Цифровой фазометр Советский патент 1980 года по МПК G01R25/08 

1

Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано при разработке цифровых помехоустойчивых фазоизмерителей повышенной точности.

Известен цифровой фазометр с преобразованием фазовый сдвиг-интервал времени-код за период исследуемой частоты, содержащий формирователи, 10 триггеры, схемы совпадений и измерительный счет 1.

Известен также цифровой фазометр с постоянным временем измерения, содержащий формирующие ycTpcrficTBa в 5 каждсял из двух каналов, соединенные с преобразователем сдвига фаз в цифровой код и цифровое отсчетное устройство, соединенное с преобразователем сдвига фаз в цифровой код. Фор-20 мирующие устройства служат для выделения фронтов входных сигналов В качестве формирующих устройств, как правило, используются усилители-ограничители 2 .25

Недостатком известного устройства является понижение точности измерения сдвига фаз при воздействии сосредоточенной помехи в полосе пропуска11ия тракта усиления, а при превышенииЗО

уровня помехи уровня сигнала - потеря работоспособности.

Цель изобретения -г обеспечение работоспособности и повыиение точности измерения разности фаз в условиях воздействия сосредоточенной, близкой к частоте сигнала помехи.

Поставленная цель достигается тем/ что в, известный фазометр, содержащий в каждом из двух каналой формирователь и общий для обоих каналов преобразователь сдвига фаз в цифровой код, соединенным с блоком отсчета, дополнительно введены в каящый из двух каналов линейный усилитель, соединенный с детектором сгибгиощей, узел выделения зоны максимума-огибающей, подключенной между детектором огйбакнцей введенньам блоком стробирования, при этом формирователь включен между линейным усилителем и блоком стробирования, выход которого соединен к.преобразователю сдвига фаз в цифровой код, а выход узла выделения зоны максимума огибающей соединен с блоком отсчета.

На фиг. 1 приведена блок-схема фазометра; на фиг. 2 - схема узла выделения зоны максимума огибающей

Устройство состоит из линейных усилителей 1 и 2, соединенных с формирователями 3 и 4 и детектором и огибающей 5 и б, блоков 7 и 8 стробирования, соединенных с узлом 9 и 10 выделения зоны максимума огибающей, формирователями и преобразователем сдвига фаз в цифровой код 11, блока отсчета 12, соединенного с преобразователем сдвига фаз в цифровой код и узлами выделения зоны максу мума огибающей, которые соединены с детекторами огибающей.

Линейный усилитель в каждом из каналов служит для усиления сигнала или смеси сигнала и помехи; формирователи обеспечивают вь цeлeниe нульпереходов входного сигнала; детектор огибающей выделяет огибающую усиленной суммы сигнала и помехи; узел выделения зоны максимума огибающей обеспечивает на выходе прямоугольный импульс, соответствующий зоне огибающей смеси сигнала и помехи, симметрично расположенной относительно точки максимума огибающей; блок стробирования представляет из себя-ключ, управляемый выходнымимпульсом устройства выделения зоны максимума.

Фазометр работает следующим образом.

Огибающая смеси достигает ,. максимума в моменты времени t - (0 1, 2...). Это видно из выражений для огибающей (1) и фазы (2) cyMNSJ сигнала и помехи

Ett)tc-|i 1wcosSit- M, (1)

Vnsinsvt - (2) ,ooba.t

Выделяя зону максимума, симметричную относительно точки максимального значения огибающей, и стробируя этим сигналом импульсы с выхода формирователя 3 и 4, соответствующие нульпереходам ограниченной входной смеси, получают точное значение фазы сигнала

Одновременно строб с выхода узла 9 и 10 вьэделения максимума сигнала подается на блок 12 отсчета.. Таким образом, измерение проводится только в разраиенной зоне сигнала. Сигнал с детектора огибающей 5 и б поступает на пороговый элемент 13 через усилитель-огибающей 14. Порог срабатывания элемента 13 выбирается так, чтобы фор мировался импульс, симметричный относительно максимума огибающей, на уровне, например 0,5 U (U,- амплитуда огибающей). Так как амплитуда огибающей может измениться в широких пределах порог срабатывания элемента 13 регулируется напряжением, пропорциональным поступсоощим с пикового детектора 15 так, что фаза огибающей, попадающая в зону импульса строба, остается постоянной,.На выходе второго порогового элемента 16 имеется сигнал, разрешающий прохождение стробирующих импульсов с выхода элемента 13 через элемент совпадения 17 в слу. чае, когда амплитуда огибающей превыс шает некоторый минимальный уровень. В противном случае сигнал с выхода элемента 16 устанавливает на выходе элемента 17 сигнал, разрешающий измерение в течение всего времени. Это обеспечивает возможность измерений в отсутствие или при малой величине помехи.

Погрешностьизмерения фазоизмерителя за постоянное время определяется шириной выбранной зоны и может быть

значительно уменьшена по сравнению с известным устройством, причем и в случае, когда амплитуда помехи превышает уровень сигнала.

Определим среднеквадратическую погрешность измерения сдвига фаз в случае, когда помеха превышает уровень сигнала, т. е. т«1-В этом случае .фаза суммарного колебания ©sicirctgИ1 sin ftt mswSlt|i

5 а значение среднеквадратической погрешности за время измерения (Тиз)

oir grti -inCSl&.-fclg)

Ч

Q где лt - длительность выбранной зоны максимума огибающей сугФш сигнала и помехи.

Так для О,;

--оръ°-

При указанных условиях известное устройство теряет работоспособность. С целью расширения динамического иапазона устройства, линейньй усилитель 1 и 2 снабжен автоматической регулировкой усиления (АРУ).

Настоящее устройство обеспечивает работоспособность и повышенную точность измерения сдвига фаз в условиях воздействия сосредоточенной помехи близкой к частоте сигнала.

Формула изобретения

Цифровой )азометр, содержащий в каждом из двух каналов формирователь и общий для обоих каналов преобразователь сдвигу фаз в цифровой код, соединенный с блоком отсчета, о т .л и -; чающийся тем, что, с целью обеспечения работоспособности и повышения точности измерения сдвига фаз при наличии сосредоточенной помехи в полосе пропускания,, в каждый канал

дополнительно введены линейный усилитель, соединенный с детектором огибающей, узел вьделения зоны максимума огибающей, подключенный между детектором огибающей и введенным блоком

стробирования, при этом формирователь

включен между линейным усилителем и блоком стробирования, выход которого подсоединен к преобразователю сдвига фаз в цифровой код, а выход узла выделения зоны максимума огибающей соединен с блоком отсчета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Смирнов П. Г. Цифровые фазометры. Л., Энергия 1974, с. 15-16.

2.Авторское свидетельство СССР 123617, кл. 01 25/08, 1959.