Цифровой фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/08 

.Изобретение.относится к радио- измерительной технике и может быть использовано в разработке и построений цифровыхфазометров,предназначенных для измерения сдвига фаз гармо нчческих сигналовна высокихчастотах

Целью изобретения является снижение энергопотребления за счет использования того же быстродействия элементной базы при расширении ча- статного диапазона в сторону верхних частот.

На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 - структурная схема р,е- ализации блока деления частоты; на фиг. 3 - элюры, поясняющие принцип работы блока деления частоты для случая, когда коэффициент деления, этого блока равен 3 (); на фиг. 4 - структурные схемы блока синхронизации и блока управления.

Цифровой фазометр содержит в обо их каналах последовательно соединенные формирователи 1 и 2, блоки 3 и 4 деления частоты,D-триггеры 5 и 6, подключенные к преобразователю 7 фаза-интервалы времени, с которым последовательно соединены блок 8 квантования, счетчик 9 кода фазы, вычислительный блок 10 и индикатор 11, последовательно соединенные генератор 12, соединенный с входами синхронизации 3)-триггеров 5 и 6, элемент И 13, соединенный через элемент 14 задержки с блоком 8 квантования и счетчик 15 времени измерения, а также последовательно соединенные блок 16 управления и блок 17 синх- ронизации, который соединен с элементом И 13 и счетчиком 15 времени измерения, а блок 16 управения соединен с вычислительным бло ком 10, блок 3(.4) деления частоты содержит последовательно соединенные делитель 18 частоты и триггер 19 (фиг. 2). Блок 16 управления включает в свой состав формиователь. 20 пуска вычислительного стройства и формирователь 21 пуса времени измерения, а блок 17 синхронизации содержит управляемый риггер 22 (фиг. 4).

Фазометр работает следующим обазом.

Входные гармонические сигналы, реобразованные формирователями 1

2 П436 .г

и 2 в прямоугольные импульсы со стандартными логическими уровнями, поступают на блоки 3 и 4 деления частоты, где осуществляется деление

5 частоты входных сигналов , и при- , вязка фронтов и срезов сигналов поделенной частоты к фронтам и срезам входных.сигналов. Наличие указанной привязки обеспечивает двух10 полупериодность измерений и нечув ствительность показаний фазометра к уходам нулевой линии ограничения формирователей 1 и 2 и наличия во входных сигналах четных гармоник.

15 С блоков 3 и 4 деления частрты сигналы поступают на 3)-входы -триггеров 5 и 6, где осуществляется привязка их фронтов и срезов к последовательности счетных импульсов гене-

20 ратора 12 импульсов, имеющих частоту f поступающих на входы синхро- ;низации Л-триггеров 5 и 6.

Сигналы Q выходов D-триггеров 5 и 6 по- на преобразователь 7 фаза- интервалы времени. Интервалы времени, пропорциональные фазовому сдвигу входных сигналов, поступают на блок 8 квантования, где производится их квантование задержанной с 0 помощью элемента 14 задержки по.сле- , довательностью счетных импульсов. Время задержки этого элемента выбирается так, чтобы не бьшо наложения счетных импульсов на фронты и срезы квантуемых интервалов, в том числе и с учетом возможных неста- - . бильностей их временного положения, вызьтаемых воздействием различных дестабилизирующих факторов, а также взаимного влияния каналов. В результате число импульсов, поступающих на счетчик 9 кода фазы за время измерения t,,, остается неизменным из-за наличия указанного рода факторов. Код счетчика 9 фазы W по окончании времени измерения вводится в вычислительный блок 10. Результат измерения вычисляется по

5

0

5

формуле

0

{If Чгде Ng. 5

коэффициент деления специализированных блоков 3 и 4 деления частоты, Гх - дробная часть числа х , N - код времени измерения. Отсчет фазы в градусах в фазометре с постоянным измерительным временем может быть обеспечен без указанных вь1числений, автоматически, при выборе коэффициента пересчета счетчика 15 времени измерения, удовлетворяющего условию

10 , где п - целое число, определяющее дискрет отсчета (при ц 3- 0,01°) . Однако в структуре современных цифровых фазометров для решения задач калибровки систематических погрешностей, связи с внешними устройствами и др. имеется вычислительное устройство. Поэтому целесообразно указанные вычислительные операции, не требующие апп ратурных затрат, возложить на вычислительное устройство.

