Цифровой фазометр Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

,11 Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения угла сдви га фаз между двумя периодическими электрическими сигналами по промежуточной частоте. Цель изобретения - повьтение точности измерения за счет устранения влияния нарушения фазовой балансировки в измерительных каналах. На фиг.. 1, представлена структурная схема фазометра; на фиг.2 - временные диаграммы напряжений в наиболее характерных точках схемы. Устройство содержит триггер 1, первый логический элемент И 2, генератор 3 квантующих импульсов, блок 4 управления, коммутатор 5, реверсивный счетчик 6 импульсов, формирователь 7 импульсов сброса, преобразова тель 8 частот опорного и исследуемого сигналов, два формирователя 9 и 10 импульсов,фиксирующих нуль-переходы преобразованных опорного и ис следуемого сигналов, формирователь 11 эталонного кода, эталонный элемент 12 задержки, два ключа 13 и 14, второй и третий логические элементы 15 и 16 И, блок 17 памяти и индикатор 18, причем блок 4 управления содержит делитель 19 на два частоты следования выходных импульсов первого формирователя 9 импульсов и управляющий триггер 20. Коммутатор 5 состоит из, двух логических 21 и 22 элементов И, преобразователь 8 частот опорного и иссле дуемого сигналов содержит в себе гетеродин 23 и два смесителя 24 и 25 Триггер подсоединен своим выходом к первому входу первого логического элемента 2 И, ко второму входу которого присоединен выход генератора 3 квантующих импульсов, к входу Сброс реверсивного счетчика 6 импул.ьсов подсоединен формирователь 7 импульсов сброса, первьй формирователь 9 импульсов соединен с выходом смесителя 24-, вход эталонного элемента 12 задержки объединен с входом первого формирователя 9 импульсов и соединен с выходом смесителя 24,а выход - с одним из входов первого ключа 13, второй вход которого соединен с выходом блока 4 управления, одним из входов коммутатора 5 и первым входом второго элемента 15 И,второй vnn которого соединен с выходом 22 формирователя 11 эталонного кода. а выход - с установоч.ным входом реверсивного счетчика 6, выход которого через третий элемент 16 И соединен с блоком 17 памяти, выход которого соединен с входом индикатора 18, управляющий вход блока 17 памяти соединен с вторым выходом формирователя 7 импульсов сброса, представляющего собой элемент задержки с отводом, вход формирователя 7 импульсов сброса соединен с выходом второго формирователя 10 импульсов и одним из входов триггера 1, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя 9 импульсов, синхронизирующим входомгенератора 3 квантующих импульсов и входами блока 4 управления, второй выход которого подсоединен к .реверсивному счетчику 6, а именно к его входу Занесение, а третий выход соединен с вторым входом коммутатора 5, вторым входом .третьего элемента 16 И и одним из входов второго ключа 14, второй вход которого подключен к выходу смесителя 25, а выход подключен к входу второго формирователя 10 импульсов и выходу первого ключа 13, выход первого элемента 2 И соединен с третьим и четвертым входами коммутатора 5, выходы которого подсоединены к прямому и обратному входам реверсивного счетчика 6. Устройство работает следующим образом. Опорный и меняющийся по фазе высокочастотные сигналы поступают на входы первого, и второго смесителей 24 и 25 преобразователя 8 частот опорного и исследуемого сигналов и, смешиваясь с сигналом гетеродина 23, преобразуются в снимаемые с выходов смесителей 24 и 25 сигналы постоянной промежуточной частоты (фиг.2 а-б)д Опорный сигнал промежуточной частоты подается на вход первого формирователя 9 импульсов, где ограничивается (фиг.2в) и превращается в последоваг тельность коротких импульсов (фиг.2г), фиксирующих переходы синусоиды а через нулевые значения при вхождении ее в положительную область. Аналогично, сигнал промежуточной частоты с меняющейся во времени фазой с выхода смесителя 25 через ключ 14 подается на вход второго формирователя 10 коротких импульсов,фиксирующих переходы синусоиды б через нулевые значения (фиг.2 д).

Выходные импульсы первого форми-. ррвателя 9 синхронизируют генератор 3 квантующих и)мпульсов (фиг.2 ж) и,. поступая на вход делителя 19 частоты, делятся по частоте следования на два.

