Измеритель сдвига фаз Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области 1радиЬизмерительной техники и может быть использовано при измерении сдви га фаз между опорным сигналом и сигналом, искаженным щума1ли (при любом соотношении сигнал/шум) и дискретными помехами, в том числе и гар моническими составляющими. Известен измеритель сдвига фаз, содержащий два перемножителя, на входы которых подают сигналы, сдвиг фаз между которыми измеряется, один непосредственно, другой через фазовращатель на 90 , два интегратора, входы которых подключены к выходам перемножителей, вычислительное и индуцирующее устройство 1. Недостатком такого измерителя фаз является невысокая точность измерен связанная с наличием больших инструментальных погрешностей, возникающих в различных узлах измерителя. Известней устройство, содержащее форйушрующее устройство (нуль-орган) три схемы совпадения, три триггера, генератор кварцевых меток, делитель на 24, счетчик, дифференцирующую Шепь, схему переноса, регистр, три лелителя частоты на два, два формирователя, аналого-цифровой преобразователь, два реверсивных счетчика, выполняющих функцию суммирующих устройств, и вычислительное устройство 2 . Недостатком такого устройства является ограниченный сверху диапазон рабочих частот и невысокая точность измерения при работе с зашумленными сигналами. Цель изобретения - расширение рабочего частотного диапазона и повышение точности измерения сдвига фаз при работе с зушумленными сигналами. Это достигается тем, что измеритель сдвига фаз, содержащий формирователь, аналого-цифровой преобразователь, два сумматора, связанных с вычислитепил, снабжен последовательно вк.пюченными синхронизатором, делителем частоты и запталинающим элементом, а также двумя перемножителями, дешифратором и стробоскопическим преобразователем, вход которого подсоединен к источнику исследуемого сигнала, причем синхронизатор соединен своим входом с источником опорного сигнала и формирователем, входы реремножителей соединены с выходами

аналого-цифрового преобразователя и запоминающего элемента, а выходы с сумматорами, выходы которых подключены к вычислителю, дешифратор связа входами с делителем частоты и выходе синхронизатора, а выходом - со стробоскопическим преобразователем, выход которого подключен к аналого-цифровому преобразователю, при этом выход формирователя соединен со вторым входом делителя частоты.

На фигЛ приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эпюры напряжений, поясняющие принцип работы его.

Устройство содержит последовательно включенные стробоскопический преобразователь 1, источник 2 исследуемого сигнала, аналого-цифровой преобразователь 3, две параллельно включенные цeпoч и, состоящие из перемножителей 4, 5 и сумматоров 6, 7, выходы которых подключены к вычислителю 8, последовательно включенные синхронизатор 9, вход которого связа с источником 10 опорного канала, формирователем 11, делитель частоты 12, связанный с дешифратором 13 и запоминающим элементом 14.

Измеритель работает следующим образом.

Входной сигнал, в общем случае, искаженный шумами и гармоническими составляющими, подается на вход стробоскопического преобразователя 1 (см,фиг.2а). На второй вход стробоскопического преобразователя подаются короткие стробирующие импульсы. Стробирующие импульсы формируются в опорном канале следующим образом. Синхронизатор 9, на вход которого подается опорное напряжение, формирует импульсы с частотой следования в целое число Z раз большей частоты F входного сигнала (фиг.2в), формирователь формирует импульсы в моменты равенства фазы опорного сигнала 360 п градусов, где п - целое число ). Импульсы с выхода синхронизатора 9 с Частотой Z- F, подаются на делитель частоты 12. Коэффи- циент деления делителя равен N Z, где Р - целое число. Дешифратор 13 формирует импульсы, аналогичные показанньам на фиг.2г. Особенность этих импульсов заключается в том, что период их следования, в общем случае, равен Т РТ + tg, где Р - цеч лое число (0; 1; 2; Зг на фиг.2г Р 1). Выбор Р определяется временем, необходимым для преобразования мгновенных значений входного напряжения в цифровой код. Путем увеличет ния Р можно обеспечить работу на высокой частоте, вплоть до одного и более МГц.

Сформированными дешифратором импульсами считываются мгновенные значения входного сигнала UM nn(mt + -if) в моменты KPT + to), где 1 номер считываемой точки. Эти мгновенные значения входного сигнала запоминаются на время РТ + t до следуюg «его считывания. В течение этого времени производится аналого-цифровое преобразование при помощи аналогоцифрового преобразователя 3, на выходе которого формируется цифровой 0 Р° -РЦ °чзльный считываемому напряжению

Ui - и (КРТ + to ) М; k . и ,

где k - постоянный коэффициент. Цифровые эквиваленты мгновенных эна5 чений входного напряжения подаются на перемножители 4 и 5. На вторые входы их подаются коды чисел, формируемых запоминающим элементом 14. Элемент 14 генерирует коды чисел,

Q пропорциональные значениям

Sin (12 at (Р -t- -) и (Р +у ) . Перемножители 4 и 5 производят перемножение цифровых эквивалентов, поступающих на его входы. Результат с выходов перемножителей 4 и 5 поступает на сумматора б и 7.

Сумматор 6 накапливает число, равное

N,,(P.V°).f KU 23T:i(PT.), ,().

Сумматор 7 накапливает число 2 |/ 3xWPf O « t -()l

Вычислитель 8 выполняет операцию вычисления результата измерения по алгоритму

Нг .

If arc tg N.

Предлагаемый измеритель обеспечивает высокую эффективность по отношению к фильтрации помех и при достаточно малых интервалах между отсчетными точками по отношению к интервалу корреляции шумов реализует оптимальную оценку измерения сдвига фаз. Этот измеритель измеряет сдвиг фаз 5 первой гармоники входного сигнала,

то есть исключает погрешности, связанные с нелинейными искажениями входного сигнала, что является безусловно большим преимуществом данного принципа построения.

изобретения

Измеритель сдвига фаз, содержащий J5 формирователь, аналого-цифровой пре

обраэователь, два сумматора, связан1НЫХ с вычислителем, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повьтшения точности измерения, он снабжен последовательно включенными синхронизатором, делителем частоты и запоминающим элементом, а также двумя перемножителями, дешифратором и стробоскопическим преобразователем, вход которого подсоединен к источнику исследуемого сигнала, причем синхронизатор соединен своим входом с источником опорного сигнала и формирователем, входы перемножителей соединены с выходами аналого-цифрювого преобразователя и запоминающего элемента, а

выходы - с сумматорами, выходы которых подключены к вычислителю, дешифратор связан входами с делителем частоты и выходом синхронизатора, а выходом - со стробоскопическим преобразователем, выход.которого подключен к ансшого-цифровому преобразователю, при этом выход формирователя соединен со вторым входом делителя .частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР №174711, кл. G 01 R 25/00, 1967.

2,Авторское свидетельство СССР №331311, кл. G 01 R 25/00, 1975.

S