Цифровой фазометр мгновенных значений Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

ной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах для преобразования фазового сдвига в цифровую форму.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей цифрового фазометра мгновенных значений, которое достигается за счет возможности измерять не одиночные значения фазовых сдвигов, а определять переходные процессы по фазе при действующих последовательностях импульсов.

На фиг. 1 изображена структурная схема цифрового фазометра мгновенных значений; на фиг, 2 - функциональная схема.блока управления; на фиг. 3 - структурная схема цифрового пикового детектора; на фиг. 4 - функциональная схема коммутатора.

Цифровой фазометр мгновенных значений содержит формирователь 1, блок 2 управления, элемент И 3, эталонный генератор 4, счетчик ровые пиковые детекторы стрирующий блок 8, распределитель 9 импульсов, переключатель 10, п регистров 11 и коммутатор 12,

Основной выход формирователя 1 подключен к первому входу блока 2 управления и первому входу элемента И 3. ; Выход эталонного, генератора 4 -под- ключен к второму входу элемента И 3. Счетный вход счетчика 5 соединен с выходом элемента ИЗ, а установочный вход - с шестым выходом блока 2 управления. Информационный вход каждого цифрового пикового детектора 6 и 7 поразрядно соединен с информационным выходом счетчика 5,.управляющие входы соединены с первым и вторым выходом блока 2 управления,а выход поразрядно подключен к своему входу регистрирующего блока 8, управляющий вход которого соединен с третьим выходом блока 2 управления.

Первый и второй входы распределителя 9 импульсов соответственно под- .ключены к пятому выходу и четвертому выходу блока 2 управления, а выходы через переключатель 10 - к третьему входу элемента И 3. Информационные входы регистров 11 поразрядно соединены с соответствующим выходом счетчика 5, управляющие входы соединены каждый с соответствующим выходом распределителя 9 импульсов, а информационные выходы через коммутатор 12

10

15

20

ка 8. Второй вход блока 2 управления соединен с дополнительным выходом формирс)вателя 1.

Формирователь 1 представляет собо устройство, формирующее импульсы, длительность которых t пропорционал на мгновенным значениям сдвига фаз между опорным U колебанием и- исследуемыми Uj радиоимпульсными сигналами. Формирователь 1 содержит два уси лителя-ограничителя, два формировате ля коротких импульсов и управляющий триггер, выход которого является основным выходом формирователя. Выход усилителя-ограничителя опорного канала является дополнительным выходом формирователя 1.

Блок 2 управления (фиг. 2) содержит времязадающий делитель 13 частоты, определяющий длительность измери тельного цикла цифрового фазометра и четыре генератора 14-17 одиночных

5 импульсов,циф- 25 „ „ульсов, два из которых формируют ры 6 и 7, реги э-fтгопглт тг тог ттп т-т т I д т f3 mwut-.Tti n

30

35

40

короткие отрицательные импульсы в моменты перепада уровней входного на пряжения из ЛОГ.1 в лог.О, третий формирует короткие положительные импульсы при перепаде уровней входного напряжения из лог.О в лог.1, а четве тый формирует короткие отрицательные импульсы также при перепаде уровней из лог. О в лог. 1. Кроме того,блок 2 управления содержит два элемента 18 и 19 задержки, два элемента 20 и 21 И-НЕ, один RS-триггер 22 и два инвертора 23 и 24.

Цифровые пиковые детекторы .6 и 7 предназначены для определения максимального (детектор 6) и минимального (детектор 7) значений изменяющегося во времени фазового сдвига за время, .измерительного цикла. Каждый из де- 45 текторов 6 и 7 содержит (см. фиг. 3) регистр 33 памяти, схему 34 сравнени кодов и элемент И 35. Регистр памяти может быть выполнен на D-триггерах, D-входы которых объединены с соответ ствующими разрядами схемы сравнения кодов и подключены к кодовому выходу счетчика 5 импульсов, тактовые входы соединены между собой и подключены к выходу элемента И. Схема сравнения кодов выдает на своем выходе лог. 1 в том случае, когда очередное мгнове ное значение сдвига фаз, поступающее на вход цифрового пикового детектора 6, больше (а на вход детектора 7 50

55

ка 8. Второй вход блока 2 управления соединен с дополнительным выходом формирс)вателя 1.

