Двухканальный цифровой фазометр Советский патент 1978 года по МПК G01R25/00 

(54) ДЕЗУХКАНАЛЬНЫЙ ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

1

Изобретение предназначено для использоBOjriH в радиотехнических системах, тре ю1UHX цифрового измерения фазовых сдвигов сип;апов, сопровождаемых помехами.

Известен двухканальный цифровой фазометр, g содержащий два усилителя-ограничителя, преобразоватепь фаза-код и устройство статистпчоской обработки цифровых отсчетов фазы. Лиллиз код;) фазового сдвига производится в устройстве сравне тя кодов и, если его вели-ю чина близка к О° (36О°), к измеряемой фазе с помощью фазодвигаталя добавляется дошзлнительный фазовый сдвиг. В процессе поа едующей обрабоки этот дополнительный фазовый сдвиг компенсируется с помощью вто- is рого устройства сравнения кодов и устройства передачи кода оценки фазы, соединенного с устройством обработки цифровых значений lJ.

Однако известный цифровой фазометр доп-20 жен содержать два устройства, oшiO из KOTS. рых сравнивает код фазы с углом О и А , а второе - с углами, (360° - А& ) и 36О°, где А в - величина области в районе О (360°), попадение в гредепы которой может25

вызвать появле1ше ошибок из-за шумов. Каждое из них должно состоять из двух регистров памяти, число разрядов которых равно требуемому числу разрядов выходного кода фазы, а также соответствующего разрядности кода количества блоков совпадения и элек-(енгов ИЛИ.

Цель изобретения - упрощение устройства.

