Дискриминатор временного положения периодических электрических сигналов Советский патент 1984 года по МПК H03D13/00 

со г

00

со Изобретение относится к радиотёх нике и может использоваться в фаэоизмерительных устройствах, в частнос ти в приемоиндикаторах фазовых радио навигационных систем, По основному авт. св. № 600693известен дискриминатор временного положения периодических электрически сигналов, содержащий источник сигналов управления частотной перестройкой дискриминатора,,генератор опорного сигнала, формирователи импуль- сов отсчета характерных точек измеряемого и опорного сигналов и преобразователь временного интервала от характерной точки опорного сигнала до характерной точки измеряемого сигнала в Цифровой код, подключенный к формирователю импульсов отсчета характерных точек измеряемого сигнала и через формирователь импульсов отсчета характерных точек опорного сигнала - к геНератотэу опорного сигнала, блок хранения кодов,блок накопления кодов, комбинационный сумматор кодов, блок сравнения кодов и четыре коммутатора, причем выход преобразователя временного интервала от характерной точки опорного сигнала до характерной точки измеряемого сигнала в цифровой код через первый коммутатор подключен к первому входу комбинационного сумматора кодов, второй вход которого соединен с выхо дqм блока накопления кодов, а выход - с вторкм коммутатором и первым входом блока сравнения кодов, входы блока накопления кодов через третий :И четвертый коммутаторы подключены соответственно к первому и второму выходам блока хранения кодов, вход которого подключен к источнику сигна ла управления частотной перестройкой дискриминатора, управляквдий вход тре тьего коммутатора соединен с выходом формирователя импульсов отсчета характерных точек опорного сигнала, а управляющий вход четвертого коммутатора соединен с первым выходом блока сравнения кодов, второй выход которо го соединен с управляющим входом вто рого коммутатора, второй вход - с вт рым выходом блока хранения кодов 1 Однако известный дискриминатор имеет недостаточную точность дискрим нирования из-за наличия дополнительн инструментальной погрешности. Цель изобретения - повышение точности. Поставленная цель достигается тем что в дискриминаторе временного поло жения периодических электрических си налов/ содержащем источник сигналов управления частотной перестройкой дискриминатора, генератор опорного сигналаг формирователи импульсов отсчета характерных точек измеряемого и опорного сигналов и преобразователь; временного интервала от характерной точки опорного сигнала до характерной точки измеряемого сигнала в цифровой код, подключенный к формирователю импульсов отсчета характерных точек измеряемого- сигнала и через формирователь импульсов отсчета хйрактерных точек опорного сигнала -, к генератору/ опорного сигнала, блок хранения кодов, блок накопления кодов, комбинационный сумматор кодов, блок сравнения кодов и четыре коммутатора, причем выход преобразователя временного интервала от характерной точки опорного сигнала до характерной точки измеряемого сигнала в циф-. ровой код через первый коммутатор подключен к первому входу комбинационного сумматора кодов, второй вход которого соединен с выходом блока на.копления кодов, а выход подключен к второму коммутатору и первому входу блока сравнения кодов, входы блока накопления кодов через третий и четвертый коммутаторы подключены соответственно к первому и второму выходам блока хранения кодов, вход которого подключен к источнику сигнала управления частотной перестройкой дискриминатора, управляющий вход третьего коммутатора соединен с выходом формирователя импульсов отсчет а характерных точек опорного сигнала, а управляющий вход четвертого коммутатора соединен с первым выходом блока сравнения кодов, второй вы- ход которого соединен с управляющим входом второго коммутатора, а второй вход - с вторым выходом блока хранения кодов, блок хранения кодов снабжен двумя дополнительными выходами и введены два дополнительных коммутатора и делитель частоты, причем дополнительные выходы блока хранения кодов через соответствуквдие дополнительные коммутаторы соединены с входами блока накопления кодов, а выходформирователя импульсов отсчета характерных точек опорного сигнала через делитель частоты соединен с управляющими входами дополнительных коммутаторов, На фиг.1 приведена структурная электрическая схема дискриминатора; на фиг.2 - временная диаграмма измеряемых сигналов; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие работу дискриминатора. Дискриминатор временного положения периодических электрических сиг-, налов