Формирователь 1 представляет собой устройство, формирующее импульсы, длительность которых t пропорциональна мгновенным значениям сдвига фаз между опорным U колебанием и- исследуемыми Uj радиоимпульсными сигналами. Формирователь 1 содержит два усилителя-ограничителя, два формирователя коротких импульсов и управляющий триггер, выход которого является основным выходом формирователя. Выход усилителя-ограничителя опорного канала является дополнительным выходом формирователя 1.

Блок 2 управления (фиг. 2) содержит времязадающий делитель 13 частоты, определяющий длительность измерительного цикла цифрового фазометра и четыре генератора 14-17 одиночных

„ „ульсов, два из которых формируют

5 „ „ульсов, два из которых формируют

тгопглт тг тог ттп т-т т I д т f3 mwut-.Tti n

0

5

0

короткие отрицательные импульсы в моменты перепада уровней входного напряжения из ЛОГ.1 в лог.О, третий формирует короткие положительные импульсы при перепаде уровней входного напряжения из лог.О в лог.1, а четвертый формирует короткие отрицательные импульсы также при перепаде уровней из лог. О в лог. 1. Кроме того,блок 2 управления содержит два элемента 18 и 19 задержки, два элемента 20 и 21 И-НЕ, один RS-триггер 22 и два инвертора 23 и 24.

Цифровые пиковые детекторы .6 и 7 . предназначены для определения максимального (детектор 6) и минимального (детектор 7) значений изменяющегося во времени фазового сдвига за время, .измерительного цикла. Каждый из де- 5 текторов 6 и 7 содержит (см. фиг. 3) регистр 33 памяти, схему 34 сравнения кодов и элемент И 35. Регистр памяти может быть выполнен на D-триггерах, D-входы которых объединены с соответствующими разрядами схемы сравнения кодов и подключены к кодовому выходу счетчика 5 импульсов, тактовые входы соединены между собой и подключены к выходу элемента И. Схема сравнения кодов выдает на своем выходе лог. 1 в том случае, когда очередное мгновенное значение сдвига фаз, поступающее на вход цифрового пикового детектора 6, больше (а на вход детектора 7 0

5

меньше) значения фазового сдвига,ранее записанного в его регистр памяти. Запись последующего большего (в детекторе 6) или меньшего (в детекторе 7) значения в регистр памяти осуществляется по команде, подаваемой с выхода 26 блока 2 управления.Установка регистра памяти в исходное состояние (нулевое в детекторе 6 и единичное в детекторе 7) перед началом нового измерительного цикла производится сигналом, поступающим на его установочный вход с выхода 27 блока 2 управления.

Коммутатор 12 может быть выполнен на мультиплексорах, например 155 КШ, управляемых кодом, формируемым с по- мощью многополюсного переключателя (см. фиг. 4).

Цифровой фазометр работает следующим образом.

После включения он устанавливается в исходное положение, при котором элемент И 3 закрыт низким потенциалом с выхода формирователя 1, счетчик 5 импульсов и регистр 33 памяти в цифровом пиковом детекторе 6 находятся в нулевом состоянии, регистр памяти в цифровом пиковом детекторе 7 находится в единичном состоянии, цифровые пиковые детекторы 6 и 7 и регистрирующий блок 8 заблокированы НИЗКИМ потенциалом с выходов 26 и 28 блока 2 управления. Позициями 29 и 30 обозначены выходы блока 2 управления.

