Цифровой фазометр Советский патент 1991 года по МПК G01R25/00 

Ј

Изобретение может быть использовано для построения цифровых фазометров. Цель - расширение частотного диапазона фазометра. Фазометр содержит времяимпульсный преобразователь 1, каналы 2 и 3, каждый из которых включает формирователь 4, блоки 5 и 6 привязки к экстремальным значениям (блок 5 состоит из элементов 7 и 8 совпадений и реверсивного счетчика 11, а блок 6 - из элементов 9 и 10 совпадений и реверсивного счетчика 12), триггер 13, мультиплексоры 16 и 17 и блок 18 счетных триггеров 19 и 20, а также генератор 14 счетных импульсов и формирователь 15 импульсных последовательностей. Цель достигается за счет использования для определения моментов экстремума счетных импульсов с переменными значениями частоты, значение которой изменяется адаптивно с частотой входного сигнала. 1 ил.

ON О О Ю О 00

тель 15 импульсных последовательностей. Цель достигается за счет использования для определения моментов экстремума счетных

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может быть использовано для построения цифровых фазометров с широкими динамическим и частотным диапазонами исследуемых сигналов.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона фазометра.

На чертеже представлена структурная схема цифрового фазометра.

Цифровой фазометр содержит время- импульсный преобразователь 1, входы которого соединены соответственно с выходами двух идентичных каналов 2 и 3. Каналы 2 и 3 содержат формирователь 4 и блоки 5 и 6 привязки к экстремальным значениям. Блок 5 (6) содержит элементы 7 и 8 (9 и 10) совпадений и реверсивный счетчик 11 (12). Выходы элементов 7 и 8 (9 и 10) совпадений соединены с входами реверсивного счетчика 11 (12). Выходы счетчиков 11 и 12 соединены соответственно с блокирующими входами элементов 7 и 9 совпадений, блокирующими входами элементов 8 и 10 совпадений и соответствующими входами триггера 13, выходы которого соединены с выходом канала.

Генератор 14 счетных импульсов через формирователь 15 импульсных последовательностей соединен с сигнальными входами мультиплексоров 16 и 17 каналов 2 и 3, при этом адресные входы мультиплексоров соединены с параллельными выходами счетчиков 11 и 12. Выходы мультиплексоров 16 и 17 соединены с входами блока 18 счетных триггеров 19 и 20, выходы которых соединены с сигнальными входами элементов 7 и 9 совпадений, а входы - с другими сигнальными входами элементов 7 и 9 и сигнальными входами элементов 8 и 10 совпадений. Выход генератора 14 счетных импульсов соединен с входом времяим- пульсного преобразователя 1.

Фазометр работает следующим образом.

Исследуемые сигналы поступают на формирователь 4 каналов 2 и 3 фазометра, который преобразует их в последовательность прямоугольных импульсов, фронты которых соответствуют переходам сигналов через нулевой уровень.

В блоках 5 и 6 привязки к экстремальным значениям сигнала обоих каналов форимпульсов с переменными значениями частоты, значение которой изменяется адаптивно с частотой входного сигнала. 1 ил.

мируются импульсы, привязанные одним из фронтов к серединам положительных(в блоке 6) и отрицательных (в блоке 5) полуволн сигнала, что соответствует моменту экстремальных значений гармонических сигналов (без учета задержек в формирующих устройствах). Привязка осуществляется путем цифрового интегрирования полуволн сформированного сигнала с различной постоянной времени, определяемой частотой счетных импульсов. При этом во время действия положительной полуволны сигнала реверсивный счетчик 11 работает в режиме вычитания, реверсивный счетчик 12 - в режиме суммирования, а во время действия отрицательной полуволны сигнала режимы работы реверсивных счетчиков меняются на обратные.

В режиме вычитания на входы реверсивных счетчиков 11 и 12 через элементы 7 и 9 совпадений поступают импульсы с выходов счетных триггеров 19 и 20 блока 18 с частотой следования f/2.

В режиме суммирования через элементы 8 и 10 совпадений поступают импульсы вдвое большей частоты следования. Параллельные выходы реверсивных счетчиков 11 и 12 с номерами от I до l+п подключены к адресным входам мультиплексоров 16 и 17.

