Цифровой фазометр
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Дата опубликования описания 301082 (И1М. Кл.з G 01 R 25/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий t $ 3) УДК 6 2 1. 317 . .77(088.8) (72) Авторьс изобретения А.С.Глинченно, С.В.Чепурных и И.К.Чмых 1 1 (11) Заявитель Красноярский политехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения цифро-. вых фазометров. Известен триггерный двухполупериодный фазометр, содержащий в каждом канале формирователи импульсов привязки к положительным и отрицательным нуль-переходам входных сигналов с подключенными к их выходам элементами совпадений, соединенными выходами через элемент ИЛИ с общим для обоих каналов управляемям триггером, к выходу которого подключен элемент совпадений, в котором осуществляется квантование временных интервалов и который подключен выходом к входу счетчика, а вторым входом — к выходу элемента совпадений, который ограничивает время измерения и связан с задающим генератором и времязадающим устройством, которое через дифференцирующую цепь и одновибратор управляет коммутирующим триггером, подключенным выходами к вторым входам элементов совпадений (1 ). Используемые в данном фазометре два цикла работы, равные половине врумени измерения и соответствующие измерению сдвига фаз по положительным (в первом цикле) и отрицательныв (во втором цикле) нуль-переходам входных сигналов, не обеспечивают полной компенсации погрешности за счет относительно быстрых уходов нулевой линии, соизмеримых с временем измерения. Дополнительная погрешность возникает также при коммутации режимов работы. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является цифровой фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз в интервалы времени с подключенными к его выходам через элементы И блока- . ми синхронизации, соединенными первыми выходами через элемент ИЛИ с суммирующим счетчиком, задающий генератор, связанный с вторыми входа20 ми элементов И и блоков синхронизации, соединенных третьими входами через времязадающий блок с вторыми выходами одного из блоков синхронизации, четвертые входы блоков синхро2з низации соединены соответственно с пряьнм и инверсным выходами триггера, связанного входом с задающим генератором. В элементах И данного фазометра осуществляется квантова30 ние временных интервалов, поэтому в 970258 Однако в прототипе такая возможнбсть отсутствует, что приводит к п тере части измерительной информации и. дополнительной погрешности дискретности, максимальное значение которой пропорционально удвоенному объему делителя частоты или в градусах 2 ° 360/Ксч . Данная погрешность особенно возрастает при увеличении количества параллельно квантуемых временных интервалов, формируемых преобразова60 65, дальнейшем их целесообразно называть блоками квантования. Квантонание временных интервалов осуществляется общей квантующей последовательностью, что повышает частоту квантования и снижает погреш- 5, ность дискретности, а в блоках синхронизации осуществляется привязка с счетных импульсов пачек к двум сдвинутым по времени последовательностям импульсов, что исключаеТ взаимное 10 влияние пачек при их объединении на входе суммирующего счетчика. Блоки синхронизации включают в себя последовательно соединенные делитель частоты, подключенные входом к выходу 15 соответствующего блока квантования, управляемый триггер и элемент И (в дальнейшем первый элемент совпадений), второй вход которого связан с времязадающим блоком, последовательно соединенные блок переноса, входы которого соединены с задающим генератором и с прямым или инверсными выходами триггера, а выход — с времязадающим блоком (в первом блоке син25 хронизации) и третьим входом первого элемента совпадений, электронный ключ (в дальнейшем второй элемент совпадений), соединенный вторым входом с выходом управляемого триггера, и триггер, выход которого подключен к второму входу управляемого триггера и четвертому входу элемента совпадений, выход которого является выходом блока синхронизации . Объеми делителей частоты блоков M синхронизации и суммирующего счетчика должны удовлетворять условии непосредственного отсчета сдвига фаз в градусах, а именно: Ка„. Ксч:= 2t„ К„ = 360 10", где К = 0 1 2...; „,„- вре- 40 мя измерения; f„s частота квантования. При этом в области средних и нижних частот, где погрешность квантования становится очень малой (по. рядка 10 -10 ", при йиьм=0,5 с, fxs= 45 36МГц) разряды делителей частоты также как и все разряды суммирующего счетчика являются значащими и