Измеритель фазы сигналов Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

00 О5 СХ) СХ)

о оо

11

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано в радиотехнике при измерении фазы сигналов в присутствии помех.

Цель изобретения - повышение точности измерения фазы сигнала при наличии помех за счет уменьшения чувст- вительности устройства к помехам.

На чертеже представлена структурная схема измерителя фазы сигналов.

Измеритель содержит подключенные по входу устройства последовательно соединенные перемножитель 1, интегра- тор 2, перемножитель 3, сумматор 4, интегратор 5, вычислитель 6 отношения и вычислитель 7 тригонометрической функции arctg, выход которого является выходом устройства, а также последовательно соединенные генератор У копии сигнала, фазовращатель 9 на 90 , перемножитель 10 и интегра

тор 11, перемножитель 12, сумматор 13, интегратор 14, аттенюатор 15, выход которого подключен к второму входу вычислителя 6 отношения, и генерато 1 6 пилообразного напряжения, выход которого подключен к вторым входам перемножителей 3 и 12, второй вход сумматора 4 подключен к выходу интегратора 2, второй вход сумматора 13 - к выходу интегратора 11, а второй вход перемножителя 10 - к входу измерителя .

Измеритель работает следующим образом.

На вход устройства поступает сигнал, фазу которого ср необходимо определить. С выхода генератора копии сигналов на второй вход перемножителя 1 поступает сигнал cos Wt, а на BTOpovi вход перемножителя 10 через фазовращатель 9 на 90° поступает сигнал sinOt. Входные сигна. гы U(t) и cos(Qt-4 ) - гармонический, VCt) VCOS(QC-V) - помехи. Указанные сигналы с персмяожителей 1 и 10 поступают на интеграторы 2 и 11 соответственно. Напряжения на выходах интеграторов 2 и 11 равны соответственно t

Uj(t) L cos(or-tp) +

Т

i-Vcos (oT-iy) cosuTdC

2T

Y Lii -L I ltlii l.iiElli 2Т (u-Q)

(w lJl).t 3 + l 2 sinV} 2Т (со +57)

(1)

и„ (t) I ucos(br-lf)+Vcos(at,, Л , - ,- Ut sLnCp ф )J sinUi-dt -

yl 2§l2LOt -)-cosifl ACOT

Vlcos(a-Q)tivl-cosV3

2т (иYll 2Ei + lt J 25i }2T(Q+ny

(2)

где ( - фаза сигнала помехи;

Z - переменная интегрирования. Напряжения (1) и (2) поступают на входы перемножителей 3 и 12 соответственно, на вторые входы которых с выхода генератора 16 пилообразного напряжения поступает сигнал

U,g (t) -2t/T,

(3)

где Т - время интегрирования.

На выходе перемножителя 3 форми- руется произведение сигналов (1) и (3), и после суммирования этого сигнала на сумматоре 4 с сигналом (1) полученная смесь поступает на интегратор 5, на выходе которого нап40

ряжение 11меет вид

т

u,(T), (е)и, (t)+u,()dr

°т гг-,

1 1 UTcos(; ULsin(ut-tp)-sin4 J

Т J j 2T 4,jT

с Д

Y ioIi iz lLl i liYsiD t 2T(a-90

VsinLCQ-t-rOr-v V sLnV, . 2t., 2f(uTpJ (4)

После преобразования (4) интеграла суммы в сумму интегралов, каждый из которых является табличным, имеют в окончательном виде

Изобретение относится к фазо- измерительной технике и позволит повысить точность измерения фазы сигнала при наличии помех. Измеритель фазы сигналов содержит перемножители 1 и 3, интеграторы 2 и 5, вычислитель 6 отношения, вычислитель 7 тригонометт рической функции arctg, генератор 8 копии сигнала, фазовращатель 9 на 90 и генератор 16 пилообразного напряжения. Введение перемножителей 10 и 12, интеграторов 11 и 14, сумматора 13 и аттенюатора 15 уменьшает чувствительность устройства к помехам, час- тоть которых отличаются от частоты исследуемого сигнала на величину, большую обратной величине времени интегрирования. При этом выигрыш в уменьшении погрешности увеличивается , с ростом отклонения частоты от исследуемой в (Я-СО)Т/6 раз. 1 ил. с S (Л