Поставле1шая цель достигается тем, чтс в двухканальный ци4ровой фазок«тр, содержащий два датчика синусоида;1Ь} ых нагфяжений, два усилителя-ограничителя, 4азовращатель на 9О , связанный с выходом датчика первого канала, первый совпаде}а1я, соединенный с выходом ус1 лителя-огра1шчителя первого кетала, а также последовательно соединенные первый arieNeirr И., апалогоцифровый преобразователь ф.1п ч-код, устройство статистической обработки отсчетов фазы, устройство передачи кода оценки фазы и устройство сравнения кода оценки фазы, введены второй фазовращатель на 00°, соединенный с выходом датчика второго канала, выходы обоих фазовращателей подключены к двум дополнительным ус1Ш11телям-ограничигепям, а также второй блок совпадения, связанный по первому входу с основным ycimn телем-ограничителем первого канала, а по второму входу - с выходом триггера, нулевой вход которого подключен к выходу одно вибратора, соединенного по входу с выходом втсрого блока совпадения, а по выходу также с первым входом устройства определения квадранта, второй и четвертый входы которого подключены к основному и дополнительному усилителям-ограничителям второго канала, а третий и пятый - к выходам двух инверторов, соответственно связанных по входам с выходами обоих усилителей-ограничителей второго канала, причем четыре выхода устройства определения квадранта соединены соответственно с первыми входами третьего, четвертого, пятого и первого . блоков совпадения, вторые входы которых подключены к выходам соответственно дополнительного и основного усилителей-ограничителей второго канала и основного и дополнительного усилителей-ограничителей первого канала, а выходы третьего и четвертого блоков совпадения через второй элемент ИЛИ связаны с первым входом аналого-ци(|)рового преобразователя фаза-код, выход пятого блока совпадения через первый элемен ИЛИ - со. вторым входом аналого-цифрового преобразователя фаза-код, единичный вход триггера соедгаюн с управляющим выходом устройства статистической обработки цифровых отсчетов фазы, первьгй и четвертый выходы устройства определения квадранта через третий элемент ИЛИ подключены к управляющему входу устройства передачи кода оценки фазы. Кроме того, в двухк анальном цифровом фазок-ютре в качестве устройства определения квадранта используются четыре блока совпадения, для элемента ИЛИ и два триггера, соединенные так, что входы первого блока совпадения подключен к первому, треTbej4y и пятому входам устройства опреде,ления квадранта, второго - к первогцу, треTbebiy и четвертому входам, третьего - к первому-, второму и четвертому входам и входы четвертого блока совпадения подключены к первому, второму и пятому входам устройства определения квадранта, а выходы втфого, третьего и четвертого блоков совпадения через первый элемент ИЛИ подключены к нулевому входу первого триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого блсэка совпадения, выходы первого, второго и третьего блоков совпадения через второй элемент ИЛИ подключены, к нулевому входу второго триггера, единичный вход котфого соединен о выходом четвертого блока совпа дения едшшчный и нулевой выходы первого триггера являются соответственно первым и вторым выходами устройства определения квадранта, а единичный и нулевой выходы второго триггера - третьим и четвертым выходами устройства определения квадранта На фиг. 1 и 2 представлена блок-схема фазокютра. Фазометр содержит датчик 1 и 2 синусоидальных напряжений первого и второго каналов, соединенные с усилителями-ограничителями 3 и 4. Для получения напряжений, сдвинутых на 9О° относительно исходных, используют фазовращатели 5 и 6 на 9О° соеди1Енные с усилителями-Ограничителями 7 и 8. БЛОК 9 совпадения (И), одновифатор 10 и триггер 11с раздельными входами обеспечивают формирование импульс а момент первого перехода напряжения перво го канала через нуль в положительном направле1ши.. Устройство 12 определения квадранта содерйшт четыре биока 13-16 совпадения, соответствующее 1-1У квадрантам. Входы этих блоков связаны с выходом одновибрато)- ра 1О, а также с выходами усилителей-огра ничнтелей 4 и 8 и инверторов (НЕ) 17 и 18 второго канала. Выходы блоков совпадения либо непосредственно, либо через элементы 19 и 20 подключены к двум триггерам 21 и 22 с раздельными входами. Причем единичному состоянию триггера 21 соответствует нахожде- }те фазового сдвига в 1 квадранте, а единич.ному состоянию триггера 22 - в 1У квадранте. Выходы устройства определения квадранта {еди1шчные и нулевые выходы триггеров 21 и 22.) подключены к блокам 23-26 сов- падения, через которые на элементы ИЛИ 27 и 28 и далее на входы аналогово-цифрового преобразователя 29 прямоугольные нчпря: ® ния первого и второго .каншов поступают либо сдвинутыми относительно выхода датчиков 1 и 2 на 9О°, либо без сдвига. С выхода преобразователя 29 цифровые отсчеты поступают в устройство ЗО статистической обработки фазовых сдвигов, к которому подключено устройство 31 передачи хода, управляемое через элемент ИЛИ 32 триггерами 21 и 22 и соединенное по выходу с ycTpoJiicTBOM 33 сравнения кодов. Фазометр работает следующим . В момент первого перехода через нулевую линию синусоидального напряжения первого канала на выходе одновибратфа 10 появляется ксропсий импульс, который переводи триггер 11 в нулевое положение, препятствующее дальнейшему запуску одровиб.