Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала

 

Союз Советсиин

Социалмстичесиии

Респубпии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-вуГ (22) Заявлено 31. 10. 80 (21) 2999501/1 8" 21 (51)M. Кл. с присоединением заявки МС 01 à 2S/08 (23) Приоритет"

Гаеударственый квинтет по делаи нзабретеннй и открытий 1

Опубликовано 15 06 ° 82 ° Бюллетень М22

Дата опубликования описания 15 06 (53) УДК621. 317. . 77(088. 8) (72) Авторы изобретения

М. А. Копбаев и Н. И. Овчаренко °

Московский ордена Ленина энергетйческйй -4нстиФут (71) 3. явитель (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛА

Изобретение относится к фазоизмерительной технике.

Известно устройство для оптимального обнаружения сигналов, состоящее иэ перемножителей, генераторов опорных гармонических функций, делителя и тригонометрического преобраэовате" ля (1 ).

Однако такое устройство требует для своей реализации создания идеаль10 ных перемножителей, известные схемы которых не позволяют достичь высокой точности измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, преобразователь напряжения в код с двумя выходами, один из которых непосредственно, а другой через линию задержки соединены с двумя из пяти входов блока умножения, накапливающий сумматор, блок определения от" ношения двух кодов и тригонометрический преобразователь, генератор дискретной амплитуды, подсоединенный к третьему входу блока умножения, генератор дискретного аргумента, первый выход которого через тригонометрический преобразователь sin $, а вто,зой через последовательно соединенные тригонометрический преобразователь сов и линию задержки соединены с четвертым и пятым входами блока умножения (2).

Недостатком этого устройства является наличие многовходового блока умножения, что приводит к усложнению устройства и понижению его надежности.

Цель изобретения — повышение надежности устройства путем его упроще" ния.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, содержащее подстраиваемый опорный генератор и последовательно соединен3 93582 ные фильтр нижних частот, преобразователь напряжения в код, накапливающий сумматор, блок определения отношения двух кодов и тригонометрический преобразователь, введены блок

ИЛИ и отметчик времени, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик переполнений, а также подсоединенную к счетчикам логическую матрицу, имеющую три выхода, 10 причем два первых выхода логической матрицы соединены с управляющими входами накапливающего сумматора и через блок ИЛИ с управляющим входом преобразователя напряжения в код, третий выход - с накапливающим сумматором, а вход реверсивного счетчика соединен с выходом подстраиваемого опорного генератора, вход которого соединен с выходом накапливающего сумматора.

На чертеже представлена блок-cxe"" ма цифрового устройства для оптималь" ного измерения фазы сигнала.

Цифровое устройство для оптимального -измерения фазы сигнала содержит фильтр 1 нижних частот, преобразователь 2 напряжения в код, накапливающий сумматор 3, блок 4 определения отношения двух кодов, тригонометрический преобразователь 5, подстраиваемый опорный генератор 6, отметчик 7 времени, содержащий реверсивный счетчик 8, счетчик 9 переполнений, логическую матрицу 10 и блок 11

ИЛИ.

3$

Устройство работает -следующим образом.

Напряжение входного процесса через фильтр 1 нижних частот подается на преобразователь 2 напряжения в ю код, в котором преобразование напряжения осуществляется по сигналам от отметчика 7 времени в моменты совпадения кода на выходе реверсивного счетчика 8, получающего счетные им" фэ пульсы от подстраиваемого опорного генератора 6, с одним из закодированных состояний. логической матрицы 10, Код выборки поступает в накапливающий сумматор 3 в один из двух er о регистров. Тот или иной регистр выбирается по состоянию первого и второго выходов логической матрицы 10, связанных со входами блока 11 ИЛИ. Тре тий выход задает сумматору 3 команду "Сложить" или "Вычесть" в зависимости от состояния счетчика 9 перепол- . нений. 8 конце времени наблюдения сиг+> s Ь)

А =I U(t) 51ииАЖ = u(4)d s„8);

О о

tH r (g)

B= JU(g)cosxtdt =I 0®)йб щ, о . о где u(t)

-- нап я р жение входного процесса; и

- время наблю" дения;

40 - циклическая частота ко" пии сигнала, >Q(4) =J9180pkc3L - интегральные функции копии сигнала. о

В данном случае используется цифровая аппроксимация выражения (1) для равномерных приращений д S = 45

=Ма. интегральных функций S<(t) и

S (t) эа время й, .

А ь6, ЕЩ1)

В . Ь8. .В U(t,j)SlfИдg (2) где М - количество выборок за время наблюдения;

i, .j - текущие номера выборок;

Ц(ф, ) ф )) " выборки иэ входного процесса в моменты времени t и р дЯ i a9-. знаки приращений Фун1! кций S< (t) и S <(t) для текущих выборок i

Согласно выражению (2) для вычисления ортогональных составляющих А и В необходимо в момент изменения интеграла от копии сигнала sinu t и ссыпь t на велйчину, равную выбраннала определяется отношение содержимого двух регистров накапливающего сумматора 3 в блоке 4 определения отношения и частное подвергается преоб" раэованию в функции arctg в тригонометрическом преобразователе 5.

Подстраиваемый опорный генератор

6 соединен с выходом накапливающего сумматора 3 (с выходом одного из его регистров) с целью подстройки частоты копии сигнала к частоте входного сигнала.

В основу принципа действия предлагаемого устройства положено вычисление ортогональных составляющих А и В по методу Римана-Стильтьеса формула изобретения

ВНИИПИ Заказ. 4202/46 Тираж 717 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 9 ному приращению bS, производить выборку из входного процесса и суммировать эти выборки в течение времени наблюдения. При известной заранее форме сигнала (в данном случае синусоидальной) копия сигнала задается в виде отрезков времени, соответствующих моментам изменения интегральных функций копии сигнала на выбранный шаг. hS, и решение задачи реализуется с помощью реверсивного счетчика и логической матрицы. С целью упрощения устройства составляется комбинационная логическая схема мат" рицы на количество выборок эа время, равное четверти периода копии сигнала, а реверсивный счетчик дополняется счетчиком переполнений.

Положительный эффект достигается за счет исключения блока умножения и приведения структуры цифрового . устройства для оптимального иэмере" ния фазы сигнала к виду, удобному для реализации с помощью микропроцессорных средств.

Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, содер35822 6 жащее подстраиваемый опорный генератор и последовательно соединенные фильтр нижних частот, преобразователь напряжения в код накапливающий сумматор, блок определения отношения двух кодов и тригонометрический преобразователь, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства путем его упрощения, ф в него введены блок ИЛИ и отметчик времени, содержащий последовательно соединенные реверсивный счетчик и счетчик переполнений, а также подсоединенную к счетчикам логическую матрицу, имеющую три выхода, причем два первых выхода логической матрицы соединены с управляющими входами накапливающего сумматора и через рлок ИЛИ с управляющим входом преоб- . разователя напряжения в код, третий выход - с накапливающим сумматором, а вход реверсивного счетчика соеди" нен с выходом подстраиваемого опорного генератора, вход которого соединен с выходом накапливающего сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пестряков В. Б. фаэовые радиотехнические системы. М., "Сов.радио", 1968, с. 380.

2. Авторское свидетельство СССР

I1 412565, кл. G 01 R 25/08, 25.01.74.