Амплифазометр с дискретной ортогональной обработкой сигнала Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

Лидсявмод/ш усаройсював исхоМе состояние

Son ft)

ЧЗН1

Изобретение относится к радиотехнике и измерительной технике и может быть использов.ано при измерениях амплитуды и фазы сигналов.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения амплитуды и фазы сигнала за счет изменения порядка следования операций и соответствующего сокращения длительноети операции перемножения.,

На Hr.J изобра енд схема предлагаемого амплифазометра} на фиг.2 - временные диаграммы работы отдельных блоков амплифазометра.

Амплифазометр содержит стробоскопический преобразователь 1, блок 2 аналоговых делителей напряжения, блок 3 коммутаторов, первый А и второй 5 аналого-цифровые прбобразователи (АЦП), первый 6 и второй 7 накапливающие сумматоры, вычислительный блок 8, умножитель 9 частоты делитель JO частоты, формирователь П стробирующих импульсов, первый J2 и второй J3 счетчики импульсов.

Амплифазометр содержит последова- тельно соединенные умножитель 9 частоты , делитель 10 частоты и / |формирователь 11, первый выход кото- рого соединен со стробируемым входом inepBoro аналого-цифрового преобразо- |вателя 4 и первым входом стробоскопи- еского преобразователя 1, второй |вход которого является измеритель гым {входом амплифазометра, выходы перво- |го 6 и второго 7 сумматоров соедине- Иы соответственно с первыми и вторы- и цифровыми входами блока 8, цифро- ые выходы которого являются выходами 1эмплифазомётра, вход умножителя 9 Йвляется входом опорного сигнала амп- Яифазометра., выходы первого счетчи- Ка 12 импульсов подключены к управляющим входам блока 3, первый и второй выходы которого подключены к измери- teльным входам соответственно первого АЦП 4 и второго АЦП 5, выходы которых соединены с цифровыми входами Соответственно первого 6 и второго 7 сумматоров выход преобразователя J соединен с входом блока 2, выходы которого подключены к аналоговым вхо- rtaw блока 3, первый выход формирова- fena 11 подключен к тактовому входу йеррого счетчика J2 и стробируемому входу второго АЦП 5, входы установки ц1уля первого счетчика 12, второго счетчика 13, блока 8, первого сумма

c л c «

5

тора 6 и второго сумматора 7 объединены и являются входом установки амплифазометра в исходное состояние, второй выход формирователя 11 подключен к тактовому входу, второго счетчика J3 истробируемым входам первого 6 и второго 7 сумма.торов, выход второго счетчика J3 соединен с входом запуска вычислительного блока 8,

Амплифазометр работает следующим образом.

Опорный сигнал поступает на умножитель 9, который формирует прямоугольные импульсы с частотой f pF (где р - целое число; F - частота входного сигнала). Импульсы с выхода умножителя 9 поступают на делитель 0 с- изменяемым коэффициентом ka деления, где k4 целое число. Импульсы с выхода делителя 10 управляют работой формирователя П.. По переднему фронту импульсов с делителя 10 на первом выходе формирователя 1I появляются импульсы, которые поступают на стро- бируемые входы АЦП 4 и 5 и на первый вход преобразователя 1. По заднему фронту импульсов с делителя О на втором входе формирователя .11 формиг руются импульсы, которые поступают на тактовый вход счетчика 12 и на стро- бируемые входы сумматоров 6 и 7. Цикл из-i. мерения амплитуды и фазы начинается с приходом внешнего импульса на вход уста новки амплифазометра в исходное состояние. По зтому сигналу сумматоры 6 и 7, счетчики 12 и 13 и блок 8 устанавливаются в исходное состояние. По сигналу с формирователя 11 преобразователь 1 запоминает значение входного сигнала S(t), которое поступает на вход блока 2, а с его выходов преобразованные значения амплитуды входного сигнала поступают на блок 3, работой которого управляет счетчик 12,причем это управление осуществляется таким образом, что на измерительные входы АЦП 4 и 5 поступают соответственно значения

S(kjt) -Uon,(kdt)i и.

S(k4t)-Uon,(kat),

где k - номер выборки входного сигнала; S(kdt) - значение амплитуды

k-й выборки

Uon,(kat) - текущее значение - sin(2ft Tk) первой (опорной синусной) функции;.

Voni(k&t) текущее значение «cosCZffTk) второй (косинусной) опорной функции; Т 1/f - интервал дйскретиза- ции сигнала во времени.

