Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала Советский патент 1979 года по МПК G01R25/08 

(54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛА

личением частоты входного сигнала и при изменении его уровня резко уменьшается точность измерений.

Целью настоящего изобретения является расширение частотного диапазона и повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, родержацее полосовой фильтр, генератор дискретных аргументов, соединенный с тригонометрическими преобразователями &in if . и сов if , которые в свою очередь подсоединены к множительному устройству, один непосредственно, а второй через линию задержки, и тригонометрический преобразователь arct , снабжено цифровым вольтметром двойного интегрирования вход которого соединен с выходом множительного устройства, а выход с тригонометрическим преобразователем anet , причем сигнальный вход множительного устройства подключен к выходу полосового фильтра.

Сущнорть Настоящего изобретения поясняется прилагаемым чертежом, на котором изображена структурная схем .цифрового устройства для оптимального измерения фазы сигнала.

Устройство содержит полосовой фильтр 1, множительное устройство 2 генератор 3 дискретных аргументов, тригонометрический преобразователь 4 ъшц) и тригонометрический преобразователь 5 собф , линия Зсщержки б, цифровой вольтметр 7 двойного интегр ирования, тригонометрический преобразователь,8 pfct.

Измеряемый сигуал поступает на . вход полосового фильтра 1, производящего выбор необходимого частотното диапазона; выходной сигнал S (t полосового фильтра 1 Подается на сигнёшьный вход множительного устроства 2, представляющего собой, например, циф оуправляемый аттенюатор. Генератор 3 дискретных аргументов вырабатывает последовательность импульсов с интервалом следования дЬ , которые поступают на входы тригонометрических преобразователей 4 и 5. Тригонометрический преобразователь 4 ц вырабатывает цифровой код Si , соответствующий значению функции яп(.(Л1 где Т - период исследуемого сигнсша. Тригонометрически преобразователь 5 costf вырабатывает цифровой код а , соответствутоций значению функции coe(iat + ), который поступает на линию 6 згшержхи, предстгшляющую собой сдвиговой регистр, где осуществляются задержки на время , Выходные j oflHr Si и CJ с выходов TpHfQH6Metl «4fck Sr6 преобразователя 4e4nvf и линии 6 задержки поступают на соотв тствующие входы множительного устройства 2, в котором происходит поочередное, умножение измеряемого значения на числа SH и С в течение интервалов времени равных . Выходной сигнал множительного устройства 2 в течение времени t поступает на вход цифрового вольтметра 7 двойного интегрирования, причем в течение первой половины интервала времени fe сигнал поступает на зарядный вход интегратора,.а второй половины - на разрядный вход. Таким образом в течение времени интегратор цифрового вольтметру 7 лвойного интегрирования заряжался напря,2П

жениеми,5(П 1:81-п (р Д1)

И в теtчейие времени у разряжался напряжением Ua--S(t)«|l cos,(- «At) . По истечении времени С интегратор раз ряжается до нуля напряжением (t))i (iat). Из условия равенства зарядов при перезарядке конденсатора интегратора следует:

r3(t))dt (22;flt)dt . о i Т о Т

V

ИЛИ т ain ф|, с т со Если время t фиксировано, то за время t . счетчик числа квантущих импульсов цифрового вольтметра 7 двойного интегриров ания подсчитает число импульсов:

(Гч,% .

где Мц - номинальное значение, выбираемое в зависимости от системы счисления тригонометрического преобразователя 8arot . Код числа с выхода цифрового вольтметра 7 двойного интегрирования поступает на вход тригонометрического преобразователя агсЦ , на выходе которого снимается результат измерения фазы ц)у .

По сравнению с прототипом, в цировой код преобразуется не мгновенное значение выборки сигнала, а интегральное значение произведения измеряемого сигнала на цифровой код копии. Поэтому требование к быстродействию преобразования измеряемого напряжения в цифровой код снижается-в число раз, равное отношению времени измерения к времени, допустимому в прототипе на преобразование мгновенной выборки в числовой, эквивалент. В большинстве практических задач это отношение составляет раз. Точность интегрирующих преобразователей на несколько порядков выше быстродействующих преобразователей мгновенных, значений. Кроме того, динамический диапазон интегрирующих преобразователей (цифровых вольтметров двойного иитегрироваийя) простирается от долей милливольт)а до сотен вольт при минимальной ступени квантования 100 нановольт, в то время как ступень квантования быстродействующих преобразователей напряжений в цифровой код составляет 1-3 милливольта. Наконец следует заметить, что преобразователи напряжения в цифровой код интегрирующего типа могут выполнить одновременно некоторые вычислительные операции, например деление, что является немаловажным обстоятельством при создании малогабаритной, надежной, недорогостоящеи аппаратуры.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при построении цифровых оптимальных фазометров, прецизионных фазометров для измерения искаженных сигналов.

Формула изобретения

Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, содержащее полосовой фильтр, генератор дискретных аргументов, соединенный с тригоиометрическими преобразователями fcinif и costf , которые в свою очередь подсоединены к множительному устройству, один непосредственно, а второй через линию эгщержки, и тригонометрический преобразователь orct , отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения игщеж0ности работы, устройство снабжено цифровым вольтметром двойного интегрирования, вход которого соединен с выходом множительного устройства, а выход - с тригономет5рическим преобразователем orct, причем сигнальный вход множительного устройства подключен к,выходу полосового фильтра.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 459741, кл. С 01 R 25/00, 1972.

5 2. Авторское свидетельство СССР 412565, кл. С 01 К 25/08, 1972 (прототип).

Sx