их необходимо учитывать при считывании измерительной информации. Для этого коды обоих делителей частоты должны быть просуммированМ и добавлены к коду. суммирующего счетчика (2). отелем сдвига фаз. в интервалы времени с целью повышения точности измерения. В общем случае число таких интервалов может достигать нескольких единиц. При этом погрешность возрастает пропорционально количеству параллельно квантуемых интервалов времени. Цель изобретения — повышение точности измерения цифровых фазометров, Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр,содержащий времязадающий блок, преобразователь сдвига фаз в интервалы времени с подключенными к его выходам блоками квантования, связанными вторыми входами с задающим генератором, а выходами — с соответствующими блоками синхронизации, соединенными первыми выходами через элемент ИЛИ с входом суммирующего счетчика, введены распределитель импульсов и последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ и дополнительный суммирующий счетчик, выход которого подключен к дополнительному входу элемента ИЛИ, а вход сброса — к первому выходу времязадающего блока, соединенному также с третьими входами блоков квантования, второй выход времязадающего блока соединен с вторыми входами блоков синхронизации, которые подключены третьими входами к соответствующим выходам распределителя импульсов, а вторыми выходами к входам дополнительного элемента ИЛИ, входы распределителя импульсов и времязадающего блока соединены с выходом задающего генератора. При этом каждый блок синхронизации включает в себя последовательно соединенные реверсивный счетчик, управляемый триггер и первый элемент совпадений, выход которого является первым выходом блока синхронизации, последовательно соединенные второй элемент совпадений и триггер, выход которого связан с вторым входом первого элемента совпадений и вторым входом управляемого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений, а также третий элемент совпадений, соединенный выходом с входом вычитания реверсивного счетчика, к выходам разрядов которого подключен дешифратор нулевого состояния, выход которого связан с первым входом третьего элемента совпадений, второй вход которого, соединенный с вторым входом второго элемента совпадений и третьим входом первого элемента совпадений, является третьим входом блока синхронизации, третий вход третьего элемента совпадений является вторым входом блока синхронизации, а выходвторым выходрм блока синхронизации . 970258 На фиг.1 приведена блок-схема цир рового фазометра; на фиг.2 - блоксхема одного из возможных вариантов реализации блока синхронизации. Цифровой фазометр содержит преобразователь 1 сдвига фаз в интервалы времени, к выходам которого подключены блоки 2 квантования, которые связаны с блоками 3 синхронизации, выходы которых соединены через элемент ИЛИ 4 с суммирующим счетчиком 5, задающий генератор 6 и подключенные к нему распределитель 7 импульсов и времязадающий блок 8, связанные с блоками 3 синхронизации, соединенными через дополнительный элемент ИЛИ 9 с дополнительным суммирующим счетчиком 10, связанным с элементом ИЛИ 4 и времязадающим блоком 8, соединенным с блоками 2 квантования. Блоки .3 синхронизации включают в себя реверсивный счетчик 11, соединенный с управляемим триггером 12, связанным с вторым элементом 13 совпадений, триггером 14 и первым элементом 15 совпадений, соединенным с -третьим элементом 16 совпадений и дешифратором 17 нулевого состояния,,которые связаны с реверсивным счетчиком 11. Устройство работает следующим образом. Измеряемый фазовый сдвиг с помощью преобразователя 1 сдвига фаз в интервалы времени преобразуется в эквивалентные интервалы времени, которые поступают на блоки 2 квантования, где квантуются общей последовательностью счетных импульсов с выхода задающего генератора 6 в течение времени, задаваемого времязадающим блоком 8. Пачки импульсов с выходов блоков 2 квантования поступают на блоки 3 синхронизации, где осуществляется их привязка к одной из N импульсных последовательностей распределителя 7 импульсов, которые разнесены по времени относительно друг друга на величину t, где t — период частоты задающего генератора. В результате обеспечивается независимая регистрация счетных импульсов пачек с выходов блоков 3 синхронизации с помощью общего суммирующего счетчика 5. Каждый блок 3 синхронизации содержит реверсивный счетчик 11, на вход суммирования которого поступают пачки счетных импульсов. Объем счетчика выбирается не менее чем (2N+1). Привязка выходных