Одноканальное устройство сравнения фаз Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

входом первого сумматора, вход второго амплитудного детектора соединен с выходом периодического переключате ля, а выходы амплитудных детекторов подключены ко входу третьего сумматора. Такое устройство обладает более высокой точностью, так как в нем автоматически подавляется амплитудная модуляция и колебания несущей частоты в модулированном сигнале, и поэто му избирательный усилитель используется для усиления только информатив ной части сигнала - боковых частот, вызванных фазовой модуляцией 2. Устройству присущи и существенные недостатки. В устройстве неполностью подавляются колебания несугцей частоты и боковых частот, являющихся след ствием амплитудной модуляции. Вследствие неполного подавления несущей и амплитудной модуляции по основной гармонике, на которую настроен избирательный усилитель, невозможно полу чить высокую точность сравнения фаз из-за насыщения избирательного усилителя при .значительном его коэффици енте усиления. Цель изобретения - повышение чувс вительности и точности сравнения начальных фаз основных гармоник двух напряжений независимо от их формы и амплитудных соотношений. Поставленная цель достигается тем что в одноканальное устройство сравн ния фаз, содержащее периодический переключатель, соединенный с входным шинами устройства, выход которого со единен с последовательно включенныь1И сумматором, избирательным усилителем фазочувствительным детектором, синхронным детектором и, измерительным прибором, а также коммутационный генератор, выход которого подключен к управляющим входам периодического переключателя и синхронного-детектора, фазовращатель со сдвигом фаз на 90°, вход которого соединен с одной из входных шин устройства, а выход с управляющим входом фазочувствительного детектора, и инвертор, вход которого подсоединен к той же входной шинеустройства, что и фазовращатель со сдвигом фаз на 90°, выход - ко вх ду управляемого делителя напряжения, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора, введен второй фазо чу ствительный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, а выход - к входу Управляемого делителт напряжения, при этом управляющий вход второ го фазочувствительного детектора соединен со входом инвертора. На Чертеже показана структурная схема устройства. Устройство,содержит периодический переключатель 1, сумматор 2, инверто 3, фазовращатель 4 с фазовым сдвигом на 90°, коммутационЕ ый генератор 5, избирательный усилитель б, управляемый делитель напряжения 7, фазочувствительные детекторы 8, 9, синхронный детектор 10 и измерительный прибор 11. Устройство работает следующим образом. Сравниваемые напряжения UQ и U сдвинуты по фазе в общем случае на некоторый угол if и подключаются на входные клеммы периодического переключателя 1. С его выхода пакеты напряжений Up и и , следующие с частотой коммутации, воздействуют на один из входов сумматора 2. Одно из сравниваемых напряжений U, принятое за опорное, подается через инвертор 3 на управляемый делитель напряжения 7. Управляемый делитель напряжений автоматически производит амплитудную модуляцию инвертированного напряжения UQ в такт амплитудной модуляции напряжения на выходе периодического переключателя. Таким образом, в сумматоре 2 происходит подавление несущей частоты и боковых частот, вызванных амплитудной модуляцией (при,неравенстве амплитуд Uo и и) напряжения на выходе периодического переключателя 1, это подавление достигается за счет работы системы автоматического сложения, образованной замкнутым контуром, сумматор 2, избирательный усилитель б, фазочувствительный детектор 9, управляемый делитель напряжения 7. На входе сумматора 2 происходит сравнение напряжений, поступающих с выходов периодического переключателя 1 и управляемого делияеля 7. Разность напряжений подается на избирательный усилитель б. Избирательный усилитель б не пропускает высшие гармоники, которые будут иметь место, если сравниваемые напряжения UQ и U несинусоидальны. Затем напряжение с выхода избирательного усилителя б подается на фазочувствительный детектор 9, который его выпрямляет. Так как на управляющий вход фазочувствительного детектора 9 подается опорное напряжение UQ , то он вып-рямляет только ту составляющую напряжения на его сигнальном входе, которая совпадает (или противоположна) по фазе U напряжением Uj,. . Напряжение на выходе фазочувствительного детектора 9 будет появляться только в том случае, когда не равна нулю составляющая напряжения на его сигнальном входе, совпадающая (противоположная) по фазе с напряжением UQ. Выходное напряжение фазочувствительного детектора 9 воздействует на управляемый делитель напряжения 7 так, чтобы свести к нулю ошибку слежения, то есть, чтобы подавить несущую частоту напряжения на выходе периодического переключателя 1 и его боковые частоты, вызванные неравенством амплитуд cpaвнивae /Iыx напряжений

