Устройство для переноса фазовых сдвигов сигналов на фиксированную частоту Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

Н

ff)

со

sj

4ib

Ug(i}

Изобретение может быть исполь- аовано при измерении сдвигов фаз электрических сигналов и служит для расширения функциональных возможностей устройства. Устройство содержит генератор 7, фильтры 8 и 9 и умножитель 10 частоты с перестраиваемым коэффициентом умножения. Введение датчика 11 опорного сигнала, синхронных фильтров 1 и 2, распределителей 3 и 6 импульсов, матриц 4 и 5 ключей осуществляет перенос фазовых углов квазигармонических сигналов в смеси с шумом на фиксированную частоту. Перестраивая коэффициент умножения умножителя 10 частоты, можно осуществить перенос фазовых углов любых квазигармонических составляющих входных квазипериодических сигналов на фиксированную частоту. 2 ил. § (П

фигЛ

Изобретение относится к области электроизмерений и может быть использовано при измерении сдвигов фаз электрических сигналов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.

Указанная цель достигается за счет переноса сдвига фаз квазигармо- нических зашумленных сигналов на фиксированную частоту.

На фиг..1 представлена структура устройства; на фиг..2 - структура синхронных фильтров, входящих в состав устройства.

Устройство содержит два синхронных фильтра 1,2, сигнальные входы которых являются входами устройства, а управлягацие входы синхронных фильт ров соединены с выходами первого распределителя 3 импульсов, выходы синхронных фильтров соединены с входами первой 4 и второй 5 матриц ключей, управляющие входы которых сое- динены с вторым распределителем 6 импульсов, сигнальный.вход которого соединен с вспомогательным генератором 7, сигнальные входы первой 4 и вторйй 5 матриц ключей соединены с входами соответственно первого 8 и второго 9 фильтров, выходы которых, являются выходом устройства, а вход первого распределителя 3 импульсов через умножитель 10 частоты с пере- страиваемым коэффи1щентом умножения соединен с выходом датчика 11 опорного сигнала.

Устройство работает следующим об разом.

Пусть на входы синхронных фильт- ров 1 и 2 (фиг.- 2) поступают сравниваемые сигналы.

п

U,(t) 11 sini:iuj,(t)t -ь t.,J-b

t),

Uj , itO,(t),

50

Л. - амплитуды, частота и фаза i-й квазигармонической составляющей 55 соответственно 1-го сигнала;

il,(t) - случайный шум.

U,(t)- 21 и,„ sintiu),(t)t + L/. +

i; 1 -3

+ 4(t),

где и,.„ , iu),(t),

if. - амплитуда, частота и фаза i-й квазигармонической составляющей соответственно 2-го.сигнала; l(t) - случайный шум. Пусть выходная часть датчика 11 опорного сигнала равна частоте 1-й квазигармонической составляющей входного сигнала

Fn (t) lw,(t), где 1 i 1 in

Я

и необходимо перенести фазовые сдвиги х-х квазигармонических составляющих входных сигналов на фиксированную частоту. Для этого необходимо предварительно вьщелить данйые квазигармонические составляющие в каждом из входных сигналов. Выделение i-x кваэигармонических составляющих осуществляется синхронными фильтрами 1,2. При этом частоты насройки синхронных фильтров должны совпадать с частотой выделяемой i-й квазигармонической составляющей входных сигналов, т.е.:

(t) F,(t) iw,(t). (1)

Частота настройки синхронного фильтра совпадает с частотой переключения конденсаторов (см. фиг. 2) синхронного фильтра, которая в свою очередь равна тактовой частоте управляющих выходных сигналов кольцевого распределителя.3, последовательно поступающих на входы управления ключей синхронных фильтров 1,2. Так как кольцевой распределитель 3 импульсов для получения выходных управляющих импульсов осуществляет деление входной тактовой частоты в N раз, где N - количество ключей (конденсаторов) в каждом из синхронных фильтров 1 и 2 и 2п. Тем самым частота на выходе умножителя 10 частоты равна

F, (t) N,-w,(t). (2)

Из (1) и (2) можно определить требуемый коэффициент умножения К умножителя 10

к

Mtl

)

Ni 1

При этом условии синхронные фильтры 1 и 2 будут постоянно настроены на i-e и кратные ей кваэигармоничес.кие составляющие входных сигналов и на конденсаторах Ci.,.C( будут накапливаться выборки квазигармонических составляющих входных сигналов с частотами iu),(t), 2icj,(t), riw,(t), где Г - целое, а случайные шумовые составляющие ), l(t) - регулярные помехи, спектральные составляющие которых не совпадают с частотами настройки фильт ров, будут подавляться.

