Цифровой фазометр Советский патент 1991 года по МПК G01R25/00 

Ё

Изобретение может быть использовано для измерения сдвига фаз между синусоидальными сигналами при наличии узкополосной аддитивной помехи. Цель изобретения повышение помехоустойчивости при одновременном упрощении. Устройство содержит входные шины 1 и 2, усилители-ограничители 3 и 4, АЦП 5 фаза-код, накопительные сумматоры 6 и 7, блок 8 распознавания разрыва фазы, мультиплексор 9 и выходную шину 10. Блок 8 распознавания разрыва фазы содержит счетчик 12 и элемент 13 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ. Повышение помехоустойчивости достигается за счет расширения зоны анализа в области наиболее чувствительной к шумам до±90°. Упрощение устройства достигается за счет использования меньшего количества функциональных элементов. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

70

О х| О N О

о

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и радионавигации для измерения сдвига фаз между двумя синусоидальными сигналами при наличии узкополосной аддитивной помехи.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости при одновременном упрощении.

На чертеже представлена функциональная схема фазометра.

Цифровой фазометр содержит первый 1 и второй 2 входы, соединенные соответственно с первым 3 и вторым 4 усилителями-ограничителями, выходы которых соединены с входами АЦП 5 фаза - код, выходы которого соединены с входами первого накопительного сумматора 6 и второго накопительного сумматора 7, блок 8 распознавания разрывов фазы, выход которого соединен с входом управления мультиплексора 9, выходы которого соединены с выходной шиной 10, а первая группа входов - с выходами первого накопительного сумматора 6, а также элемент НЕ 11, вход которого соединен с выходом старшего разряда АЦП 5 фаза-код, а выход - со старшим входом второго накопительного сумматора 7, выходы которого соединены с второй группой входов мультиплексора 9, выходы двух старших разрядов АЦП 5 фаза - код соединены с соответствующими входами блока 8 распознавания разрывов фазы, тактовый вход которого соединен с тактовыми входами обоих накопительных сумматоров 6 и 7 и входной шиной Такт.

Блок 8 распознавания разрывов фазы содержит счетчик 12,вход управления которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 13, входы которого соединены с входами блока 8 распознавания разрывов фазы, счетный вход счетчика 12 соединен с шиной Такт, а выход - с входом блока 8 распознавания разрывов фазы.

Цифровой фазометр работает следующим образом,

В исходном состоянии накопительные сумматоры 6 и 7 и счетчик 12 обнулены и удерживаются в нулевом состоянии.

После снятия сигнала Старт/стоп измерения n-разрядный код сдвига фаз ф i-ro измерения (где I 1...2k) между синусоидальными сигналами, поступающими на входы 1 и 2, подается с выхода АЦП 5 фаза - код на n-входовой накопительный сумматор 6 и на п входов (п-И)-.входового накопительного сумматора 7. При этом код сдвига фазы $ расширяется введением 2П- го (старшего) разряда подачей через элемент НЕ 11 разряда кода в на (п+1)-й вход накопительного сумматора 7.

Фазометр суммирует 2k кодов сдвига фаз $, При этом возможна ошибка оценки

истинного среднего значения измеряемой фазы в накопительным сумматором б, если оно принадлежит области 0±90°, из-за имеющегося разрыва фазы в точке 0-360°. Накопительный сумматор 7 суммирует

0 (п+1)-разрядные коды, в которых добавление в качестве 2-го разряда инверсного 2П -го разряда кода 0 эквивалентно добавлению к каждому значению $, принадлежащему области О...180-360°/2п,

и добавлению Л# 0° для области значений fl 180...360°/2. Накопительный сумматор 7, таким образом, суммирует значения сдвига фаз $ в + Д0, принадлежащие области 180...540-360°/2П. Ошиб° ка усреднения, обусловленная разрывом фазы при переходе через точку 180-540°, в этом случае имеет место, если истинное среднее значение д находится в пределах области 180±90°. Исключение на результаты накопительного сумматора 7 2n+k-ro разряда не приводит к ошибке определения истинного среднего значения в, так как разряду соответствует 360°.

-. Счетчик 12 подсчитывает количество выборок сдвига фазы в, принадлежащих области 0±90°. После 2k измерений старший разряд k-разрядного счетчика 12 принимает значение 1, если больше

с половины значений &t находится в области 0±90°. В этом случае мультиплексор 9 подключает к выходной шине 10 результат суммирования накопительного сумматора 7. Нулевое значение старшего разQ ряда счетчика 12 после 2k измерений свидетельствует о том, что больше половины значений ф находится в области 180±90°. В этом случае мультиплексор 9 подключает к выходной шине результат суммирова5 ния накопительного сумматора 6.

Предлагаемый фазометр имеет повышенную помехозащищенность (минимально допустимое отношение сигнал/шум) по сравнению с известным. Минимальное

Q отношение сигнал/шум в предлагаемом фазометре определяется наиболее чувствительными к шумам значениями измеряемых, сдвигов фаз 6, находящимися около точек 90 и 270°. Для них допустимый разброс

5 значений в-, составляет ±90°, так как при превышении этого разброса в область изменения значений в войдут обе точки разрыва фазы (0-360° и 180-540°), что обусловит появление ошибки в обоих накопительных сумматорах, а значит, и на выходе устройства. В известном фазометре такими точками являются точки 45 и 315°, а допустимый разброс значений 0f при этом составляет ±45°. Превышение этого разброса приведет к тому, что значения Q, удовлетворяющие условию гг/2 $ Зя/2, не просуммируются вторым и третьим накопительными сумматорами, что приведет к ошибке измерения.

Для определения экономического эффекта от внедрения предлагаемого фазометра сравним его с базовым устройством ШПИР.461314.001, в котором реализован известный фазометр. Рассмотрим случай, когда выход АЦП фаза - код четырехразрядный и число выборок за интервал накопления не превышает 16. Так как входные блоки, а именно усилители-ограничители и АЦП фаза - код, в базовом устройстве и в предлагаемом фазометре не различаются, то для определения экономического эффекта сравним части устройств, обрабатывающие информацию с выхода АЦП фаза - код. В базовом устройстве для обработки этой информации требуется 24 микросхемы средней степени интеграции, а в предлагаемом фазометре - десять микросхем средней степени интеграции.

Таким образом, для выполнения устройства требуется значительно меньше элементов, чем в известном устройстве, т.е. предлагаемый цифровой фазометр значительно проще.

Формула изобретения 1. Цифровой фазометр, содержащий первый и второй входы, соединенные соответственно с первым и вторым усилителями-ограничителями, выходы которых соединены с входами АЦП фаза - код, выходы которого соединены с входами первого накопительного сумматора, второй накопительный сумматор, блок распознавания разрывов фазы, выход которого соединен с входом управления мультиплексора, выходы которого соединены с выходной шиной, а первая группа входов - с выходами первого накопительного сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при одновременном упрощении, в него введен элемент НЕ,

вход которого соединен со старшим разрядом АЦП фаза - код, а выход - со старшим входом второго накопительного сумматора, выходы которого соединены с второй группой входов мультиплексора, а остальные входы - с соответствующими выходами АЦП фаза - код, два старших разряда которого соединены с соответствующими входами блока распознавания разрывов фазы, тактовый вход которого соединен с так.товыми входа ми обоих накопительных сумматоров и входной шиной Такт.

которого соединен с выходом элемента ИСКЛЮЩАЮЩЕЕ ИЛИ, входы которого соединены с соответствующими входами блока распознавания разрывов фазы, тактовый вход которого соединен со счетным входом

счетчика, а выход - с входом управления мультиплексора.