С выхода делителя 19 импульсы к (фиг.2) с частотой следования, вдвое меньшей частоты следования выходных импульсов первого формирователя 9, запускают управляющий триггер 20, который сбрасывается выходными импульсами первого формирователя 9.

В результате на первом выходе управляющего триггера 20 имеет место управляющее напряжение л (фиг.2), определяющее своим положительным перепадом интервал впемени, отведенный для калибровки фазометра.

Аналогичное управляющее напряжение м (фиг.2),снимаемое с второго выхода управляющего триггера 20,определяет интервал времени,отведенный на измерение угла сдвига фаз между опорным и измеряемым сигналами.

В течение калибровочного интервала времени ключ 13 открыт по своему управляющему входу и опорньй сигнал с выхода смесителя 24 через эталонньй элемент 12 задержки и ключ 13 поступает на вход (со сдвигом по фазе tj) второго формирователя 10 (фиго2 о),на выходе которого вьфабатываются импульсы, соответствую- , щие калиброванному сдвигу по фазе, формирующие на выходе триггера 1 временные интервалы п, заполняемые на вьпсоде первого логического элемента 2 И квантующими импульсами (фиг.2 р). Через элемент 21 И коммутатора 5 эти калиброванные импульсные

посылки поступают на вход обратного счета реверсивного счетчика 6 импульсов, на установочный вход которого с формирователя 11 эталонного кода чег рез второй логический элемент 15 И в начале калибровочного интервала времени заносится эталонньй двоичный код н (с приходом выходного импульса делителя 19 на вход Занесение реверсивного счетчика 6).

Таким образом, при отсутствии ухода нуля все разряды счетчика 6 будут обнулены к началу измерительного интервала времени.

С началом измерительного интервала первый ключ 13 запирается по управляющему входу, а второй ключ 14 открывается и измеряемый сигнал с выхода смесителя 25 поступает на вход второго формирователя 10 и превращается на.его выходе в последовательность коротких импульсов д, управляющих сбросом триггера 1, на выходе которого формируются временные интервалы е, отображающие угол сдвига фаз между опорным и измеряемым сигналами.

На выходе первого логического элемента 2 И вырабатываются квантовые посылки з, поступающие через логический элемеит 22 И и коммутатор 5 на вход прямого счета реверсивного счетчика 6. В конце каждой квантовой посылки выходной импульс формирователя 7 импульсов сброса заносит выходной двоичный код реверсивного счетчика 6 через открытьй третий логический элемент 16 И в блок 17 памяти, после чего импульс с другого выхода формирователя 7 импульсов сброса (фиг.2 и) производит сброс реверсивного счетчика 6. Выходной код блока 17 памяти поступает на вход индикатопа 18.

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий последовательно соединенные триггер и первый логический элемент И, к второму входу которого присоединен генератор квантующих импульсов, блок управления, коммутатор, реверсивный счетчик импульсов, к входу Сброс которого подсоединен формирователь импульсов сброса, индикатор и второй логический элемент И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены формирователь эталонного кода, эталонный элемент задержки, два ключа, третий логический элемент И, блок памяти, два формирователя импульсов, причем вход эталонного элемента задержки объединен с входом первого формирователя импульсов, и соединен с первой входной клеммой устройства, а выход - с одним из входов первого ключа, второй вход которого соединен с выходом блока управления. одним из входов коммутатора и первом входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя эталонного кода, а выходс установочным входом реверсивного счетчика, выход которого через третий элемент И соединен с блоком памяти, выход которого соединен с входом индикатора, управляющий вход блока памяти соединен с вторым выходом формирователя импульсов сброса, вход которого соединен с вь1ходом второго формирователя импульсов и одним из входр-в триггера, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсов, синхровходом генератора квантующих импульV) сов и входами блока управления,второй С ;выход которого подсоединен к ревер сивному.счетчику,, а третий выход соединен с вторым входом коммутатора, вторым входом третьего элемента И и одним из входов второго ключа, второй вход которого соединен с второй входной клеммой устройства, а выход подключен к входу второго формирователя импульсов и выходу пер:вого ключа, причем выход первого элемента И соединён с третьим и четвертым входами коммутатора, выходы Которого подсоединены к прямому и обратному входам реверсивного счетчика.