Цифровой измеритель разности фаз радиосигналов за один их период Советский патент 1977 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к области измерительной радиотехники и может быть использовано в тех областях техники и экспериментальной физики, где требуется производить оперативные измерения разности фаз импульсных или непрерывных радиосигналов при глубоких (примерно на два порядка) и случайных флуктуадпях амплитуды.

Известные промышленные фазометрические установки, содержащие два обострителя, формирователь, измерительный триггер, генератор пачек и счетчик фазы (налример, фазометр типа Ф2-4), позволяют измерять разность фаз непрерывных сигналов, причем точность этих приборов соответствует паспортным данным при условии, если уровни входных сигналов различаются не более, чем на 10-20% 1.

Однако промышленные фазометры не приспособлены для измерения разности фаз имлульсных сигналов. Кроме того, они имеют СЛИШКОМ большое время, необходимое для одного измерения, которое для ряда практических измерительных задач становится неприемлемым (например, фазометр Ф2-4 Имеет время одного измерения порядка нескольких секунд).

Цель изобретения - повышение точности измерения разности фаз за один период.

Для этого на входе формирователей включены нормируюш,ие амплитуды сравниваемых радиосигналов обострители, открываемые сигналом с выхода первого эле.мента задержки сигнала запуска на время, равное периоду входных радиосигналов, при этом один из формирователей импульсов выполнен управляемым по пени обратной связи, в состав которой входят последовательно соединенные второй элемент задержки, ,ествляю1щп 1 задержку выходного нмнульса этого формирователя на время, меньшее периода вход 1Ы радиосигналов, и формирователь мопоимпульса, синхронизированный сигналом запуска, а выходной сигнал измерительного триггера подан на генератор пачки импульсов, выход которого соединен со счетчиком импульсов (фазы).

При использовании в промышленности предложенного цифрового измерителя разности фаз радиосигналов за один их период прежде всего зачитываются его высокая разрешающая способность, открывающая широкие потенциальные возмол ности повышения точности измерений за малый промежуток времени, удобство отсчета и регистрации результата измерения.

Новым полезным эффектом изобретения является сокращение погрешности измерения, обусловленной наличием помех в исследуемых радиосигналах.

На чертеже изображена структурная электрическая схема предложенного цифр01вого измерителя разности фаз радиосигналов за один их период.

Работа фазометра радиосигналов происходит следуюндим образом.

Синхроимпульсом, поступающим от внешнего импульсного генератора на вход 1, запускаются м льтивибратор 2 задержки запуска обострителей (длительность импульсов равна 4 мксек) и триггер-селектор 3 моноимлульса, в момент переброса которого открывается схема управляемого формирователя 4 сигнала включения измерительного триггера 5. Задним фронтом импульса мультивибратора 2 запускается м)льтивибратор 6 включения обострителей. На время 22 с (длительность импульса мультивибратора 6) подается питание на схемы первого 7 и второго 8 обострителей. В течение этого времени на выходе каждого из обострителей будет сформировапо 4-5 узких импульса (длительность 0,3 мксек) стандартной амплитуды, моМенты появления которых совпадают с моментами прохождения уровней входных сигналов (подаются от внешнего датчика на входы 9 и 10) через нуль. Поскольку фазометр предназначен для измерения разности фаз двух случайных сигналов, амплитуды которых могут сильно различаться, то точность работы обострителей в основном будет определять точность измерения разности фаз. Схемы обострителей имеют фазоамплитудную зависимость, не превышающую 4° при измерении амплитуды сигналов на выходах 9 и 10 на два порядка (минимальный входной сигнал, при котором точность измерения разности фаз Фа будет не хуже 1,5%, равен 0,26). Первый нмпульс, появившийся на входе формирователя 4, включает измерительный триггер 5, а также мультивибратор задержки И, который вырабатывает импульс длительностью 2 мксек. Задним фронтом импульса этого мультивибратора по связи 12 триггер-селектор 3 моноимпульса переключается в исходное состояние; при этом формирователь 4 становится нечувствительным к сигналаМ обострителя 7. Такая схема селекции единственного импульса, обеспечивающая однократное включение измерительного триггера 5 в каждом цикле измерений, исключает ложные перебросы этого триггера от импульсных помех. Формирователь 13 сигнала выключения измерительного триггера 5 пропускает все 4-5 импульсов обострителя 8. Этим достигается наделшость выключения измерительного триггера 5, который вырабатывает импульс стандартной амплитуды, длительность которого линейно зависит от разности фаз измеряемых сигналов. Длительность импульса триггера следующим образом связана с измеряемой разностью фаз. Ф 360° 7 4,65 мксек-период сигналов частоты 215 КГц;

т - длительность сигнала.

Измерительный триггер представляет собой быстродействующуго схему на туннельном диоде с разрептаюищм временем 50- 60 сек.

Импульс триггера используется для управления ждущим генератором 14 пачки, который ос)ществляет операцию линейного преобразования длительности управляющего импульса в число импульсов стандартной амплитуды t-f. A(, ). Максимальная длительность импульса измерительного триггера То ™ 4,65 мксек преобразуется в число импульсов Л/ма с бо. Следовательно цена одной счетной единицы соответствует абсолютному сдвигу фаз измеряемых сигналов, равному 6°, что дает относительную точность измерения фаз (Фа), примерно 1,5%. Управляемый генератор 14 пачки возбуждается на частоте 13 мГц. Импульсы генератора формируются и по связи 15 подаются на запуск быстродействующего щестиразрядного двоичного счетчика 16 фазы. Информация об измеренной разности фаз имеет на выходе 17 и хранится на триггерах счетчика до окончания регистрации, которое наступает в момент подачи импульса сброса на вход 18 от внешнего импульсного генератора. Следует заметить, что максимальную разность фаз фмакс збО° фазометр измеряет за время, не превышающее 4,65 мксек. Фазометр представляет собой быстродействующий цифровой измеритель разности фаз радиосигналов за один их период (частота запуска по входу 1 может достигать нескольких кгц, относительная точность измерений примерно 1,5%).

Форм у Л а изобретения

Цифровой измеритель разности фаз радиосигналов за один их период, содержащий измерительный тр-иггер, входы которого соединены с выходами формирователей импульсов из входных сигналов, генератор пачки импульсов и счетчик импульсов, а также цепь

сигнала запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения разности фаз за один период, на входе формирователей включены нормирзющие амплитуды сравниваемых радиосигналов обострители, открываемые сигналом с выхода первого элемента задержки сигнала запуска на время, равное периоду входных радиосигналов, при этом один из формирователей импульсов выполнен управляемым по цепи обратной

связи, в состав которой входят последоват.ельно соедннешгые второй элемент задержки, осуществляющий задержку выходного импульса этого формирователя на время, Metibmee иериода входных радиосигналов, и формирователь моноимпульса, сиихронизированный сигналом запуска, а выходной сигнал измерительного триггера подан на генератор

иачки импульсов, выход которого соединен со счетчиком импульсов (фазы).

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов П. Т. Цифровые фазометры Л., «Энергия, 1974, с. 15-17, рис. 6.