Способ измерения разности фаз и устройство для его осуществления Советский патент 1979 года по МПК G01R25/00 

1,2,3,...- порядковых номер схемзз формирования в канале, причем выходы каждой схемы формирования в каждом канале подключены к соответствующим входам, последующих схем формирования в обоих каналах. Выходы фазовых детекторов через парафазные усилители соединены с входами первых схем фор1«1Ирования сравниваемых сигналов обои каналов,.один из выходов одного из парафазных усилителей Ьоединен с входами двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам другого парафазного усилителя, один из выходов каждой схемы фор мирования сравниваемых сигналов одного из каналов соединен с входом соответствующих двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам схемы формирования с тем же порядковым номером другого ка нада. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг. 2 эпюры напряжений на входах и выходах схем сравнения, включенных после парафазных усилителей и первых -схем формирования сравниваемых сигналов. Фазовые детекторы 1 и 2, между парой входов которых включена 90 фа&осдвигаювдая цепь 3, через парафаз ные усилители 4 и 5 соответственно соединены с входами первых схем формирования б и 7 сравниваемых сигналов, выхода этих схем, в свою очеред подключены к соответствующим входам схем формирования 8 и 9 и т.д. до ко нечных схем формирования 10 и 11 сиг налов. .Один из выходов парафазного усилителя 4 соединен с входами двух схем сравнения 12 и 13 вторым входам которых подключены выходы парафазног усилителя 5. Один из выходов первой Канале схемл формирования б сигналов соединен с входами двух схем сравнения 14 и 15, вторые входы последних подключены к выходам схемы формирова .ния 7 сигналов и т.д.Выход схемы формирования 10 сигналов подключен к вх дам схем сравнения 16 и 17, вторые входы их соединены с выходами схемы формирования 11 сигналов. Входные радиосигналы, разность фаз V которых необходимо измерить, подают на один из фазовых детекторов непосредственно, а при поступлении на дру гой фазовый детектор один из сигналов проходит через фазосдвигающую цеп 3. В этом случае на выходах фазовых детекторов 1 и 2 получают сигналы вид cosf и sinV. С выходов парафазных уси лителей 4 и 5 снимаются сигналы вида cosV, --cosf и sinf, -sinV, поступающие затем на входы первых в каналах схем формирования сравниваелых сигналов (схемл формирования 6 и 7), форми рующих сигналы вида cos2V, cos24 для cxeN« 6 и сигналы вида з1п2Ф, Sin2 Ч - для схемы 7. Полученные сигналы, в свою очередь, подаются на входы вторых схем формирования сравниваелмх сигналов обоих каналов, на выходах которых выделякхтся сигнгшы вида COS44, -cos4 для схемы формирования 8 и сигналы вида sinV, -sinVдля cxewM формирования 9. Подобное преобразование повторяется необходимое число раз и заканчивается получением на выходах формирования 10 сигналов вида , COS24 и сигналов , -sinJf на выходах схемы формирования 11. N количество схем формирования сравниваемых сигналов в каждом канале определяется требуемым дискретом, а, следовательно, и точностью измерения разности фаз. Схелы формирования 6,8 и 10 идентичны, выполняют операции согласно выражению ( - ( и одновременно производят парафазное усиление полученного результата. СхеNM формирования 7,9 и 11 также идентичны и осуществляют выполнение операций согласно выражению .sin 2 cos .sin ... G целью симметрирования схег«и фазоизмерителя и уменьшения схиибок измерения для получения сигналов вида , -созЗ Чи , -sin2 4 используются все входные сигналы вида соз2 Ч, -cos2 4, sin2 -4, -sin2 V. Одновременно с преобразованием сигналов происходит сравнение их между собой на выходах парафазных усилителей 4 и 5, а после каждой формирования сигналов - при помощи схем сравнения 12-17, причем после каждой изсоответствующих схем формирования производится сравнение сразу двух пар сигналов, что необходимо для устранения неоднозначности отсчета, возникающей при сравнении только какой-либо одной пары сигналов между собой. Принцип действия схем сравнения поясняется эпюрами (фиг. 2). и соответствует результату сравнения созЦ с sinf, а U j-результату сравнения cos4 с -sin Ч, 4(4 и соответствуюг результатам сравнения cos24c sin24 и cos2H с -sin24. Аналогично работают остальные схемы сравнения. В процессе измерения на выходах всех схем сравнения создается значение двоичного расщепленного кода, однозначно связанное с измеряемой разностью фаз. Основным преимуществом изобретения является возможность увеличения точности отсчета измеряемой разности фаз и повьшения быстродействия процесса измерения. Точность отсчета в этом случае определяется ценой младшего разряда кодового обозначения измеряемой разности фаз, т.е. определяется количеством N схем формирования сравHHBaeNHX сигналов в каждом канале. Это количество может быть выбрано достаточно большим. Если инерционность известного устройства достигает единиц и долей секунды, что обусловлено применением в нем стрелочного прибора, то инерционность предлагаемого устройства на несколько порядков ниже и может достигать долей микросекунды Кроме того, вывод информации осуществ ляется в виде двоичного кода, что поз воляет достаточно легко производить обработку данных с помощью ЭВМ. Все это в значительной мере повышает эффективность использования фазоизмерительного устройства. Кроме того,предлагаемое устройство обладает сравнительной легкостью микроминиатюризации, его можно выполнить в виде интегральной схемы. Формула изобретения 1.Способ измерения разности фазУ входных сигналов, основанный на получении квадратурных составляющих вида cos Ч и sin Ч отличающийся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия процесса измерения, из сигналов cos и sin формируют сигналы вида cos2 P, -cos2 f, , -sin2 4, где m 0,1,2,3... и производят попарное сравнение сигналов между собой, например и соз2 Фс --sin2 if, получая Измеряемую разность фаз в виде значения кода. 2.Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее два фазовых детектора, между одной парой входов которых включена фазосдвигающая цепь, отличающееся тем, что в устройство введены парафазные усилители, cxepvftj сравнения и два канала последовательно соединенных схем формирования сравнивае ых сигналов вида , -cos2 для одного канала и sin2 f, -siri2 4для другого канала, где m 1,2,3,...порядковый номер схекы формирования в канале, причем выходы каждой схеглл . формирования в каждом.канале подключены к соответ твующим входам последующих схем формирования в обоих каналах, выходы фазовых детекторов через парафазные усилители соединены с входами первых схем формирования сравниваемых сигналов обоих каналов, один из выходов одного из парафазных усилителей соединен с входами двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам другого парафазного усилителя, один из выходов каждой cxeNbi формирования сравниваемых сигналов одного из каналов соединен с входами соответствующих двух схем сравнения, вторые входы которых подключены к разным выходам схе№Л формирования с тем же порядковым номером другого канала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство №174411, кл. G 01 R 25/00, 1966. 2.Авторское свидетельство W 47356, кл. G 01 R 25/00, 09 .07.35.

-f- -f- -:f

Put1

IL Jrrrr

1802feXff

so

N -xх „х-.

f. V ./fv1 V

Cos If

Sin(f

(1,2

-«- V

180

90

360