Преобразователь прямоугольных координат вектора в полярные Советский патент 1985 года по МПК H03M1/50 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике, предназначено для преобразования прямоугольных координат вектора электрического напряжения в полярные (модуль и фазу и может быть применено в анализаторах спектра для преобразования синусной и косинусной составляющих спектра исследуемого канала в амплитудтай и фазный спектр. Целью изобретения является повышение надежности, достигаемое за счет упрощения устройства, и повышение точности за счет обеспечения более точной квадратурноети обрабатываемых сигналов. На фиг.1 представлена блок-схема преобразователя прямоугольных координат вектора в полярные{ на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие работу устройства. Устройство содержит источники 1 2 входных сигналов, выходы которых через ключи 3 и 4 соответственно соединены со входами сумматора 5, в ходом соединенного с входом фильтра 6 нижних частот, вьрсод источника 1 соединен с первым входом компаратора 7, выход которого соединен с шин первого выходного сигнала, а второй вход соединен с шиной второго выход ного сигнала и с выходом фильтра 6, выход генератора 8 соединен через счетчик 9 со входами элемента 10 ИСКЛЮЧАЮ1ЦЕЕ ИЛИ, вьпсодом соединенно го с управляющим входом ключа 3, уп равляющий вход ключа 4 соединен с первым выходом триггера 9. Преобразователь работает следзпощим образом. Входные сигналы, пропорциональные синфазной Ь и квадратурной а пр екциям вектора, снимаются с -источников 1 и 2 и модулируются (перемно жаются) ключами 3 и 4 с управляющим сигналами, которые можно аналитичес ки отобразить в виде знаковых функций Sgn sincOot и .cosujptj Полученные произведения суммируются

снимается сигнал

сумматора вида

и , I) sgn sin cos Wot . /11

с учетом того, что периодические js

функции Sgn sin (Оnt и можно разложить в ряд по нечетным гармоническим составляющим, выраже(6)

X Y V X Y

входные;

выходной сигнал схемы; знак дизъюнкции: знак инверсии,

элементом неравнозначносдает единичный сигнал ние (IJ можно записать следующим образом U,4 o6sin(0oit-f3e;n3coet+ic 5;n Wob,..-«-K)l(y;cOSWot- pco93()ob + jfc05SUet -.3 ,(2) где 0 , /3 , Y - коэффициенты спектрального разложения. Группируя по гармоникам, получаем U,ot bsinu)ot+o(co5 (0(,t /3 bstnЗюД + taco53u t +ytbs n5a)( + ... . При соответствующей настройке фильтра 6 нижних частот сигнал на его входе синусоидален и описывается выражением Oj ou b5inW i4-oico6a,t. Выражение (4) легко преобразуется к виду Uj oiAslnlw t+if), (5) где А л1а+Ъ ,q arctg -г-- - искомые полярные координаты вектора (модуль и фаза). Для определения модуля вектора необходимо измерять амплитуду сигнала 1/2. Для вычисления фазы сигнал U / при помощи компаратора 7 сравнивается с синфазной проекцией вектора Ъ. Длительность импульса, формируемого компаратором, пропорциональна искомой координате (f. Функционирование гене, ратора двух последовательностей прямоугольных импульсов поясняется фиг.2. Генератор 8 fфиг.1) i выходной сигнал которого показан в виде коротких импульсов на диаграмме фиг.2а, запускает двухразрядный двоичный счетчик 10 (фиг.1), выходные сигналы младщего и старшего разрядов которого ..показаны соответственно на диаграммах фиг .26 и в. Логический элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, алгоритм функционирования которого описывается булевой функцией

3n

на выходе в случае неравенства друг другу входных логических сигналов . Анализируя в свете этого работу логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 1I (фиг.1) можно представить его выходной сигнал в виде, показанном на диаграмме.фиг.2г. Сопоставляя диаграммы виг фиг.2 j видим, что соответствующие им последователь414

ности прямоугольных импульсов со скважностью 2 действительно сдвинуты друг относительно друга на четверть периода.

Предлагаемая реализация преобрат зователя обладает существенной простотой и более высокой точностью по сравнению с прототипом.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРЯМОУГОЛЬ-НЫХ КООРДИНАТ ВЕКТОРА В ПОЛЯРНЫЕ, содержащий генератор, два источника входных сигналов, сумматор и компаратор, первый вход которого соединен ,с выходом первого источника входных сигналов, и выход - с шиной первого выходного сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности, в него введены счетчик, два ключа, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и фильтр нюкних частот, причем выходы источников входных сигналов соединены через ключи с входами сумматора, выход которого соединен, через фильтр с вторым входом компаратора и второй щиной выходного сигнала, выход генератора соединен через счетчик с входами элемено ;s та ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, управляющий вход второго ключа соединен с первым выходом счетчика.

./I

лгшплг ,0