(2Qt - М ) - sin

b---

4uT

иЛг) и cos Ч coKif

i;

4(u)T)+

31368БОЗ4

этому k,5 1. С выхода аттенюатора

+ rT- Y5--5- sin(-55T-K)-sin9+ сигнал (7), ослабленный в k, раз, ш- i) L (поступает на вычислитель 6 отношения,

(55Т-()-соз(Л|5 второй вход которого поступает

1( Iсигнал (5) с выхода интегратора 5На выходе вычислите.- -- определяется

+ 2( sin(QT-()H-sinCf;+ отношение

, г / ч -110 (Т) k,.U (D/U.CT), (9)

(nT;(t )-COSV 1 б,5 14 5

(о+0;Т JQ выхода вычислителя 6 отношения

сигнал (9) поступает на вычислитель 7

На выходе перемножителя 12 пере-тригонометрической функции arctg по

множаются сигналы (2) и (3), и этот ,gалгоритму сигнал после суммирования на сумматоре 1 3 с сигналом (3) поступает наqi arctg U (Т) . (10) интегратор 14, напряжение на выходе

которого равноВыражение (10) после подстановки

1 ГГ-1 7П(9) принимает вид

и„(т) (г)и,,(€)и„ ()J dt 20 р

т гг-I.sinfJ +kKA+kt B,

UfyrsinK (2ut-C)-coscf созТГ+

Т J 2Т - (11)

Г/ - Т25

Y 2EJ:i l5li J:WlY 2S t где А, в. с и D - погрешности опре2Т (i&j-Q)деления квадратурVcos(o-bQ) c-t+ -Vcosvl X составляющих

сигнала, обуслоп30ленные наличием

„)() помех и согласно

(5) и (7) равные

Выражение (6) после преобразова- А ---| cos (-QT +у) - cos(f +

НИИ, аналогичных (5), приобретает U(u-Q)T вид35

+ 2 Ei2il5lii ;ll2 iD .(12)

и Ст) ly-sin -

)

40 (-;-уГтг cos (7T-V)-cosy ч I (-jjT-nj ) - cosCf +

2(со-а) Т (T-(f)(f.. .

2 siElll Tj;(j )+2sin(f V (а)

(co-nj ТJ 2(ц + 52)2Т2

(ЛТ-ф) -COSV . (5l |bsinCf.. и(ЛтГтг -п - Т.0. sinc .

2 cos(-QT+V) - 2 cosV/-./-v

(Jlnjf

Напряжение (7) поступает на атте- нгаатор, коэффициент передачи которого равен D...- (oT-()+sin(( +

ы1т Ы (в,

При измерениях величина ОТ как Сравнивая выражения погрешности минимум равна 27 или кратна 2 ii , по- определения квадратурных составляющих устройства (известного и предлагаемого) , замечают, что при ( 21Г эти погрешности в (-{0)Т/6 раз меньше. Это означает, что предлагаемое устройство менее чувствительно к помехам, частоты которых отличаются от частоты исследуемого сигнала на величину, большую обратной величине времени интегрирования. Причём выигрьпп в уменьшении погрешности увеличивается с ростом отклонения частоты от исследуемой в (Q-ca)T/6 раз.

Формула изобретения Измеритель фазы сигналов, содержащий последовательно соединенные генератор копии сигналов, фазовращатель на 90° , первый перемножитель, первый интегратор и подключенные к выходу генератора копии сигнала, последовательно соединенные второй перемножитель, второй интегратор, а также последовательно соединенные вычислитель отношения и вычислитель

тригонометрической функции arctg, выход которого является выходом устройства, а вторые входы перемножителей объединены и подключены к входу устройства, отличающийся тем, что, с целью побьше- ния точности измерений при наличии помех, между выходом первого интегратора и первьпч входом вычислителя отношения введены последовательно соединенные третий перемножитель, первый - сумматор и третий интегратор, а между выходами второго интегратора и вторым

входом вычислителя отношения введены последовательно соединенные четвертый перемножитель, второй сумматор, четвертый интегратор и аттенюатор, а вторые входы третьего и четвертого

перемножителей объединены и подключены к выходу генератора пилообразного напряжения, второй вход первого сумматора подключен к выходу первого интегратора, а второй вход второго

сумматора подключен к выходу второго интегратора.