Цифровой фазометр мгновенных значений Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР МГНОВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ

I

рГзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении статистических характеристик флуктуации фазы сигнала.

Известен цифровой фазометр мгновенных значений, содержащий формирователь, выход которого соевинен со входом блока управления и с первым входом основного элемента И, через второй вход которого эталонный генератор подключен к входу основного индикатора максимального значения 1.

Известный фазометр мгновенных значений в пределах.от О до ± 180° измеряет максимальное значение фазового Сдвига. Это максимальное значение может быть либо положительным, либо отрицательным, т.е. характеризовать предел диапазона изменения переменной составляющей фазового сдвига лищь с одной стороны. Шириыа диапазона изменения переменной составляющей фазового сдвига при этом остается неизвестной. В практике же (например, при разработке аппаратуры с относительной фазовой модуляцией) имеется потребность определения

наче|шя ширины диапазона изменения переменной составляющей фазового сдвига.

Цель изобрете1Шя - расщиренйе функциональных возможностей путем обеспечения измерения щирины диапазона измене шя переменной составляющей фазового сдвига.

Цель достигается тем, что в цифровой фазол«тр мгновенных значе1шй, содержащий эталонный генератор, выход которого подключен к первому входу основного элемента И, второй

to вход которого соединен с выходом формирователя и первым входом блока управления, а выход основного элемента И подключен к входу основного индикатора зшчений, дополнительно введены два индикатора значений,

ts два элемента И, дискриминатор опережения, фазовращатель и коммутатор, первый вход которого подключен к первому входу первого дополнительного элемента Инк первому выходу дискрй1у1инатора опережения, второй вы20ход которого соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, первый и второй входы формирователя соответственно подключены к первому и второму входам .

дискриминатора опе жжения и к первым выходам коммутатора и фазовращателя, первый вход которого соединен со вторым выходом коммутатора, а второй вход соединен с выходом основнрго ищщкатора значе шй, причем второн вход коммутатора подключен к третьему входу основного элемента И и к первому выходу блока управления, второй выход которого )1 со вторыми входами донол штельных элементов И, третьи входы которых объединены и подключены к выходу эталонного генератора, а четвертые их входы также объединены и ноД1 л1очены к выходу формирователя, пыходы дополнительных элементов И соответственно подключены ко входам дополпите:1Ы1ьгх vniAHK TiopoB значе1шй.

Кроме того, юрпый дополнительный индикатор значений может быть выполнен реверcHHHbiM, у которого выход соединен со вторым входом блока- управления, третий выход подключен к управляющему входу первого Д011ол)1ительного .индикатора значений, а также к третьему входу формирователя и третьему входу дискриминатора опережения. На чертеже представлена функциональная схема Щ1ФРОВОГО фазометра мгновенных значений.

Цифровой фазометр содержит коммутатор 1 фазовращатель 2, дискрил.шнатор 3 oпepeжe шя, формирователь 4, блок 5 управления, эталонный генератор 6, элементы И 7-9, индикаторы 10-12 значе1шй, лнины 13 и 14 опорного и исследуемого сигналов.

Формирователь 4 представляет собой устройство, форш1руюи№е импульс, длительность которого пропорциональна мгновенному сдвигу фаз между опорным и исследуемым колебаниями.

Индакатор 11 значения фиксирует и инди(Шрует максимальное отклонение сдвига фаз в сторону бОЛьнл1х значений от заданного уровня. Он может содержать регистр текущих значе1шй, регистр максимального значения, блок сравнения кодов и отсчетное устройство.

Коммутатор 1 представляет собой двухканальное переключающее устройство, которое одновременно подключает ншну 13 опорного сигнала ко входу фазовращателя 2, а Щ1шу 14 - к нервым входам ш скриминатора 3 опереже1шя и формирователя 4, если на его управляющем входе присутствует высокий потенциал, в npoTifflHOM случае шина 14 подклютается к фазовращателю 2, а шина 13 - к первым входам дискриминатора 3 опережения и формирователя 4. Работает коммутатор 1 при нали ши rai3Koro потенциала на его втором входе Дискриминатор 3 опережения фиксирует зна мгновенного сдвига фаз. Если опорный сигнал отстает от иссле,с уемого, то дискриминатор 3

опережения выдает на первом выходе низкий потенциал, а на втором выходе - высокий потенциал. В противном случае На первом выходе дискриминатора 3 присутствует высокий.

потенциал, по соответствует положительному сдвигу фаз.

Управляемый фазовращатель 2 представляет собой -устройство, позволяющее сдвинуть колебание, поступающее на его вход, на угол, велич1пт которого определяется сигналом на его управляющем входе.

Индикатор 10 значения фиксирует первое п oвeннoe значение фазового сдвига. Он может включать в себя счетчик и отсчетное устройство.

