Устройство для измерения разности фаз Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано в различных радиолокационных и радиотехнических устройствах.

Анализ развития фазоизмерительной техники показывает тенденцию к расширению динамического диапазона измерителеП разности фаз в сторону уменьшения входных сигналов, что ведет к уменьшению отношения сигнал/шум на входе измерителей. Уменьшение отношения сигнал/шум на входе устройств для измерения разности фаз, использующих триггерный фазовый детектор, приводит к существенному увеличению погрешности измерения в мертвой зоне триггерного фазового детектора, т.е. вблизи углов, близких к 180. Полное исключение работы в мертвой зоне возможно за счет введения калиброванного фазового сдвига при углах, близких к 180 . Этот принцип используется в фазометрах с триггерами-делителями частоты, в которых с помощью специальной синхронизации управляемых триггеров вводится калиброванный фазовый сдвиг.

Известно устройство, выполненное в виде двухполупериодного триггерного фазометра с двумя делителями в каждом канале l.

Недостатком известного устройства является включение делителей частоты в тракт сигнала, что приводит к уменьшению частоты сигнала на йходе фазового детектора по сравнению с частотой входного сигнала, причем при неизменном времени измерения

10 увеличивается погрешность, кроме того, возможна неоднозначность измерения при различных переключениях в каналах из-за наличия многоустойчивых элементов триггерных делителей тоты в тракте измерения.

Известно также устройство, содержащее два форми Ьователя импульсов, фазовый детектор, один из входов которого соединен с выходом фазовращателя, а выход через фильтр нижних частот - с одним из .входов сумматора, второй вход которого че-. рез аналоговый к.пюч подключен к выходу триггера и одному из входов

25 фазовращателя. Это устройство реализует принцип введения калиброванного фазового сдвига при углах, близких к 180 2.

Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет по;аЕ10стью исключить дополнительную погрешность при измерении фазовых сдвигов, близких к 180.

Целью изобретения являются ум(.ньшекие погрешности измерения и повышеняе помехоустойчивости.

Для этого в устройство для измерения разности фаз, содержащее два формирователя импульсов, фазовый детектор, первый вход которого через фазовращатель соединен с выходом первого формирователя импульсов, второй вход непосредственно - с выходом второго формирователя импульсов, а вьрсод - с входом фильтра нижних частот,выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого через аналоговый ключ соединен со вторым входом фазовращателя и выходом триггера, введены два формирователя временных интервалов, входы которых соединены соответственно с первым и вторым входами фазового детектора, и элемент совпадения, выход которого подключен к входу тригера , а входы - к выходам формирователей временных интервалов соответственно.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Входные шины устройства соединены с входами формирователей 1 и 2 импульсов, выход первого из которых подключен к входу фазовращателя 3, выход которого соединен с первым входом фазового детектора 4, второй вход которого подключен к выходу формирователя 2, причем выход детектора 4 через фильтр нижних частот (ФНЧ)5 соединен с первым входом сумматора 6 вход элемента 7 совпадения через триггер.8 подключен ко второму фазовращателя 3 и первому входу аналогового ключа 9,а входы через формирователи 10 и 11 временных интервалов - к входам детектора 4, при этом выход ключа 9 соединен со втоpt-JM входом сумматора 6.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, подаются через формирователи 1 и 2 на вход детектора 4 с на первый вход которого подается сигнал с формирователя 1 через управляемьтй фазовращатель 3. С выхода детектора 4 через ФНЧ 5 сигна подается на вход сумматора 6.

Сигнал а на выходе формирователя

2,сигнал б на выходе фазовращателя

3,сигналы в,г на выходе формирователей 10 и 11 временных интервалов, сигнал д на выходе элемента 7, сигнаЙ е на выходе триггера 8, вблизи мертвой зоны при совпадении временных интервалов (момент времени t ), сигнал с выхода элемента 7 переводит триггер 8 в противоположное состояние и вводится фиксированный фазовый сдвиг. Одновременно на вход сумматора 6 через аналоговый ключ 9 подает напряжение И, соответствующее введенному фазовому сдвигу. Это напряжение вычи-тается из сигнала на выходе ФНЧ 5, благодаря чему напряжение на выходе сумматора б остается пропорциональным разности фаз сигналов на входе устройства.

Таким образом., благодаря тому, что в устройство для измерения разности фаз введены формирователи 10

и 11 и элемент 7, полностью исключается возможность работы фазового детектора в мертвой зоне, что приводит к устранению дополнительной погрешности измерения фазовых сдвигов, близких к IBO , которая возникает из-за конечности отношения сигнал/шум на входе устройства. В результате в данном устройстве уменьшается погрешность измерения разности фаз, и оно оказывается работоспосюбным при меньших отношениях сигнал/шум на входе устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения разности фаз, содержащее два формирователя импульсов, фазовый детектор, первый вход которого через фазовращатель соединен с выходом первого формирователя импульсов, второй вход непосредственно - с выходом второго формирователя импульсов, а выходс входом фильтра нижних частот, выход которого подключен к первому

входу сумматора, второй вход которого через аналоговый ключ соединен со вторым входом фазовращателя и выходом триггера, отличаю щ е е с я тем, что, с цепью уменьшения погрешности измерения и повышения помехоустойчивости, в него введены два формирователя временных интервалов, входы которых соедине-,

n ны соответственно с первым и вторым входами фазового детектора, и элемент совпадения, выход которого подключен к входу триггера, а входы , к выходам формирователей временных интервалов соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 175555, кл. G 01 R 25/00, 1960. 0 2. MODEL 755.Proqrammablе phase meLer. Instruction manual, WAVETEK (прототип).