содержит формирователи I it 2 импульсов отсчета характерных точек измеряемого и опорного сигналов, генератор 3 опорного сигнала, преобразователь 4 временного интервала от характерной точки опорного сигнала до характерной точки измеряемого сигнала в цифровой код, коммутаторы 5-8, комбинационный сумматор 9 кодо -блок 10 накопления кодов, блок 11 . хранения кодов, блок 12 сравнения кодов, дополнительные ко(шутаторы 13 и 14, делитель 15 частоты. Дискриминатор работает следующим образом. Для измерения разности фаз между несущими периодических импульсных сигналов Аи В с периодбм Т несущей ,и периодом Тг, повторения (фиг.2) поочередно измеряют разность фаз ме ду несущей сигнала А и опорным сигн лом, и между несущей сигнала Б и тем же опорным сигналом. Предлагаемый дискриминатор временного положения, определяя мгновенное значение разности фаз Между нес та1ей сигнала А (Б) и опорным сигналом, является чувствительным элементом такого фазового измерителя. На вход преобразователя 4 с выхода формирователя 2 непрерь-вно поступают опорные импульсы (фиг. За с периодом Тд, соответствующим частоте опорного сигнала генератора .3, определяя начальные моменты пре:обраэуемых интервалов временис,, с2г2з (фиг. 36). На второй вход преобразователя 4 с формирователя 1 поступают импульсы с периодом Т, соответствующим несущей частоте измеряемого сигнала (фиг. 36), Определяя конечные моменты лремени преобразуемых интервалов времени. По окончании преобразования код in , П2, п, ..., отображающий эти интервалы, с выхода преобразователя 4 поступает через коммутатор 5, управляемый по входу 16 импульсы, следующими с периодом дискриминирования, например, в комбинационный сумматор 9, после чего счетчик в пр образователе 4 устанавливается по входу 16 в исходное состояние импул сами с периодом Тд, предшествующими импульсами запуска в преобразовател 4. К моменту прихода кода п (п, П2 п г ...) на первкй вход комбинационн го сумматора 9 кодов на втором его входе имеется код N (NH, N2. N3... поступающий с выхода блока 10 накоп ления кодов. Этот код является результатом многократного суммирования кода ьп, выбираемого из блока 1 хранения кодов. Это суммирование пр изводится с частотой опорного сигна : ла е помощью коммутатора б, т. е. N К- йп где К - текущий номер периода опорного сигнала с начала режима измерения. Код д п отображает остаток от вычитания из периода Т(, целевого чис.ла периодов Т в том же масштабе, что и код п. Суммарный код П2( „) (-..) а выходе комбинационного сумматора 9 для текущего преобразуемого интервала времени 1i2 (...) оказывается равным коду п, отображающему первый преобразуемый интервал времени , , если исключить из него в необхо,димых случаях, описанных ниже, код М, отображающий период Т. Исключение целевого числа периодов производится с помощью блока 12 сравнения ко- , лов. Если код n4-N на выходе комбинационного сумматора 9 оказывается больше кода М, то производится oner рация вычитания N-M (с помощью коммутатора 7, подающего код М из блока 11 хранения кодов на вход вычитания блока 10 накопления кодов). Если код n+N меньше кода М, то он проходит через коммутатор 8 кода на выход дискриминатора, являясь единичного значения временного рассогласования. При изменении временного положения измеряемого сигнала за время между моментс1ми дискриминирования (Тд) соответственно изменяется выходной код единич юго значения временного рассогласования. По прошествии определенного числа (Kf,) периодов Tf, опорного сигнала на выходе делителя 15 частоты выра-. батываетса импульс,.обеспечивая с помощью дополнительных коммутато;ров 13 и 14 добавление (вычитание) к коду N, выработанному в блоке Ю накопления кодов, соответственно кодов , и К(м, хранящихся в блоке 11 хранения кодов. Код о„ представляет собой отброшенную, часть кода и п поправки на несинхроиность Ст.е. часть кода, находящуюся за пределами разрядной сетки кода йп). Код S М представляет собой отброшенную часть кода М периода Т. Коэффициент Kjn определйется выражением KpUii Sni где х - целая часть числа X. Коэффициент деления Кц делителя 15 частоты выбирается с учетом соотношенияК„ где К,, - число разрядов блОка 11 хранения кодов (и, соответственно, коммутаторов 6, 7, 13 и 14 и блока 10 накопления кодов), К4 - число разрядов преобразователя 4. При необходимости фазовых измерений на другой несущей частоте производится по входу 17 перестройка дискриминатора на работу по другой несущей. Работа дискриминаторапроисходит аналогично, но с тем отличием, что из блока 11 хранения кодов выби рают другие значения кодов йп, М, К„5 и , соответствующие новой частоте.

