Устройство для измерения угла сдвига фаз между двумя модулированными гармоническими сигналами Советский патент 1985 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к точным ф зовым измерениям в диапазоне низких и инфранизких- частот. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет вв дения про.стейшего цифрового фильтра позв.оляхичего исключить демодуляцию сигнада.. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит генератор 1 эталонной частоты, умножитель 2 частоты, электронный ключ 3 и регистратор 4, кнопки Пуск 5 и Сброс 6 и два канала, каждый из которых снаб жен усилителем 7,8 глубины модуляции фиксатором 9,10 уровней, цифровым фильтром, состоящим из двоичного счетчика 11,12, двух многовходовых элемейтов И 13,14 и 15, 16 и двух формирователей 17,18 и 19,20, генер тором 21,22 ударного возбуждения и блоками 23,24 выделения моментов перехода сигналов через максимальное значение. Генератор 1 эталонной частоты сое динен с одним из входов электронного ключа 3 через умножитель 2 частоты, вход регистратора 4 подключен к выходу эчектронного ключа 3. С электронным ключом 3 связаны два канала, каждый из которых включает в себя фиксатор 9,10 уровня, блок 23,24 выделения моментов перехода сигналов через максимальное значение и генератор 21,22 ударного возбуждения, выход которого подключен к одному из входов блоков выделения моментов перехода сигнала через максимальное значение. Каждый канал снабжен усилителем 7,8 глубицы модуляции , вход которого совмещен с одним из входов устройства, и цифровым фильтром, представляющим собой двоичный счетчик 11,12, двй многовходовых элемента И 13,14 и два формирователя 15,16, причем выход усилителя 7,8 глубины модуляции связан с входом фиксатора 9,10 уров ня, выход которого соединен с входом двоичного счетчика 11,12 и одним из вэсодов обоих элементов R 13,14 и 15 ,16, а каждый из остальных входов элементов И 13,14 и 15,16 соединен с выходом соответствующего разряда двоичного счетчика 11,12, при этом выходы каждого из элементов И 13,14 .и 15,16 связаны с входом одного из формирователей 17,18 и 19,20, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока 23,24 выделения моментов перехода сигнала через максимальное значение генератора 21,22 ударного возбуждения. , Устройство работает следующим образом.. , Амплитудно-модулированные колебания поступают на входы усилителей 7 и 8 глубины модуляции, в каждом из которых происходит наряду с усилением сигнала увеличения глубины модуляции до значений, близких к 1. Затем сигнал ограничивается по напряжению фиксаторами 9 и 10 уровней (выполненными, например, в виде ограничителей уровня с последующим формирователем прямоугольных импульсов) , причем уровень ограничения , выбирается из условия (1 -m) , : где m - коэффициент модуляции; liftf- амплитуда. В результате ограничения образуется периодическая последовательность полуволн несущей частоты, амплитуда которой меняется по закону огибающей АМ-сигнала, следующая с частотой модулирующего С1|гнала. С помощью формирователей, входящих в состав фиксатора уровня, ог-, раниченный сигнал преобразуется в последовательность пакетов прямоугольных импульсов, следующих с модулирующей частотой, которые посту пают на аходы цифровых фильтров,- . каждый из которых представляет собой двоичный счетчик с набором, схем совпадений -(объем счетчика выбирается из соотношения между несущей и модулирующей частотами). Цифровые фильтры выделяют первый и последний моменты перехода АМ-сигнала через фиксированный уровень напряжения, т.е. фронт 1-го и срез последнего импульсов каждого пакета, по которым формируется временной интервал, середина которого соответствует моменту прохождения точки максимума огибающей АМ-сигнала. Блок 23 и 24 выделения максимума огибающей АМ-сигнала, стробируемые импульсами генераторов 21 и 22 ударного возбуждения, формируют короткие импульсы, моменты появления которых соответствуют максимуму огибающей АМ-сигнала в каждом канале. Эти импульсы образуют времен31

ной интервал, пропорциональный углу , сдвига фаз между огибающими.

Электронный ключ 3 и эталонный генератор 1 обеспечивают заполнение временного интервала, полученного импульсами эталонной частоты. Регистратор 4 представляет собой цифровое вычислительное .устройство, состоящее из типовых узлов и производящее арифметические операции, результат вычисления должен отображаться на цифровом табло. .

Угол сдвига фаз определяется для измерения мгновенного значения угла как произведение числа импульсов Njf , пропорционального углу сдвига

902914

фаз, на отношение частоты входных

сигналов {.« и эталонной частоты

I кварцевого генератора tf , умноженное

на множитель, кратный 36 (перевод в

5 градусную меру угла):. Vср J..

360

-1Д

tr

. Таким образом, преимуществом предложенного устройства является обеспечение непосредственного изнерення угла сдвига фаз между огибающими амплитуд но-модулированных колебаний, что позволяет поднять точность измерения до уровня точности, достигнутого для синусоидальных сигналов.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛА СДВИГА ФАЗ МЕЖДУ ДВУМЯ МОДУЛИРОВАННЫМИ ГАРМОНИЧЕСКИМИ СИГНАЛАМИ, содержащее генератор эталонной частоты, соединенный с одним из входов электронного ключа через умножитель частоты, регистратор, вход которого подключен к выходу электронного ключа, и связанные с электронньм ключом два канала, каясдый из которых включает в себя фиксатор уровня, блок выделения моментов перехода сигналов через максимальное значение и генератор ударного возбуждения. вход которого подключен к одному из входов блока выделения моментов перехода сигнала через максимальное значение, отличающееся тем, что, с целью повышения, точности. измерения, каждый канал снабжен усилителем глубины модуляции, вход которого совмещен с одним из входов устройства, и цифровым фильтром, представляющим собой двоичный счетчик, два многовходовых элемента И и дьа формирователя, причем,выход усилителя глубины модуляции связан с входом фиксатора уровня, выход которого соединен -с входом двоичного счетчика и одним из входов обоих элементов И, а каждый из остальных входов упо- мянутых элементов И соединен с выходом соответствующего разряда двоичного счетчика, при этом выход каждого из элементов И связан с входом одного из формирователей, выход каждого из которых соединен с соответствующим входом блока выделения моментов перехода сигнала через максимальное значение и генератора ударного возбуждения.

gMf

Ifirftpgifa

1 I1 «ммим

CSfOC