ЦИФРОВОЙ УСРЕДНЯЮЩИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ Советский патент 1973 года по МПК G01R25/04 

I

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в цифровых измерителях фазы периодических сигналов.

Известен цифровой фазометр, содержащий преобразователь принимаемого синусоидального сигнала в прямоугольное колебание, формирователь импульсов фронтов прямоугольного колебания, формирователь измерительного импульса длительностью, равной задержке импульса фронта относительного опорного импульса, генератор импульсов заполнения, формирователь точки импульсов заполнения в количестве, пропорциональном длительности измерительного импульса, формирователь измерительного интервала из п периодов повторения опорных импульсов, счетчик импульсов заполнения и усреднитель за п периодов.

Известный фазометр характеризуется большой погрешностью измерения из-за случайных смещений импульсов фронтов.

Цель изобретения - повышение точности измерения среднего значения фазы в условиях искажений типа случайного смещения импульсов фронтов.

Для этого предлагаемый фазометр снабжен коммутатором формирователя пачки импульсов заполнения и определителем разности числа опорных импульсов и импульсов фронтов, вход сложения которого соединен с выходом генератора эталонных импульсов через формирователь опорных импульсов, а выход вычитания - с выходом формирователя импульсов фронтов, при этом управляющие входы коммутатора формирователя пачки импульсов заполнения подключены к выходам состояния определителя разности, а выходы - к входам

записи чисел блока усреднения, соответствуюП1ИХ величине разности.

Определитель разности числа опорных импульсов и импульсов фронтов измеряют время между каждым /-ым импульсом фронта принимаемого сигнала и /-ым опорным импульсом Sj, причем Sj может быть как положительным, так и отрицательным. Затем определяют среднее значение фазы

.S5,

N

где - число опорных импульсов в измерительном интервале Т;

25

f - частота опорных импульсов;

- значение х по модулю Л 360°,

- дискретность измерения фазы.

30 N

Для упрощения вычисления фср вместо сумп

МЫ S Sj определяют равную ей величину f А (/) di, где - Пь mt - число опорных импульсов, ut - число импульсов фронтов измеряемого сигнала, попавших в интервал времени О - t, а время t принимает ряд дискретных значений, отстоящих один от другого

1

на величину.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирователь 1 импульсов фронтов; определитель 2 разности числа опорных импульсов и импульсов фронтов, состоящий из трехразрядного реверсивного счетчика 3, сумматора 4 по модулю 2, ячейки «И 5; генератор 6 опорных импульсов, содержащий задающий генератор 7, формирователь 8 опорного сигнала, делитель 9, триггер 10 и ячейки «И //; коммутатор 12, состоящий из ячеек 13, 14 и 15 совпадения; блок 16 усреднения с разрядами (триггерами) 17, 18 и 19, содержащий ячейки «ИЛИ 20 и 21, ячейки «И 22, 23 и 24, и инвертор 25.

Устройство работает следующим образом.

Измеряемый сигнал поступает на формирователь 1 импульсов фронтов. В моменты, соответствующие нулевой фазе сигнала, на выходе формирователя выдается импульс

фронта длительностью , где f - частота измеряемого сигнала, который поступает на вход вычитания определителя разности. На вход сложения определителя разности с генератора 6 проходят опорные импульсы длительностью б и частотой /. Определитель разности в момент t вырабатывает на своем выходе сигнал А, соответствующий разности числа поступивщих на его входы опорных импульсов mt и импульсов фронтов nt. Так как /-НЫЙ импульс фронта не может отставать или опережать опорный импульс более чем па два

периода --, то величина А может нринимать

значения только из ряда (-2), (-1), 01, 2.

На чертеже показан определитель разности, выполненный на основе трехразрядного реверсивного счетчика 3, на вход знака которого подан импульс фронта. Опорпый импульс и импульс фронта через сумматор 4 но модулю 2 поступают на потенциальный вход ячейки 5 «И, на импульсный вход которой с генератора эталонных импульсов подается короткий импульс залолнения с частотой Nf, совпадающий с серединой опорного импульса. Сумматор 4 обеспечивает нормальную работу счетчика 3 при совпадении моментов прихода импульса фронта и опорного импульса. Выход

ячейки 5 «И подключен к счетному входу счетчика 3. В момент начала интервала измерения фазы, который онределяется импульсом установки, поступающим на вход устройства

В, счетчик 3 устанавливается в состояние 010, что соответствует .