Таким образом, за сче введения в известный дискриминатор (который является базовь1м объектом) , дополнительных элементов и связей повьииается точность дискриминирования. в обоих дискриминаторах кроме основной инструментальной погрешности, определяемой младшим разрядом преобразователя 4, имеется также дополнительная, связанная с несинхронностью частот опорного и измеряемого сигналов и увеличивакнцаяся с течением времени, прошедшего с момента режима измерения. Однако в предлагаемом дискриминаторе рост дополнительной инструментальной погрешности происходит с меньшей скоростью.

В базовом дискриминаторе преобразователь 4 выполнен восьмиразрядным (т.е. К4-8), а блок 11 хранения кодов - шестнадцатиразрядным (т.е. К, 16) , При такой же разрядности преобразователя 4 и блока 11 в предлагаемом дискриминаторе выигрыш в уменьшении дополнительной инструментальной погрешности за одно и то же время t режима измерения составляет Stga /в предд 256 раз.

На практике требуемое время режима измерения составляет величину t(l-2 мин, и, как будет показано далее, в этих условиях базовый

дискриминатор оказывается неработоспособным.

Максимальное время t,, режима измерения, в течение которого дополнительная инструментальная погрешность базового дискриминатора не превышает основной, определяется из уравнения

(.- ()t . (4)

Период дискриминирования (и, следовательно, период опорного сигнала) Т целесообразно выбирать обратно пропорциональным полосе л F пропускания радиоприемного устройства (подключенного ко входу 18, так как дискриминирование с большими интервалами врени связано с потерей информации при приеме сигналов на фоне флуктуационных помех, а дискриминйрование с меньшими интервалами не дает дополнительной информации (например, при 4 F 50 Гц целесообразно выбрать

TO 7 20 мс) . При К4 8, К,« 16 для базового дискриминатора ., 5 с, т.е. при требуемом времени режима измерения t (1-2) мин он оказывается неработоспособный.

Для предлагаемого дискриминатора tmg определяется из уравнения

( ),, (./T) (2 V2«) (Т/2(5)

откуда tpi(,,-20 мин, т.е. при требуемом времени t (1-2) мин предлагаемый дискриминатор работоспособен.

ДИСКРИМИНАТОР ВРЕМЕННОГО ПОЛОЖЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ -ПО авт. св. 600693, ш отличающийся тем, что, i/ с целью повышения точности, .блок хранения кодов снабжен двумя дополни.тельными выходами и введены два дополнительных коммутатора и. делитель частоты, причем дополнительные выходы блока хранения кодов через соответствующие дополнительные коммутаторы соединены с входами блока накопления кодов, а выход формирователя импульсов отсчета характерных точек опорного сигнала через делитель частоты соединен с управлякяцими вхо-, дами дополнительных коммутаторов. (О