Таким образом, в блоке 2 производится перемножение аналогового вход- -ного сигнала S(t) на значения первой и второй опорных функций. Поскольку значения опорных функций по модулю всегда меньше или равны единице, то такое перемножение легко осуществляется посредством деления входного сиг- нала в блоке 2, При этом коэффициенты деления делителей, входящих 3 блок 2, подбираются э соответствии со значениями опорных функций э оп - ределенные выбранные моменты времени Моменты стробоскопического преобразования соответствуют дискретным значениям фазы опорного сигнала, изменяющимся на й«/, 27/р, т,е , выборки . входного сигнала производятся с интевалом дискретизации at Т/р,

Далее осуществляется процесс аналого-цифрового преобразования этих перемноженных значений в цифровые коды, поступающие с АЦП А и 5 соответ- ственно на цифровые входы сумматоров 6 и 7, При поступлении строби- рующего импульса на стробируемые входы в них производится суммирование входных кодов с кодами, накопленны- ми на предьщущих тактах работы накапливающих сумматоров (на первом такте работы, т,е, после установки в исходное состояние, в них отсутствует информация). На следующем так- те работы формирователь 1 опять формирует необходимые стробирующие импульсы и процесс аналого-цифрового преобразования преобразованных бло- ко 2 входных напряжений повторяется а на накапливающие сумматоры 6 и 7 поступает новая цифровая информация, которая суммируется с накопленными кодами, После m тактов работы, , после того, как амплифазометр произ- ведет обработку m выборок входного сигнала, блок 8 по команде со счетчика 13 произведет вычисление амплитуды и фазы входного сигнала. На выходе блока 8 можно получить цифровые значения измеренных ампдитуды и фазы Поскольку при прочих равных уело ВИЯХ быстродействие при измерениях предлагаемым амплифазомётром возрас25

ю 15 20 30з5 40 45 50 55

тает в п раз, то на входных сигналах удается взять в п раз больше выборок, чем в прототипе. Такое увеличение числа выборок входного сигнала позволяет существенно сократить погрешность измерения амплитуды и фазы.

Формула изобретения

Амплифазометр с дискретной ортогональной обработкой сигнала, содержащий последовательно соединенные умног житель частоты, делитель частоты и формирователь стробирующих импульсов, первый выход, которого соединен со . стробируемым входом первого аналого- цифрового преобразователя и первым входом стробоскопического преобразователя, второй вход которого является измерительным входом амплифазометра, выходы первого и второго накапливающих сумматоров соединены соответстл- венно с первыми и вторыми цифровыми входами вычислительного блока, цифровые выходы которого являются выходами амплифазометра, вход умно; сителя частоты является входом опорного сигнала амплифазометра, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения амплитуды и фазы за счет изменения порядка следования операций и соответствующего сокращения длительности операции перемножения, в него введены блок аналоговых делителей напряжения, блок коммутаторов, второй аналого-цифровой преобразователь,первый и второй счетчики импульсов, вы- ходы первого счетчика импульсов подключены к управляющим входам блока коммутаторов, первый и второй выходы которого подключены к измеритель- ным входам соответственно первого и второго аналого-цифрового преобразователей, выходы которых соединены с цифровыми входами соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, выход стробоскопического образователя соединен с входом блока аналоговых делителей напряжения,выходы которого подключены к аналого- , вым входам блока коммутаторов первый выход формирователя стробирующих импульсов подключен к тактовому входу первого с 1еТчшса импульсов и стро- бйруемому входу второго аналого-цифрового преобразователя, входы уста новки нуля первого и второго счетчи$onW

diiAnczi

б)(.А/7СЗ

Вх.К

ff

Изобретение относится к радиотехнике и измерительной технике и мо- жет быть использовано при измерениях амплитуды и фазы сигнала. Цель .изобретения заключается в повышении точности и быстродействия измерения амплитуды и фазы сигналов. Для этого введены блок 2 аналоговых делителей .напряжения, блок 3 коммутаторов, ана- лofo-дифpoвoй преобразователь 5 и счетчики импульсов 12 и 13. Увеличение точности и быстродействия измерений удается добиться за счет иэме нения порядка следования операций и соответствующего сокращения длительности операции перемножения. В предлагаемом устройстве эта операция осуществляется в аналоговой форме в блоке 2 аналоговых делителей напряжения, т.е. производится перемножение выборки входного сигнала н значения опорных функций, которые используются при измерении ортогональных составляющих входного сигнала. После операции аналогового перемножения осуществляется аналого-цифровое преобразование и суммирование полученных результатов с целью получения (вычисления) амплитуды и фазы входного сигнала по полученным в сумматорах 6 и 7 ортогональных составляющих входного сигнала. За счет увеличения быстродействия удается также расширить частотный диапазон входных сигналов, обрабатываемых амплифазометром. Кроме того, амплифазометр содержит стробоскопи ческий преобразователь Г, аналого- цифровой преобразователь 4, суммато ры 6 и 7, вычислительный 6jjOK 8, ум ножитель 9 частоты, делитель 10 частоты и формирователь 11 стробирующих импульсов. 2 ил. (Л Од СП ОР

1УNJXNIXУД/VIX t/ lif 1Х I

Г П П П П П П П

д....у. п п п п п п п П г

Д&/Х..Л7

Редактор А.Ревин

us.2

Составитель Старостина

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга

f1