При действии положительной полуволны сигнала счетчик 11 через элемент 7 совпадения начинает заполняться обратным кодом частотой fMaKc/2, так как при коде счетчика 11, равном нулю, мультиплексор 16 пропуекает на его выход частоту Тмако При этом первым же импульсом на вычитание (при исходном нулевом коде) счетчик переполнится и в нем установится единичный код, причем элемент 7 совпадения остается открытым по блокирующему входу (блокирующий сигнал формируется дешифратором, входящим в состав реверсивного счетчика). Единичный код на адресных входах мультиплексора разрешает подключение n-го входа мультиплексора на его выход, т. е. на выходе мультиплексора остается частота fnaKc. При дальнейшем уменьшении кода счетчика 11 мультиплексор 16 последовательно подключает более низкие частоты с

выходов формирователя 15 на вычитающий вход счетчика 11. Если положительная полуволна имеет достаточную длительность, то код счетчика 11 достигает значения, при котором блокирующий выход счетчика 11 (выход формируется дешифратором, входящим в состав счетчика 11) запрещает прохождение импульсов на вычитание. Это происходит только при выходе за пределы рабочего диапазона, при этом сохраняется работоспособность фазометра, но момент формирования выходного сигнала уже не связывается с экстремумом входного сигнала.

При окончании положительного полупе- риодэ сигнала (во время действия отрицательной полуволны сигнала) элемент 7 совпадений запирается, по управляющему входу сигналом инверсного выхода формирователя 4 отирается элемент 8, который пр-л этом открыт и по блокирующему входу (связанному с входом триггера 13), и на суммирующий вход сметчика 11 поступает частота счетных импульсов f, которая установилась на выходе мультиплексора 16 в режиме вычитания счетчика 11.

При работе в режиме сложения счетчика 11 РГО код увеличивается, переключая частот счетных импульсов, поступающих через (ультиплексор 16, в порядке, обрат- чом тому, который был при работе счетчика 11 в режиме вычитания.

Переполнение счэтчика 11 в режиме суммирования происходит в два раза быстрее, чем накопление в режиме вычитания (как и в прототипе), и, следовательно, сиет- чик 11 достигает нулевою кодл в середине отрицательной полуволны входного сигнала, что соответствует его минимуму.

При обнулении счетчика на входе триггера 13 возникает отрицательный перепад логического уровня, устанавливающий триггер в состояние, противоположное тому, в которое он был установлен ранее выходным сигналом блока 6 (работает аналогично описанному). По блокирующему входу элемент 8 запирается выходным сигналом счетчика 11 до окончания отрицательной полуволны входного сигнала, т. е. до момента перехода счетчика 11 в режим вычитания.

Реверсивный счетчик 12 работает аналогично счетчику 11. переключая частоту счетных импульсов на своих входах с помощью мультиплексора 17.

Оценка частоты входного сигнала и определение моментов переключения частоты счетных импульсов происходит следующим образом. Задается код, который должен накопить счетчик 11 (в данном случае в режиме вычитания) при заполнении максимальной частотой. Накопление этого кода свидетельствует о том, что полупериод сигнала таков, что его можно заполнять более низкой частотой. Задавая несколько значений кодов.

частоту счетных импульсов можно понижать многократно внутри полупериода входного сигнала, что и позволяет создать не только быстродействующую схему, но и экономичную по объему аппаратных затрат,

Если положительный полупериод вводного сигнала имеет такую длительное ь что значение набранного кода счетчиком 11 в режиме вычитания не достигло момент,-; переключения, то и процесс, накопления кида и его считывание происходят на частоте счетных импульсов Тмакс/2 и Тмакс, а так как емкость счетчика мала, это позволяет выбирать fmaicc предельно допустимой для элементов, из которых построен счетчик 11. Технико-экономическим преимуществом данного изобретения по сравнению с прототипом является расширение частотного диапазона работы фазометра в сторону

как высоких так и низких частот, диатазон которых ограничивается работоспособностью формирователей.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий времяимпульсный преобразователь, последовательно соединенные генератор счетных импульсов и формирователь импульсных последовательностей, общие для двух идентичных каналов, каждый из которых включает формирователь, триггер, два блока привязки к экстремальным значениям сигнала, каждый из которых содержит дв& элемента совпадений выходы которых соединены с входами реверсивного счетчика, первый выход которого соединен с блокирующим входом второю элемента совпадений и входом триггера, управляющие входы элементов совпадений соединены соответстоенно с прямым и инверсным выходами формирователя, первый вход времяимпуль- сного преобразователя соединен с выходом генератора счетных импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения

частотного диапазона, в каждый из каналов введены блок счетных триггеров и два мультиплексора, адресные входы которых соединены с параллельными выходами реиорсивных счетчиков, а сигнальные входы подключены к выходам формирователя импульсных последовательностей, входы блока счетных триггеров соединены соответственно с выходами мультиплексоров и сигнальными входами элементов совпадений блоков привязки к экстремальным значениям сигнала, а вторые сигнальные входы первых элементов совпадений обоих блоков привязки к экстремальным значениям сигнала соединены соответственно с первым и вторым выходами блока счетных триггеров,

при этом второй выход реверсивного счет-триггеров двух идентичных каналов соедичика блока привязки к экстремальным зна-нены соответственно с вторым и третьим

чениям соединен с блокирующим входомвходами время импульсного преобразовэпервого элемента совпадений, а выходытеля.