Импульс времени измерения формируется блоком 17 синхронизации и управляет прохождением счетных импульсов через элемент И 13. Начало времени измерения определяется вводом предыдущей измерительной информации со счетчика 9 кода фазы в вычислительный блок 10 и его начальной установки. Сигнал окочания ввода из вычислительного блока 10 поступает на формирователь 21 пуска времени измерения блока 16 управления. Последний формирует импульс Пуск на вход установки S управляемого триггера 22 блока 17 синхронизации. Управляемый триггер 22 устанавливается в единичное состояние, определяющее начало времени измерения. Окончание времени измерения осуществляется сигналом Стоп, формируемым счетчиком 15 времени, измерения. Момент окончания времени измерения вьщеляется формирователем 21 пуска вычислительного устройства 22, По указанному сигналу вычислительной блок 10 производит ввод новой измерительной информции со счетчика 9 кода фазы и производит его начальную установку. Результат отсчета индицируется на индикаторе 11. Тактовые входы делителя I8 частоты и триггера 19 имеют противоположное динамическое переключение. Это обеспечивает привязку фронтов и срезов сигналов поделенной частоты (фиг. Зб) к фрон там и срезам входных сигналов (фиг.За) Для устойчивой работы D-триггеров 5 и 6 период счетных импульсов t

-тг- генератора 12 импульсов дол. кв .

жеи быть меньше минимальной по дли-

тельности полуволны сигнала t при134364 .

мерно в 2 раза. Длительность полуволны сигнала определяется коэффициентом деления делителя I8 частоты и его внутренней структурой. Целе- 5 сообразно коэффициент деления Ng- выбирать нечетным. В этом случае отрицательная и положительная полуволна, с точностью асимметрии входных сигналов, могут быть обеспечены

ОL g-t

равной длительности б i- бор частоты генератора 12 импульсов в этом случае следует производить

4Р..

или верх15

исходя из условия i

-

В NX-

няя рабочая частота фазометра при выбранной частоте f составит F,

Kbо

4

Формула

и 3

обретения

Цифровой фазометр, содержащий

в обоих каналах формирователи и О-триггеры, подключенные выходами к преобразователю фаза-интервалы вре- . мени, а входами синхронизации - . к генератору импульсов, блок синхронизации, подключенный входами к счетчику времени измерения и блоку управления, а выходом - к блоку управления и элементу И, соединенному вторым входом с генератором импульсов, а выходом - со счетчиком времени измерения и через эле- мент задержки - с блоком квантования, входом подключенным к преобразователю фаза - интервалы времени, а выходом - к счетчику кода фазы,

вычислительный блок, соединенный со счетчиком кода фазы, блоком управления и индикатором, отличающийся тем, что, с целью снижения энергопотребления за счет йспользования быстродействия элементной базы при расширении частотного диапазона в сторону верхних частот, в каждый канал введены блок деления частоты, содержащий делитель частоты и триггер,тактовые входы которых объединены и соединены с входом блока деления, соединенным с выходом формирователя, при этом выход делителя частоты

подключен к входу установки триггера, а выход триггера соединен с выходом блока деления частоты, соединенным с 1 -входом-D-триггера.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении сдвига фаз гармонических сигналов на высоких частотах.Фазометр содержит формирователи 1 и 2,D -триггеры 5 и 6, преобразователь 7 фаза-интервал времени, блок 8 квантования,, счетчик 9 кода фазы, вычислитель- ньй блок 10, индикатор 11, генератор 12, элемент 13 И, элемент 14 задержки, счетчик 15 времени измерения, блок 16 управления, блок 17 синхронизации, формирователь пуска времени измерения и формирователь пуска вычислительного устройства. Введение в каждый канал блоков 3, 4 деления частоты, состоящих из делителя частоты и триггера, позволяет снизить энергопотребление за счет использования того же быстродействия элементной базы при расширении частотного диапазона в сторону верхних частот. 4 ил. i (Л -/- /7 П1)СК W

Редактор Т.Кугрьшева

ФигМ

Составитель Н.Агеева Техред М.Пароцай

Заказ 779/56 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

(Ю)

А

Корректор С.Шекмар