импульсов реверсивного счетчика к соответствующей импульсной последовательности распределителя 7 импульсов осуществляется при помощи первого 15 и второго 13 элементов совпадений, триггера 14 и управляемого триггера 12. При этом на выход первого элемента 15 совпадений проходит второй после появления выходного импульса реверсивного счет5 чика 11 импульс из выходной последовательности распределителя 7 импуль- сов. После окончания времени измерения коды реверсивных счетчиков 11 всех блоков 3 синхронизации должны быть просуммированы и добавлены к коду общего суммирующего счетчика 5. Для этого в паузе между измерениями ° потенциалов с второго выхода времязадающего блока 8 открываются третьи 15 16 элементы совпадений блоков 3 синхронизации, и импульсы сдвинутых по времени импульсных последовательностей.с распределителя 7 импульсов поступают на входы вычитания реверсив2П ных счетчиков 11 и через дополнительный элемент ИЛИ 9 на дополнительный суммирующий счетчик 10, подключенный через элемент ИЛИ 4 к основному суммирующему счетчику 5. Разрядность до25 полнительного суммирующего счетчика 10 такая же, как и реверсивного счетчика 11. K выходам разрядов реверсивных счетчиков 11 подключен дешифратор 17 нулевого состояния, который закры о вает соответствующий элемент 16 совпадения, после считывания до нуля содержимого реверсивного счетчика 11. При этом на вход дополнительного суммирующего счетчика 10 поступает количество импульсов, соответствующее суммарному коду .всех реверсивных счетчиков, .которое и будет зарегистрировано основным и дополнительным суммирующими счетчиками. В результате не происходит потери измерительной информации в блоках синхронизации, а все разряды основного и дополнительного суммирующих счетчиков могут быть использованы для индикации ре зультата измерения. "1 аким образом, введение новых элементов и связей позволяет повысить точность измерения цифрового фазометра за счет исключения потери из5О мерительной информации в блоках синхронизации. Формула изобретения 1. Цифровой фазометр, содержащий времязадающий блок, преобразователь сдвига фаз в интервалы времени с подключенными к его выходам блоками квантования, связанными вторыми вхо дами с задающим генератором, а выходами — с первыми входами соответствующих блоков синхронизации, соеди.ненных первыми выходами через элемент ИЛИ с входом суммирующего счетчика, 65 отличающийся тем, что, 970258 с целью повышения точности измерения, в него введены распределитель импульсов и последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ и дополнитель ный суммирующий счетчик, выход которого подключен к дополнительному 5 входу элемента ИЛИ, а вход сбросак первому выходу времязадающего блока, соединенному также с третьими входами блоков. квантования, второй выход времязадающего блока соединен 10 с вторыми входами блоков синхронизации,. которые подключены третьими входами к соответствующим выходам распределителя импульсов, а вторымй выходами. — к входам дополнительного элемента ИЛИ, входы распределителя импульсов и времязадающего блока соединены с выходом задающего генератора. 2. Фазометр по п.1, о т л и ч а— 20 ю шийся тем, что, блок синхронизации содержит последовательно . соединенные реверсивный счетчик, управляемый триггер.и первый элемент совпадений, выход которого является первым выходом блока синхронизации, последовательно соединенные второй. элемент совпадений и триггер, выход которого связан с вторым входом первого элемента совпадений и вторым входом управляемого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений, а также третий элемент совпадений, соединенный выходом с входом вычитаний реверсивного счетчика, к выходам. разрядов которого подключен дешифратор нулевого состояния, выход которого связан с первым входом третьего элемента совпадений, второй вход которого, соединенный с вторым входом второго элемента совпадений и третьим входом первого элемента совпадений, является третьим входом блока синхронизации, третий вход третьего элемента совпадений является вторым вхо дом блока синхронизации, а выход— вторым выходом блока синхронизации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР Р 359608, кл.G 01 R 25/00, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР 9 636558, кл 6 01 R 25/00, 1978. 970258 был ЦЬг.2 Составитель В.Афанасьев Редактор Н.Гришанова Техред A.Áàáèíåö Корректор С. Шекмар Закаэ 8380/54 . Тираж 717 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иаобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4