ратора. При нахождении фазового сдвига между первыми по счету шреходакш через нулевые пинии, напряжений первого и второго ка лов в 1 квадранте срабатывает ок 13, а триггер 21 переходит в единичное состояни В результате на вход преобразователя 29 .напр5яжение втфого канала подается со сдви гОм 90 относительно выходного нщряжения блока 23. В устройстве 30 получается не статистическая оценка #0 отсчетов фазы в- I а оценка & , полученная при введённом фазовом сдвиге + 90°. Компенса цию введенного фазового сдв11га необходимо выполнить с помощью следующих вычислений , в ) e 360°-C90°-«j ) -& 90° (2 Условие (1) имеет.месхъ тогда, когда большая часть из ( И - -f ) отсчетов фазы, следующих за первым, находится в пределах 1 квадранта, а условие (2) - при нахождеНИИ большей части из { П--/ ) отсчетов - в пределах 1У квадранта. введенном + 90° результат статистической оценки 9-(1 через устройство 31 передачи кода оцен ки фазы передается с помощью разрешаюшего потенциала с выхода элемента ИЛИ 32 в устройство 33 сравнения кодов,где происходит сравнение кода угла В с кодом угла 90°. В зависимости От результата сравнения кодов в устройстве 30 проводятся вычиследая по формулам (1) или (2). По окончании обработки П отсчетов фазы триггер 1.1 переводится в единичное состояние. Фазометр готов к следующему циклу измерения. При нахождении фазового сдвига между первыми переходами через нулевую линию напряжений первого и второго каналов во П ипи ТП Квадрантах дополнительные фазовые сдвиги не вводятся, поэтому блоки ЗО, 31 и 32 в работе фазометра фактически не участвуют. В 1У квадранте срабатывает блок 16 со падения, а триггер 22 переводится в-единичное состояние. В результате на вход преобразователя 29 напряжение первого канала подается со сдвигом 9О относительно выходного напряжения датчика 1. В устройстве 30 получается статистичес кая оценка, соответствующая введенному дополнительному сдвигу - 90°. Устройство не имеет разрыва зависимости числа импульсов поступающих на вход преобразователя фаза-код 29, от фазы. Формула из обре те ни я 1. Дэухканальный цифровой фазометр, со ержащий два датчика сищсоидальных напря жений, два усилитепя-гог раничителя, фазовраща-гепь на 9О°, связанный, с выходом датчика первого канала, первый блок совпадения, соединенный с выходом усилителя-ограничителя первого каната, а таю.хе последовательно соединенные первый элемент ИЛИ, аналого-цифровой преобразовательffфaзa-кoд, устройство статистической обработки цифровых отсчетов фазы, устройство передачи кода оценки фазы и устройство сравнения кода оценки фазы, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства, он содержит второй фазовращатель на 90°, соединенный с вькодом датчика второго канала, выходы обоих фазовращателей подклкнены к двум дополнительным усилителям-ограничителям, а также второй блОк совпадения, связанный по первому входу с оснрвным усилителем-ограничителем первого канала, а по второму входу - с выходом триггера, н левой вход которого подключен к выходу одновибратора, соединегшого по входу с выходом второго блока совпадения, а по выходу - также с первым входом устройства определения квадранта, второй и четвертый входы которого подключены к основному и допошгательному усилителям-ограничителям второго канала, а третий и пятый - к выходам инверторов, соответственно связанных по входам с выходами обоих усил1гтелей-ограничитепей второго канала, причем четьфе выхода устройства определет1я квадранта соединены соответственно с первыми входами третьего, четвертого, пятого и первого блоков совпадения, вторые входы которых подключены к вь ходам соответственно дополнительного и основного усилителей-ограничителей второго канапа и основного и дополнительного усилителей-ограничителей первого канала, а выходы третьего и четвертого блоков совпа- дения через, второй элемент ИЛИ связаны с первым входом аналого-цифрового щжофазователя фаз-код, выход пятого блока совпадения через первый элемент ИЛИ - со вторым входом аналого-цифрового преобразователя фаза-код, единичный вход триггера соединен с управляющим выходом устройства статистической обработки цифровых отсчетов фазы, первый и четвертый выходы устройства определения квадранта через третий элемент ИЛИ подключены к управляющему входу устройства передачи кода оценки фазы. 2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю щи йс я тем, что в качестве устройства определения квадранта используется четыре блока совпадения, два элемента ИЛИ и два триггера, соединенные так, что входы первого бло а совпадения подключены к первому, третьему пятому входам устройства определения квас- анта, второго - к первому, третьему и четвергому входам, третьего - к первому, втоpo fy и четвертому входам и входы четвертого блока совпадения подключены к первоК1У| второму и пятому входам устройства определения квадранта, а выходы второго, третьего и четвертого блоков совпадения через первый элемент ИЛИ подключены к нулевому входу первого триггера, единичный вход которого соединен с выходом первого блока совпадения, выходы первого, второго и третьего блоков совпадения через второй элемент ИЛИ подключены к нулевому входу второго триггера, единичный вход которого соединен с выходом четвертого блока совпадения, единичный и нулевой выходы первого триггера являются соответственно первым и вторым выходами устройства определения квадранта, а единичный и нулевой выходы второго триггера - третьим и четвертым выходами устройства определения квадранта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

-12

23 2

иг. 2