и,.) и и. При этом выходное напряжение управляемого делителя напряжения 7 оказывается промодулированным по амплитуде также, как и напряжение на выходе периодического переключателя 1, Однако в напряжении на выходе управляемого делителя 7 фазовая модуляция отсутствует, в то время как на выходе периодического переключателя 1 при сдвинутых по фазе сравниваемых напряжениях Ug и U наряду с амплитудной модуляцией будет и фазовая модуляция. При нулевом фазовом сдвиге . Lf О сравниваемых напряжений и U и полном подавлении несущей и амплитудной модуляции напряжение на выходе избирательного усилителя б будет равно нулю. Оно будет появляться только тогда, когда сравниваемые напряжения Ujj и и будут сдвинуты по фазе. Таким образом, напряжение на выходе избирательного усилителя б содержит только информативную часть сигнала. Его амплитуда пропорциональна углу сдвига фаз между сравниваемыми напряжениями DO и и. При изменении знака угла сдвига фаз Ч изменяется фаза напряжения на выходе избирательного усилителя 6 на 180°. Далее напряжение с выхода избирательного усилителя 6 подается «а сигнальный вход фазочувствительного детектора 8, управляемый вход которого подключен к выходу фазовращателя 4, сдвигающего фазу на фиксированный угол, равный

90

На выходе фазочувствительного

детектора 8 выделяется огибающая частоты ко1 1мутации, переменная составляющая которой пропорциональна разности фаз сравнивaeN5tiX напряжений. Информацию о знаке угла сдвига фаз Ч несет начальная фаза переменной составлякяцей напряжения на выходе фазочувствительного детектора 3.

Напряжение огибающей с вьйсода фазочувствительного детектора 8 подается на сигнальный вход синхронного детектора 10, управляемого от коммутационного генератора 5. Постоянная составляющая напряжения на выходе синхронного детектора 10 будет пропорциональна разности фаз сравниваемых напряжГений, что регистрируется выходным прибором 11 с нулем на середине шкалы.

Благодаря введению одноканального . избирательного измерительного элемента и указанным связям, автоматически подавляется амплитудная модуляция и колебания несущей частоты по основно гармонике сравниваемых напр 1жснип, поэтому избирательный усилитель используется для усиления только информативной части сигнала - боковых частот, вызванных фазовой модуляцией. Это позволяет сугцественно повысить точность сравнения Фаз основных гармоник двух напряжений независимо от их формы и амплитудных соотношений.

Формула изобретения

Одноканальное устройство сравнения фаз, содержащее периодический переключатель, соединенный с входными шинами устройства, выход которого соединен с последовательно включенными сумматором, избирательным усилителем, фазочувствительным детектором, синхронным детектором и измерительным прибором, а также коммутационный генератор выход которого подключен к управляющим входам периодического переключателя и синхронного детектора, фазовращатель со сдвигом фаз на 90°, вход которого соединен с одной из входных шин устройства, а выход с управляющим входом фазочувствительного детектора, и инвертор, вход которого подсоединен к той же входной шине устройства, что и Фазовращатель, со сдвигом фаз на 90, выход - ко входу управляемого делителя напряжения, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности сравнения фаз, в него дополнительно введен второй фазочувствительный детектор, сигнальный вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, а управляющий вход - со входом инвертора, при этом выход второго фазочувствительного детектора соединен с входом управляемого делителя напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 121864, кл. G 01 R 25/00, 1958.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2591095/18-21 (030887), 1978.