СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОРТОГОНАЛЬНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ Советский патент 1972 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к радиотехнике н может быть использовано в радиотехнических и измерительных устройствах.

Известен способ измерения сдвига фаз между опорным напряжением нроизвольнои, но известиой формы и первой гармопнкоГ сигнала, основанный на использовании ряда фуры.

Во лпюгнх радиотех1нических устройствах (радиолокаторах, радиопелеигаторах, радиоиз.мерительных приборах iii др.) требуется измерить сдвиг фазы первой гармоиики сигнала по отношен1ио к оиорному сигналу. Измеряемый сигнал очень часто бывает искажеи присутствующими в нем составляющп 1н высших гармоник измеряемого сигнала с произвольными фазами.

Цель изобрете1гия заключается в нахождении способа измерения ортогоиалып х составляюилих сдвига фаз первой гармоиики сигнала нскаженной формы, близких к оптимальным (кваз юптимальным) при использовании достаточио простых дискретных устройств.

Это достигается за счет того, что из.мерчемЕ гй сигнал преобразуется в последовательность единич:ных кодов, совпадающую со значениями сигнала в заданном числе точек, и вместо реального опорного сигиала используются две спеииальиыс функции.

чатую аппроксимацию косир усоидального ианряжеиия, а другая - ступеичатую аппроксимацию сииусоидального напряжения с пернодамн, равными пер;1оду повторения реального оноррюго сигнала.

Измерение перкой ортогоиалыю состаиляюидей а осущест 5ляется путем последовательного су.ммирования единнчных кодов ампл.цтуды измеряемого сигиала. Суммирование ироизводптся с весовымн коэффициентами, равными амнл1 туде ступеней аиироксимироваи;юго косннусоидального ианряжения с сохраие 1 1См полуволи.

Аналогично осуществляется из.мерсгще второй ортогональной составляющей в, только

весовые коэффнц еиты выбираются равными

амплитуде ст пеией аннроксимнроваииого синусондального напряжет я.

Далее по известным ортогональным составляющим может быть вт числена фаза иерBOi гармои1и и с1Ина.1а но (|юрму.

гг arctG

2оИа фиг. 1 приведена схема уетро1 1ства, реализуемого предл -гаел ый способ, с исиользоваиие 24 отсчетных точек; иа (У. 2 - вид аппроксилгированных опорных функций. Устройство состоит из ноль-органа /, трех CXCNS совкиарцовсшных .меток, делителя 9 частоты 24:1, счетчика Ш интервалов 15°, дифференцирующей цепи //, схемы переноса 12, регистра 13 15°, трех делителей 14-16 частоты 2:1, двух формирователей 17 и 18, двух ключей 19 и 20; преобразователя 21 амплитуда-код, и двух реверсивных счетчиков 22 и 23.

Работа схемы происходит следующим образом. Входное опорное напряжение произвольной, но известной периодической фор.мы подается на в.ход иоль-органа /, в котором осуществляется формирование импульса начала отсчета. Этим импульсом через схе.му 2 совпадения запускается триггер отсчета 5, последиий открывает схему совпадения 3. При этом метки с генератора 8 меток начинают поступать на вход делителя 9 частоты 24:1, с выхода которой метки поступают на счетчик 10 интервалОБ.

По истечеиию периода опорного напряжения импульсов с выхода схемы ноль-органа через схему совпадения 2 сбрасывается триггер 5 периода и запускаются триггеры 6 и 7. Триггер 6 отсечки перекрывает выход схемы совпадения 2 и открывает совместно с триггером 7 схему совпадеиия 4.

Таки.м образом, длительность импульса наиряження на выходе триггера 5 периода будет точно равна периоду иовторення опорного напряжения. По окончании интервала времени, равного периоду повторения опорного ианря/iceiiini. на счетчике 10 интервалов будет записано ко.чичество имиульсов, соответствуюн1ее 1/24 части периода повторения, т. е. 15°.

Задним фронтолг и.мнульса триггера 5 периода в регистр 13 15° переносится через схему переноса 12 обратный код счетчнка 10 иитсрвалов. Затем на вход регистра 13 начинают поступать калнбрациоиные метки с генератора меток через схему совпадения 4.

Импульсы переполнения с выхода регистра 13 через делитель 14 частоты 2:1 подаются на формирователи 17 и 18, в которых осуН1ествляется построение знакопеременных апирокеилгированных функций опорного напряжения.

