кл. G 01 R 25/00, 1978.