Устройство для измерения разности фаз Советский патент 1979 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения разности фаз.

Известно устройство для измерения разности фаз, содержащее два фазовых детектора, фазосдвигающую цепь и стрелочный нрибор, соединенный с выходами фазовых детекторов 1.

Недостатками такого устройства являются низкая точность и быстродействие процесса измерения разности фаз входных сигналов, что обусловлено применением стрелочпого индикатора.

Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является устройство для измерения разности фаз, которое состоит из двух фазовых детекторов с фазосдвигающей цепью, двух парафазных усилителей, схем сравнения и двух каналов последовательно соединенных схем формирования сравниваемых сигналов вида ±соз2™-ф для одного канала и ±з1п2™ф - для другого канала, где , 2, 3, .... - порядковый номер схемы формирования в канале 2.

Для получения высокой разрешающей способности измерения в устройстве необходимо последовательное включение большого числа схем формировапия сравниваемых сигналов в каждом канале. При заданном дискрете измерения 1|з число схем формирования в канале определяется из выражения

д, , 180 , /v logs - Для малых дискретов N достаточно велико, при этом в устройстве используется и большое количество схем сравнения. Это

обстоятельство приводит к значительному усложнению схемного решения, большим трудностям в настройке, к увеличению объема, веса и стоимости фазоизмерительного устройства.

Целью изобретения является повышепие наделчпости устройства и уменьшение его стоимости.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения разности фаз,

содержащее два фазовых детектора, один из которых соединен с источниками исследуемых сигналов непосредственно, а другой - с одним из указанных источников непосредственно, а со вторым - через фазосдвигающую цепь, два парафазных усилителя, последовательно соединенных с фазовыми детекторами, два блока формирования сравниваемых сигналов вида ±соз2ф и ±5{п2ф II два элемента сравнения, введены два блока выборки и хранеиия, ключ.

сдвиговый регистр и узел синхронизации, соединенный первым своим выходом через ключ с выходами парафазных усилителей с одной стороны, а с другой - с четырьмя выходами иервого блока выборки и хранения, с таким же количеством входов блоков формирования сравниваемых сигналов вида ±cos2cp и ±sin2cp, связанных через два своих выхода со вторым блоком выборки и хранения, и входами двух элементов сравнения, объединенных но одному из входов, элементы сравнения через сдвиговый регистр нодсоединены ко второму выходу узла синхронизации, третий выход которого связан с первым блоком выборки и хранения, а четвертый - со вторым блоком выборки и хранения, четыре выхода которого подключены к первому блоку выборки и хранения.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит фазовые детекторы 1 и 2, фазосдвигающую цепь 3, нарафазные усилители 4 и 5, ключ 6, блоки формирования сравниваемых сигналов вида ±соз2ф 7 и вида 8, элементы сравнения 9, 10, сдвиговый регистр 11, блоки выборки и хранения 12, 13 и узел синхронизации 14.

Узел синхронизации 14 служит для управления последовательностью работы ключа 6, сдвигового регистра 11 и блоков выборки и хранения 12, 13. Блоки выборки и хранения 12, 13 предназначены для считывания (нри наличии разрешения узла синхронизации) сигнала, поступающего на их входы, запоминания величины этого сигнала и выдачи его на выход блока по приходу сигнала управления с узла синхронизации 14.

Радиосигналы, разность фаз фвх которых необходимо измерить, ностунают на фазовый детектор 2 непосредственно, а при поступлении на фазовый детектор 1 один из сигналов проходит через 90° фазосдвигающую цепь 3. С выходов фазовых детекторов 1 н 2 снимаются в этом случае сигналы вида созфвх и 31Пфлх. В начальный момент времени ключ 6 замкнут управляющим напряжением узла 14 и сигналы в виде ±созфвх и ±81пфвх с выходов парафазных усилителей 4 и 5 поступают на входы элементов сравнения 9, 10 и блоков формирования сравниваемых сигналов 7, 8. Результат сравнения сигналов вида созфвх с (значение первого старшего разряда кода) записывается в сдвиговом регистре И с выходов элементов сравнения. Одновременно срабатывает блок выборки и хранения 12 и в него записываются сигналы вида ±со82фвх и ±з п2фвх с выходов блоков формирования 7 и 8.

По выполнении указанных операций узел синхронизации 14 размыкает ключ 6 и перезаписывает сигналы из блока выборки и

хранения 12 в блок 13. На входы блоков 7, 8 и элементов 9, 10, во второй такт измерения с блока 13, поступают сигналы вида ±со52фвх и ±з п2фвх. Результат сравнения

сигналов соз2фвх и ±з1п2фвх записывается в сдвиговый регистр (второй разряд кода), а в блок 12 поступают сигналы вида ±соз4фпх и ±Б п4фвх с блоков 7 и 8. Эти сигналы перезаписываются в блок 13 и т.д.

Ключ 6 разомкнут на все остальное время измерения кроме первого такта. Количество тактов измерения определяется требуемым числом разрядов кода, т. е. дискретом измерения. По окончании цикла измерения

с выходов сдвигового регистра 11 снимается значение кода, соответств)ющее измеряемой разности фаз.

Из описания работы устройства видна необходимость последовательного соединения двух блоков выборки и хранения. Действительно, для нормальной работы устройства необходимо наличие сигналов ± созфвх и на входах блоков 7 и 8 для возможности записи сигналов ±соз2фхв и

±з1п2фвх с выходов этих блоков, хранить сигналы первого вида и одновременно записывать в тот же блок вторые сигналы блок выборки и хранения не позволяет. Эти операции в устройстве разделены и выполняются двумя блоками выборки и хранения, включенными последовательно.

Преимуществом предлагаемого устройства является простота схемного решения.

При дискрете ,087° в известном

устройстве требуется включение в каждом канале по 10 достаточно сложных блоков формирования сравниваемых сигналов (всего 20) и использование 22 элементов сравнения. Предлагаемое устройство позволяет достичь той же точности при использовании 2 элементов сравнения и 2 блоков формировання. При этом значительно упрощается настройка устройства, уменьшается его

объем и вес, что приводит к повышению надежности фазоизмерителя и уменьшению его стоимости.

Формула изобретен и я

Устройство для измерения разности фаз, содержащее два фазовых детектора, один из которых соединен с источниками исследуемых сигналов непосредственно, а другой - с одним из указанных источников непосредственно, а со вторым - через фазосдвигающую цень, два парафазных усилителя, последовательно соединенных с фазовыми детекторами, два блока формирования сравниваемых сигналов вида ±соз2ф и ±з1п2ф и два элемента сравнения, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства и уменьшения его стоимости, в пего введены два

блока выборки и хранения, ключ, сдвиговый регистр и узел синхронизации, соединенный первым своим выходом через ключ с выходами парафазных усилителей с одной стороны, а с другой - с четырьмя выходами первого блока выборки и хранения, с таким же количеством входов блоков формирования сравниваемых сигналов вида ±со52ф и ±з1п2ф, связанных через два своих выхода со вторым блоком выборки и хранения , и входами двух элементов сравнения, объединенных по одному из входов, элементы сравнения через сдвиговый регистр подсоединены ко второму выходу узла синхронизации, третий выход которого связан с первым блоком выборки и хранения, а четвертый - со вторым блоком выборки и хранения, четыре выхода которого подключены к первому блоку выборки и хранения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 47356, кл. G 01R 25/00, 1935.

2.Заявка № 2083645/21, кл. G 01R 25/00, 1974, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.