Цифровой фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

«

Изобретение относится к цифровым фазометрам, работающим по принципу перекрытия, и может быть исползовано как при. создании фазометра широкого применения, так и в составе различных радиоэлектронных систем в качестве датчика разности фаз

Цель изобретения - создащ1е цифрового фазометра с перекрытием, в котором исключены мертвые зоны и обеспечена высокая помехоустойчивость как самого измерительного устройства, так и схемы индикации знака.

На чертеже изображена схема фазметра.

Фазометр содержит входные блоки 1 и 2, ограничители 3 и 4, зле- мент 5 ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, формирователи 6 и 7 коротких импульсов, четыре элемента И 8-11, триггеры 12 и 13, элементы 14 и 15 совпадения, генератор 16 квантующих импульсов, счетчик 17, реверсивные счетчики 18 и 19, коммутатор 20, индикатор 21 и блок 22 управления.

Фазометр работает следующим образом.

Полученные во входных блоках 1 VI 2 к ограниченные в ограничителях 3 и 4 сигналы, между которыми требуется измерить разность фаз Гфазовый угол), подаются на входы элемента ИСКЛЮЧАИЦЕЕ ИЛИ 5, а также на BXOf соответствующих формирователей 6 и 7 коротких импульсов. Сигналы в виде импульсов, длительность которы пропорциональна измеряемому углу, появляются на прямом выходе элемента 5 только тогда, когда полярности импульсов на его входах противоположны, на инверсном выходе элемента 5 при этом получается соответственно инвертированный сигнал. Эти сигналы поступают на входы соотве . ствующих элементов 14 и 15 совпадения, где они квантуются по длительности сигналами генератора 16 квантующих импульсов, результирующие пачки кватующих импульсов подаются на счетны входы соответствующих реверсивных счетчиков 18 и 19.

Рассмотрим работу реверсивного счетчика 18.

Импульсы, вырабатываемые формирователями 6 и 7 коротких импульсов в моменты переходов через нуль напряжений на выходах ограничителей

15049

3 и 4, проходят через элементы И 8 и 9 только при наличии в этот момент квантуемого сигнала на прямом выходе элемента 5. Это условие вьтол- 5 няется всегда только для одного из элементов И 8 или 9, так что на триггер 12 знака поступает один короткий импульс в каждом полупериоде Исследуемого сигнала. Этот им10 пульс всегда совпадает с началом квантуемого интервала и поступает либо на первый., либо на второй вход триггера 12 знака, соответственно знаку измеряемого угла. Таким обра- 15 зом, режим работы реверсивного счетчика 18 (суммирование или вычитание устанавливается ипй подтверждается в каждом полупериоде, причем одновременно с началом счета. Такой

20 режим обеспечивает наилучшее усреднение фазового шума.

Однако возможны грубые ошибки усреднения при измерении углов, близких к 180. Действительно, из-за

25 шзгмовых флуктуации знак угла в течение измерительного времени может многократно меняться, так что ре- версивиьй счетчик покажет сумму, близкую к нулю.

30 Для исключения такого рода ошибок слзгасит инверсный канал, содержащий элементы 10 и П, триггер 13 знака и реверсивный счетчик 19. Работа этой частя устройства аналогич35 на описанной, с той разницей, что здесь квантуются импульсы с инверсного выхода элемента 5, поэтому результат счета в реверсивном счетчике 19 соответствует не измеряемому

40 углу, а его отличию от угла 180. Из этого следует, что к результату счета за измерительное время необходимо прибавлять 180 , поэтому сброс реверсивного счетчика 19 в

45 конце измерительного времени произ- водится не в нуль, а в состояние,

соответствующее 180°. I

Обеспечивая наилучшее усреднение шумов при измерении углов,

50 близких к 180 , реверсивный счетчик 19 может давать грубые ошибки при измерении в области нуля (аналогично реверсивному счетчику 18 в области 180) . Поэтому коммутатор 20 обес55 печивает перепись в индикатор 21 с того реверсивного счетчика, который оказался дальше от зоны ошибок.- Таким является реверсивный счетчик

18 при измерении углов, по абсолютной величине не превьшающих 90 , и реверсивный счетчик 19 при измерении углов от +90 до +270° . Для управления коммутатором 20 служит счетчик 1.7 с объемом памяти, соответствуюпда 90 без учета знака. Если измеряемый угол по абсолютной величине не превышает 90°, то по окончании измерительного времени производится перепись результата счета реверсивного счетчика 18 в регистр индикатора 21 В противном случае на выходе счетчи- ка 17 появляется импульс переполнения, коммутатор 20 изменяет «свое состояние, и в регистр индикатора 21 переносится результат счета реверсивного счетчика 19. ,

