Цифровой фазометр Советский патент 1974 года по МПК G01R25/00 

I

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники.

Известны цифровые фазометры, состоящие из входного устройства (высокочастотная часть), устройства управления, генератора образцовой частоты, счетчика и выходного (индикаторного) устройства. Однако они не позволяют измерять фазовые сдвиги малых (соизмеримых с шумами) сигналов.

Цель изобретения - повышение чувствительности цифровых фазометров нрп достаточной точности и простоте схемы. Это достигается нутем нового построения схемы фазометра с использованием параметрических генераторов во входном устройстве и статистического метода измерения. Применение двух параметрических генераторов в (измерительном и опорном) каналах повышает точность работы входного устройства. В схеме отсутствует промежуточное преобразование фазы во временной интервал. Использование параметрических генераторов в качестве фазовых нуль-органов и отсутствие промежуточного преобразования во временной интервал упрощает схему фазометра, а применение статистического метода повышает чувствительность прибора. Предлагаемый фазометр производит измерение фазь в пределах 0+180°.

На чертеже приведена блок-схема фазометра.

Она содержит высокочастотную часть, которая состоит из двух параметрических генераторов ПГ: измерительного (ИПГ) 1 и опорного (ОПГ) 2, буферных каскадов 3, 4 и 5,

двух фазовых детекторов 6 и 7, модулятора подкачки 8, генератора импульсов подкачки (ГИП) 9, смесителя 10, генератора низкой частоты 11, умножителя на два 12, фазовращателя 13. Импульсная часть включает четыре усилителя-ограничителя 14-17, два инвертора 18 и 19, два логических элемента «И оо-20, «И 01-21, ключ 22, триггер ключа 23, общий счетчик 24, схему распознавания знака 25, счетчик фазы 26 и индикатор 27.

Фазометр работает следующим образом. Колебания Una и Uon частотой Q, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, подают на входы ИПГ 1 и ОПГ 2. Кроме того,

колебания поступают через буферный каскад 5 на смеситель 10, в котором эти колебания складываются с низкочастотными колебаниями частотой V, поступающими от генератора 11. Схема смесителя выполнена таким образом, что исключает в выходном сигнале наличие паразитных гармонических составляющих. В связи с этим фаза сигнала на выходе смесителя 10 меняется линейно относительно фазы высокочастотных колебаний. С выхода смесителя колебания частотой (u Q+v поступают

на умножитель частоты 12, в котором применены меры для подавления первой гармоники. С выхода умножителя 12 колебания с частотой 2(й, являющиеся колебаниями накачки, идут на модулятор 8, где модулируются импульсами, поступающими от ГИП 9 и периодически запускают ИПГ 1 и ОПГ 2. Генератор 9 генерирует импульсы, положения которых от периода к периоду низкой частоты v случайны и распределены по равномерному закону.

Радиоимпульсы параметрических колебаний с выходов генераторов 1 и 2 через буферные каскады 3 и 4 поступают на входы фазовых детекторов 6 и 7, на вторые входы которых идут опорные колебания с выхода смесителя 10 через фазовращатель 13, обеспечивающий нормальную работу фазовых детекторов. В зависимости от состояний параметрических генераторов на выходах фазовых детекторов формируются разнополярные импульсы, которые подаются в импульсную часть схемы. На входе ее с помощью усилителей-ограничителей 14, 15, 16 и 17 и инверторов 18 и 19 происходит формирование и разделение импульсов, соответствующих состояниям «О или «1 для ОПГ и ИПГ. Если условно принять за начало отсчета фазы точку перехода ОПГ из состояния «1 в состояние «О, то измеряемая фаза будет пропорциональна отрезку между границами перехода «1 и «О у ОПГ и ИПГ. Импульсы с выходов усилителей-ограничителей 14-17 поступают на схемы «И оо-20 и «И о1-21. Схема «И оо-20 вырабатывает импульсы, соответствующие состоянию «О для ОПГ и ИПГ и поступающие на схему распознавания знака. Схема «И 01-21 вырабатывает импульсы, соответствующие состоянию «О для ОПГ и «1 для ИПГ, поступающие на счетчик фазы 26 и на схему распознавания знака 25. Заполнение счетчика фазы 26 производится за время, определяемое общим счетчиком 24. Схема распознавания знака необходима для исключения неоднозначности измерения фаз в интервале ±180°. При соотношении сигнал - щум, близком к 1 мгновенное значение фазы может

изменяться в щироких пределах, что вблизи точек О и 180° может привести к частым переменам знака. Поэтому определение знака, как и измерение фазы, производится статистическим методом.

Импульсы со счетчика фазы 26 и схемы распознавания идут на выходное индикаторное устройство. Запуск схемы и сброс в исходное состояние происходит по команде «запуск. При этом триггер 23 устанавливается в такое состояние, при котором ключ 22 открывается и импульсы с генератора 9 начинают поступать на общий счетчик и на схему распознавания знака 25.

Общий счетчик, задающий время анализа, рассчитан на количество импульсов, кратное 180, для обеспечения индикации фазы десятичным числом.

Предмет изобретения

Цифровой фазометр, содержащий опорный и измерительные каналы, состоящие из усилителей, инверторов, схемы «И, а также ключ, триггер ключа, счетчик фазы, индикатор, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности и точности фазометра, в опорный и измерительные каналы введены параметрические генераторы, буферные каскады, фазовые детекторы, смесители, генератор низкой частоты, умножитель на 2, модулятор подкачки, генератор импульсов подкачки, фазовращатель, входы параметрических генераторов соединены с входными клеммами фазометра, а выходы через буферные каскады - со входами фазовых детекторов, причем вход параметрического генератора опорного сигнала одновременно через буферный каскад, смеситель подключен к генератору низкой частоты, выход смесителя через умножитель частоты и модулятор подкачки соединен как со входами подкачки параметрических генераторов, так и через фазовращатель - со вторыми входами фазовых детекторов, второй вход модулятора подкачки соединен с генератором импульсов подкачки, а выходы фазовых детекторов соответственно подключены к усилителям-ограничителям и инверторам.

I Oj:UilU cSpOC SanijCK

Импул XHufl смема