. иализируел ый сигиал подается иа вход преобразователя 21 амплитуда-код, иа выходе которого формируется пачка с колнчеетвом импульсов, пропорциональным амплитуде входного снгнала в данный момент вре.мени. Работа преобразователя синхронизируется импульсами, поступающими иеиосредствеиио с выхода регистра 13.

В рассматриваемом случае за период входного сигнала берется 24 отсчета амплитуды, что, как показалн нсследовання, вполне достаточио для обеепечеиия точности измерения сдвига фаз порядка 1°. РЬмнульеы с выхода преобразователя 21 подаются на ключи 19 и 20, которые передают на вход реверсивных счетчиков 22 и 23 либо полеостью всю начку и.мпульсов (еели сум.мирование происходит с весовыми коэффициентами ±1), либо через делители 15 и 16 частоты 2:1 (если суммирование ироиеходит с весовыми коэффициентами ±0,5). При этом реверсивные счетчики 22 и 23 работают на еложеиие, если весовые коэффициенты аппроксимнрованных функций имеют зиак нлюс и иа вычитание, если мииуе. Формирователи 17 и 18 аппроксимированных функций работают таким образом, что лТ,ля фор.мироваиия каждого последующего временного интервала импульсы переполнения с выхода регистра 13 заводятся иа схему переноса 12 обратного кода.

По окончании второго периода onopiioi4)

иапряжеиия импульсом с выхода ноль-органа

сбрасывается триггер 7 анализа. Последний

закрывает схему 4 совпадения н ключи 19

и 20.

HaMepeHiie ортогоиа.1ьи1 1х составля1они1 на этом заканчивается.

Первый период опорного напряження нспользуется для запомиианИя интервала вре.меии, соответствующего 15°.

Б течение второго периода происходит не носредетвеииое измерение ортогональных составляющн.х.

При каждом ново.м измерении ocyiHecTii ляется запись количества импульсов, нроиорционального 1/24 частн периода уже HOBOI-O опорного напряжения с последующим фор.мнрованием весовых коэффгщиентов. Благода ; постоянному обновле11ию информации в регистре 13 интервалов результаты из.мерения ортогональных составляюпдих при нз.ме 1еннн частоты входных снгналов являются частотноиезавнеимыми.

Таким образом, предлагаемый способ исключает погрещности измерения сдвига ijjaj. обусловленные наличне.м в анализируемом сигиале гармоиик с ио.мерами, кратными 2 и 3, и зиачительио умеиьщает погрещиость измерения сдвига фаз, обусловлениую 5-й и 7-й гармоииками сигиал а.

Предлагаемый епособ не требует дополни1-ельиых входных фильтрующих устройств, поэто.му он является достаточно быстродействующим, так как накопление ортогоиальных составляющих осуществляется за один период аиализируемого сигнала. Кроме того, такой снособ является достаточно щироконолосным и может быть использован в диапазоне частот ОТ ОДИ1НИЦ герц до Нескольких Килогсрц при условии, что чаетста |кал1иб|рацно1,.чых меток должна выби1раться том больщей, чем , ве|р.Х|Няя граиииа частот а,нал1ИЗ|И1руемых оипнаЛ01В. В то же времяПредлагаемый c:i0ico6 из.морения орто1ональиых составляюии1х является inpocTbiiM и легко реализуемы.м.

В качестве опорного сигнала .может быть использована любая периодическая фуикция, так как из нее для реализации снособа нснользуется лищь отметка о начале периода.

Дальиейщее построение аппрокси1мироваииых фуикций производится уже иепосредствеиио в измерения.

Ляющых сднига фаз между опорным напряжением и первой гар.моникой сигнала, основанный на использовании коэффициентов ряда Фурье, отличающийся тем, что, с целью уменьшюпИЯ влаЯ;:1И|Я ;по атоя1н|ной соста зляющей оиг мала и е.о .гармоник 1на (результат (ИЗ:мврбН|Ин без првмспон ия уэкополосных (з.нльтрогв, отрезок Bpc.MCii:n, равный .периоду ninOipiHoro «апря/| еи|Ия, |разб И(вают иа /г, иапрнмер 12,

вре.менных нитервалов п производят на каждом из интервалов последовательное суммирование единичных кодов, значения которых соответствуют мгновенной величине входного сигнала с весовы.ми коэффициентамн, соответствующими значению прямоугольной аппроксимирующей опориой фупкции на этом интервале.

COS