По мере прихода опорных импульсов и имнульсов фронтов состояние счетчика 3 меняется, принимая значение 000 (), 100 (А

-/), по (), 001 (А 2). Выходной сигнал со счетчика снимается но трем цепям, соответствующим выходам единиц младщего, среднего и старшего разрядов. Для использовапия в блоке 16 усреднения суммирующего

(нереверснвного) счетчика на его вход подается функция А(г) Д (/)+2, которая принимает значения О-4. Такая подстановка возможна, так как

Коммутатор 12 обеспечивает прохождение импульсов заполнения с генератора 6 на такой вход заниси блока 16 усреднения, чтобы его показания увеличились на число А(О, находящееся в реверсивном счетчике 3. Если в реверсивном счетчике находится число 100, 010 или 001, что соответствует значениям

А(), равным 1, 2 или 4, то по распределительным цепям поступает разрешающий потенциал на ячейки 13, 14 или 15 совнадения коммутатора 12 соответственно. На другие входы ячеек 13, 14 и 15 подаются импульсы

заполнения. Выходы ячеек 13, 14 и 15 подсоединены соответственно к входу разряда 17, к входу разряда 18 через ячейки «ИЛИ 20 и «И 22 и к входу разряда 79через ячейку «ИЛИ 21 счетчика блока 16 усреднения, общий коэффициент деления которого равен Nn. Если в реверсивном счетчике 3 находится число 000, то все ячейки коммутатора заблокированы, поэтому число в блоке 16 усреднения остается неизменным.

Если в реверсивном счетчике имеется число 3 (состояние 110), а разряд 17 находится в состоянии О, то нри поступлении импульса на счетный вход разряда 17, на его выходе импульс отсутствует. Тогда для увеличения на 3

числа в блоке усреднения допустима подача импульсов сразу на счетный вход разрядов 17 и 18.

Если в реверсивном счетчике имеется число 3, а разряд /7 находится в состоянии /, то для

увеличения на 3 числа в блоке 16 переводят разряд /7 в состояние О, а на счетный вход разряда 19 подается импульс. Для записи числа 3 служат ячейки «И 23, 24 и инвертор 25. К входам ячейки «И 23 подсоединены выходы «1 и разряды /7 и 18 реверсивного

счетчика 3 и выход «1 разряда 17 блока 16 усреднения. Если в реверсивном счетчике находится число, отличное от 3, то на выходе ячейки «И 23 присутствует уровень О, который блокирует ячейку «И 24 и через инвертор 25 держит открытой ячейку «И 22, благодаря чему обеспечивается нормальная запись чисел 1, 2 и 4 в блок усреднения. Если в реверсивном счетчике находится число 3, а в разряде 17 записан О, то также обеспечивается нормальная запись счетных импульсов в разряды 17 и 18 блока усреднения. Если в разряде 17 находится 1, то на выходе ячейки «И 23 присутствует уровень 1. Поэтому ячейка «И 22 блокируется, и импульс с выхода ячейки «ИЛИ 20 проходит не на счетный вход разряда 18, а через ячейки «И 24 и «ИЛИ 21 на счетный вход разряда 19 блока усреднения.

По окончании интервала измерения со старших 5 разрядов счетчика блока усреднения (5 log2A) на выход устройства проходит результат измерения средней фазы принимаемого сигнала. Сброс счетчика блока усреднения производится импульсом установки.

Для формирования интервала измерения, опорных импульсов и импульсов заполнения служит генератор 6, состоящий из задающего генератора 7 частоты fN, соединенного с формирователем 8 опорного сигнала (делитель на Л), выход которого подсоединен к делителю 9 (коэффициент деления п). Триггер 10 формирует потенциал, равный длительности интерват, п

ла измерения / -, для чего на него подаются импульс установки и импульс с выхода делителя 9. Выход триггера 10 подсоединен к потенциальному входу ячейки «И //, другой вход которой связан с выходом задающего генератора 7.

10

Предмет изобретения

Цифровой усредняющий измеритель фазы, содержащий формирователь импульсов фронтов, формирователь пачки импульсов заполнения, блок усреднения и генератор эталонных импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения среднего значения фазы в условиях искажений типа случайного смещения импульсов фронтов, он

снабжен коммутатором формирователя пачки импульсов заполнения и определителем разности числа опорных импульсов и импульсов фронтов, вход сложения которого соединен с выходом генератора эталонных импульсов через формирователь опорных импульсов, а выход вычитания - с выходом формирователя импульсов фронтов, при этом управляющие входы коммутатора формирователя пачки импульсов заполнения подключены к выходам

состояния определителя разности, а выходы - к входам записи чисел блока усреднения, соответствующих величине разности.