При поступлении опорного U и радиоимпульсного и сигналов на основном выходе формирователя 1 появляется последовательность импульсов положительной полярности, длительность которых (t,) пропорциональна измеряемым мгновенным значениям фазовых сдвигов. Эти импульсы открывают элемент ИЗ, через который высокочастотные колебания эталонного генератора 4 поступают на счетный вход счетчика 5 импульсов, и, кроме того, подаются на вход 31 .блока 2 управления. Одновременно с дополнительного выхода формирователя 1 на вход 32 блока 2 управления поступают прямоугольные импульсы типа меандр, сформированные, из опорного и сигнала. Обнуление счетчика 5 по окончании измерения каждого мгновенного значения фазового сдвига производится по команде, поступающей с выхода 25 блока 2 управления.

В случае определения параметров переходного процесса по фазе, возникающего в четырехполюснике под воз- (. действием одиночного радиоимпульсного сигнала, связь между выходами распрег делителя 9 импульсов и третьим входом элемента И 3 с помощью переключателя 10 размыкается.

0 При .этом с момента поступления радиоимпульса на вход фазометра измеряют все мгновенные значения фазовых сдвигов за каждый период частоты заполнения радиоимпульсного сигнала.

5 С помощью распределителя 9 импульсов мгновенные значения фазовых сдвигов последовательно записываются в регистры 11., 11,, 11, и Tin. После окон 1

2

0

0

э

чания измерений зафиксированные в регистрах мгновенные значения фазовых сдвигов через коммутатор . 12 поочередно выводятся на регистрирующий блок 8, что позволяет по точкам воспроизвести кривую переходного

5 процесса по фазе. По полученной кри:- вой переходного процесса можно уже определить и все необходимые его параметры; размах, длительность, вид (колебательный, апериодический и т.п.).

Если определяются параметры переходного процесса по фазе, возникающие в четырехполюснике под воздействием непрерывной последовательности радио импульсов, третий вход элемента И 3 с помощью переключателя 10 подсоеди- йяется к одному из выходов распределителя 9 импульсов.

При этом, в течение измерительного

0 цикла Тц из каждого радиоимпульсного сигнала в счетчике 5 импульсов записывается только одно, соответствующее положению переключателя 10, мгновенное значение сдвига фаз. Все эти

g значения непрерывно анализируются в цифровых пиковьк детекторах 6 и 7, и к концу цикла Т„ по команде с выхода 28 блока 2 управления в регистрирующий блок 8 заносится информация о максимальном (из детектбзра 6) и минимальном (из детектора 7) значениях фазового сдвига из числа записываемых в счетчике 5. Разница между максимальным и минимальным значенияg ми сдвига фаз, полученными за время Тц, соответствует ширине зоны раз- .броса (повторяемости) мгновенных значений фазовых сдвигов на заданном частоты заполнения радиоим0

5

пульсных сигналов. С помощью пере-, ключателя 10 можно анализировать ши- рину зоны разброса мгновенных значений фазовых сдвигов на любом требуе-- мом периоде частоты заполнения непре- рывно следующих радиоимпульсов.

По окончании измерительного цикла по команде с выхода 27 блока 2 управления регистры в цифровых пиковых де1320

пиковых детекторов, информационные входы которых объединены и соедине ны с информационными выходами счет чика и входами с первого до п-го р гистров , выходы которых соединены соответствующими входами коммутато ра, выходы которого соединены с тр тьими информационными входами реги стрирующего блока, четвертый и пят

текторах 6 и 7 сбрасываются в нулевое Ю выходы блока управления соединены

состояние и весь фазометр приводится в исходное состояние.

соответственно с- первым и вторым входами распределителя, выходы которого соединены с соответствующими входами каждого регистра и переключателя, выход которого соединен с Фьим входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого соединен с шестым выходом блока управления.

2.Фазометр по п. 1 ,о т л и ч а ющ и й- с я тем,что блок управления в нем содержит четыре генератора одиночных импульсов, два элемента задержки,два.