При этом выборки квазигармоничес.ких составляющих сигнала U(t), накапливаемые на конденсаторах С...С синхронного фильтра 1 будут иметь фазовые углы

ч

+ I/

.-,

+.

1р3

ч

РЗ

л

,,

.p

р,

Рз

(3)

где 1 int|-jnv,, f ,

If I - дополнительный фазовый угол, вносимый распределителем импульсов 3 для выделяемой i-й, 21-й,.,. li-й квазигармонической составляющей сигнала U,(t) соответ- с твенно. Аналогично выборки квазигармонических составляющих сигнала ), накапливаемые на конденсаторах C...Cfj синхронного фильтра 2 будут иметь фазовые углы

Г-. +1.

)

ip

V

„

,

з;.

ЗР

i;,. ...„. +V

(4)

Выборки квазигармонических сое- тавлякицих сигналов U (t) и Uj(t), отфильтрованные от щума и помех, поступают с незаземленных выводов конденсаторов на сигнальные входы ключей матриц 4 и 5 соответственно. Выходные управляющие сигналы с выходов распределителя импульсов 6 поступают на управляющие входы ключей матриц 4 и 5. При этом выборки сигналов на конденсаторах С,...С| синхронных фильтров 1 и 2 будут поочередно подключаться на выходы матриц 4 и 5 с частотой переключения

. 1Г

где выходная тактовая частота генератора 7.

14I

Выходы ключей матрицы 5 соединены между собой и с входом фильтра 8 нижних частот. Выходы ключей матри- mj 5 соединены между собой и с входом фильтра 9 нижних частот.

При этом на входах фильтров 8, 9 нижних частот будем иметь следуюпще сигналы

и ll ,. 8in(mtJ,t+v, + (f,+ i/my,) ;

Ь 1 (6)

l, sin(nwjt-nf, +

(7)

где f - фазовый угол, вносимый кольцевым распределителем импульсов 6.

Частота среза фильтров 8 и 9 равна wj , поэтому на выходах фильтров 8 и 9 будем иметь

0

5

,,,t+ + M p + c/pJ

РЗ PJ

If, +

2

Рг If

(8) (9)

Как видно из выражений (8) и (9), выходные сигналы преобразователя сдвинуты один относительно другого на фазовый угол i/; - v, и имеют

0 фиксированную частоту самым данный преобразователь осуществляет перенос фазовых углов квазигармонических сигналов в смеси с шумом на фиксированную частоту.

5 Перестраивая коэффициент умножения умножителя 10, можно осуществить перенос фазовых углов любых квазигармонических составляклцих входных квазипериодических сигналов на фик0 сированную. частоту.

Формула изобретения ; Устройство для переноса фазовых сдвигов сигналов на фиксированную 5 частоту, содержащее вспомогательный генератор, два фильтра, умножитель частоты с перестраиваемым коэффициентом умножения, отличающееся тем, что, с целью рас- пшрения функциональных возможностей устройства, в него введены два синхронных фильтра, датчик опорного сигнала, две матрицы ключей и два распределителя импульсов, при этом входы синхронных фильтров являются входами устройства, управляющие выходы фильтров соответственно соединены с входами матриц ключей, выходы которых соединены с входами

фильтров, выходы которых являются выходами устройства, причем датчик опорного сигнала соединен с входом умножителя с перестраиваемым коэффициентом умножения, выход которого соединен с входом первого распре-г делителя импульсов, выходы которого

Uex(i

соединены с управлянщими входами первого и второго синхронных фильтров, а выход вспомогательного генератора соединен с вторым распределителем импульсов, выходы которого соединены с управляющими входами матриц ключей.

ел/

ивб/ж()

(pue.Z