Блок 22 управления вырабатывает импульсы, период кото1и гх равен измерительному времени. Каждый такой импульс с первого выхода подается на входы Сброс счетчиков 17 - 19 и коммутатора 20,а .с второго выхода, с небольшим опережением (порядка полупериода квантующих импуль- сов) - на вход Перепись индикатора 21 . Таким образом, каждый раз в конце измерительного времени в регистр индикатора 21 перекосится информация с одного из реверсивных счетчиков 18 и 19, после чего сразу же счетчики 17 и 18 сбрасываются в нуль, счетчик 19 - в состояние, соответствующее 180 , одновременно устанавливается (или подтверждается) нулевое состояние коммутатора 20, соответствующее переписи с реверсивного счетчика 18.

Таким образом,предлагаемый фазометр позволяет измерять фазовые углы в полном диапазоне возможных знa чений (О-ЗбО без мертвых зон и без явлений неустойчивости, при этом он обладает высокой помехоустойчивостью и обеспечивает наипучшее усреднение фазовых шзгмов при максимальном значении этих шумов

вплоть до 90 . I

Кроме того, при построении схемы индикации знака (два формирователя коротких импульсов, четыре элемента И и два триггера знака в течение каждого полупериода исследуемого сигнала вырабатывается однозначная информация как о знаке, так и о величине измеряемого фазового угла, притом не только в

прямом, но и в инверсном (со сдвигом 180°) представлении.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий два канала, состоящих из последовательно соединенных входного блока и ограничителя на выходе каждого из

каналов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два формирователя коротких импульсов, первый триггер знака, два элемента совпадения, подключенные первыми входами соответственно к прямому и инверсному выходам элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а вторыми входами - к генератору квантующих импульсов, счетчик, блок управления и индикатор, причем выходы ограничителей

подключены к соответствующим входам элемента ИСКЛЮЧАКЯЦЕЕ ИЛИ и к входам соответствукядих формирователей коротких импульсов,, о т л и - ч ающийся тем, что, с целью

исключения мертвых зон и повышения помехоустойчивости, в него введены четыре элемента И, второй триггер знака, два реверсивных счетчика и коммутатор, причем выход первого формирователя коротких импульсов подключен к объединенным первым входам первого и третьего элементов И, выход второго формирователя коротких импульсов подключен к объединенным первым входам второго и четвертого элементов И, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к прямому выходу элемента ИСКЛЮЧАКЩЕЕ ИЛИ, вторые

входы четвертого и третьего элементов И объединены и подключены к инверсному выходу элемента ИСКШЬ ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входам первого триггера знака, выход которого соединен с уп равляющим входом первого реверсивного счетчика,выходы третьего и чет- вертога элементов И подключены к соответствующим входам второго триггера знака,выход которого соединен с управляющим входом второго реверсивного счетчика, выход первого элемента совпадения подключен к счетному вхо.ду первого реверсивного счетчика и к входу счетчика, выход второго элемента совпадения подключен к счетному входу второго реверсивного

512150496

счетчика, входы Сброс всех счетчи-с соответствзж)щимивз}:одами коммутато ков и коммутатора объединены и подклю-ра, управляющий вход которого подключены к перво выходу блока управле-чен к выходу счетчика, а выход - к входу ния, второй выход которого соединен 5индикатора, а формирователи коротких с входом Перепись индикатора, вы-импульсов вьтолнены по двухполупери- ходь реверсивных счетчиков соединеныодной схеме преобразования.

Изобретение может быть использовано в составе различных радиоэлектронных систем в качестве датчика разности фаз. Цель изобретения- исключить мертвые зоны и обеспечить высокую помехоустойчивость как самого измерительного устройства, так и схемы индикации знака. Устройство содерясит входные блоки 1 и 2, ограничители 3 и 4, элемент 5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, формирователи 6 и 7 коротких импульсов,элементы 8-11 И, триггеры 12 и 13, элементы 14 и 15 совпадения, генератор 16 квантующих импульсов, счетчик 17, реверсивные счетчики 18 и 19, коммутатор 20, индикатор 21 и блок 22 управления. Преимуществом фазометра является построение схемы индикации, при котором в течение каждого полупериода исследуемого сигнала вырабатьшает- ся однозначная информация как о знаке, так и о величине измеряемого фазового угла, притом не только в прямом, но и в инверсном (со сдвигом 180°) представлении. 1 ил. i м ю ел о 4 СО