Таким образом, предлагаемый фазометр имеет широкие функциональные воз-}5 можности, которые достигаются за счет введения в его состав распределителя импульсов, переключателя, п регистров коммутатора и счетчика. При этом обес- , печивается возможность определения 20 параметров переходного процесса по фазе, возникающего в четырехполюснике под воздействием или одиночного ра- радиоимпульсного сигнала или-непрерывной последовательности радиоимпульса. 25 элемента И-НЕ, RS-триггер, два элемента НЕ, а также времязадающий делиФормула изобретениятель частоты, вход которого является

входом блока управления и соединен с

1. Цифровой фазометр мгновенных входами первого и второго генерато- значений, содержащий формирователь, 30 Ров одиночных импульсов, выход пер- входы которого являются входами фазо- вого из которых соединен с первыми метра, блок управления, два регистра, два цифровых пиковых детектора,соединенных управляющими входами с выходами блока управления, эталонный гене- рых являются выходами блока управле- ратор, соединенный с входом элемента ния, при этом вход третьего генера- И, регистрирующий блок, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в

входами элементов И-НЕ, а выход второго - с входами первых элементов задержки и элемента НЕ, выходы кототора одиночных импульсов соединен с . выходом времязадающего делителя частоты, а выход - с входами вторых эле- него введены переключатель, распреде- 40 ментов задержки и элементов НЕ, вылитель импульсов, счетчик, коммутатор, регистры от третьего до п-го, причем выходы формирователя соответственно соединены с входами блока управления, второй вход элемента И объединен с вторьм входом блока управления, третий выход блока управления соединен с управляющим входом регистрирующего блока, два информационных входа которого соединены с соответствую1дими выходами цифровых

07706

пиковых детекторов, информационные входы которых объединены и соединены с информационными выходами счетчика и входами с первого до п-го регистров , выходы которых соединены с соответствующими входами коммутатора, выходы которого соединены с третьими информационными входами регистрирующего блока, четвертый и пятый

Ю выходы блока управления соединены

соответственно с- первым и вторым входами распределителя, выходы которого соединены с соответствующими входами каждого регистра и переключателя, выход которого соединен с тре Фьим входом элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого соединен с шестым выходом блока управления.

2.Фазометр по п. 1 ,о т л и ч а ющ и й- с я тем,что блок управления в нем содержит четыре генератора одиночных импульсов, два элемента задержки,два.

элемента И-НЕ, RS-триггер, два элеента НЕ, а также времязадающий деливходами первого и второго генерато- Ров одиночных импульсов, выход пер- вого из которых соединен с первыми рых являются выходами блока управле- ния, при этом вход третьего генера-

входами элементов И-НЕ, а выход второго - с входами первых элементов задержки и элемента НЕ, выходы котовходами первого и второго генерато- Ров одиночных импульсов, выход пер- вого из которых соединен с первыми рых являются выходами блока управле- ния, при этом вход третьего генера-

тора одиночных импульсов соединен с . выходом времязадающего делителя часто ходы которых являются выходами бло- ка управления, второй вход первого элемента И-НЕ является вторым входом .блока управления, а выход соединен с

45 выходом блока управления и с вторым входом второго элемента И-НЕ, выход которого соединен с К входом RS-триг- гера и S-входом RS-триггера, выход которого через четвертьй генератор

50 одиночных импульсов соединен с выходом блока управления.

гз

-ьтг

«OWM

TfTn

Т

CJ I

f

2

JT-IJL

i:

Z5

26

-.

1Г 1Б

27 -

,HJ

28

-

23

S r-I IT

17

38 -

Кре9ист1)ир(/ющбпи устройствуб

OmSuxoSoJS S fro ко г управления

OmcvKnvt/KoS Unnyfltcoi

От Btixoda r5 fj70/fo

Шие.З

S Ki sfnwhdnc/ujonsacf)

ft

к 4

Редактор E. Копча

Составитель В. Шубин Техред М.Ходанич

Заказ 3553Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор В. Бутяга