5 Допускается фиксирование и индицирование некоторого среднего значения сдвига фаз, вычисленного за определенный промежуток времени.

Индикатор 12 значения фиксирует и индици0 РУбт максимальное отклонение сдвига фаз в сторону меньших от заданного уров11Я и по своему устройству он аналогичен индикатору 11 значешя.

Цифровой фазометр работает следующим об5 разомЦосле включения фазометр устанавливается в исходное состояние, при котором элемент И 7 закрыт шзким потенциалом с выхода формирователя 4, индикаторы 10-12 значений на0 ходятся в нулевом. состоянии. При этом на выходе блока 5 управления появляется высокий потенциал, который подготавливает к откры-тию элемент 7. Элемент 8 и 9 закрыты низким потенциалом со второго выхода блока 5 управления. Коммутатор находится в таком положении, что щина 13 подключена ко входу фазовращателя 2, а щина 14 - непосредственно к первым входам формирователя 4 и дискриминатора 3 опережения. Управляемый фазовращатель 2 вносит фазовый сдвиг, равный нулю, поскольку на его втором входе присутствует нулевой сигнал с выхода индапсатора 10.

При пост$Т1лении опорного Ui и исследуемого U2 сигналов с щин 13 и 14 на входы коммутаторга 1 на выходе формирователя 4 появляется импульс положительной полярности. Этот импульс поступает на вход блока 5 управления и одновременно открывает элемент 7, Через который импульсы эталонного генератора 6 поступают на вход индикатора 10. При

0 окончании первого импульса с выхода формирователя 4 закрывается элемент 7 на весь последующий период. работы фазометра и, кроме того, осуществляется переключение коммутатора 1 (если первое значение фазового сдвига

5 было положительно, то сигнал Uj с щины 13 продолжает поступать на вход фазовращателя 2 а сигнал УЗ с щины 14 - на первые входы tдискриминатора 3 опережения и формирователя 4, в противном случае сигнал Ui после окончания первого импульса будет поступать на первые входы дискриминатор 3 опережения и формирователя 4, а сигнал УЗ будет поступать на вход фазовращателя 2). Одновременно с появлением низкого потенциала на первом выходе блока 5 управления на втором его выходе |1оявляется высокий уровень, который подготавливает к открытию элементы 8 и 9. В то же время с выхода индакатора 10 сигнал поступает на второй вход фазовращателя 2 который вносит фазовый сдвиг и тем самым компенсирует до нуля первое мгновенное значение фазового сдвига.

В момент появления второго и последующего импульсов на выходе формирователя 4 дискриминатор 3 опережения будет открывать элемент 8, либо элемент 9 в зависимости от знака фазового сдвига. В соответствии с этим заполняется jffl6o индикатор 11, либо индикатор 12. При этом в индикаторе 11 фиксируется и индицируется максимальное отклонение фазового сдвига от своего первого значения в сторону увеличения, а в индикаторе 12 - максимальное отклонение фазового сдвига от своего первого значения в сторону уменьшения.

По окончании времени измерения на втором выходе блока 5 управления появляется низкий уровень, который закрывает элементы 8 и 9. В индикаторах И и 12 фиксируются и индицируются максимальные отклонения фазового сдвига оТ первого значе1шя а сторону уве;шчення и в сторону уменьшеш1я, что соответствует двум слагаемым ширины диапазона изменения переменной составляющей фазового сдвига

Таким образом, считывание с индикаторов двух слагаемых обеспечивает измере ше щирины диапазона изменения переменной составляницей фазового сдвига.

Для автоматизации измерения в предлагаемом фазометре первый дополнительный индикатор значений 11 может быть выполнен реверсивным и его выход соединен со вторым входом блока 5 управления, у которого третий выход подключен к управляющему входу nepiaoro дополнительного Индикатора знaчe шй, третьему входу формирователя 4 и третьему входу дискриминатора 3 опережения.

Перед началом работы фазометра первый дополнительный индикатор 11 установлен в режим суммирования. Дальнейшая работа фазометра строго соответствует изложенной ранее.

По окончании времени измерения на третьем выходе блока 5 управле1шя появляется высокий уровень, который переводит индикатор 1.1 из режима суммирования в режим вычитания и устанавливает высокий уровень на выхо де формирователи 4, а также на обоих выхо|дах диск жминатора 3 опережения. Элементы 8 и 9 оказываются подготовленными к открь1тию Эти элементы открывает высокий уровень со второго выхода блока 5 управления, который появляется вслед за установлением на третьем выходе блока 5 управления. Через открьггые .элементы 8 и 9 импульсы эталонного генератора 6 поступают на входы индикаторов 11 и 12, В индикаторе 12 они суммиру;агся с уж зафиксированными в этом индикаторе импульсами, а в индикаторе 11 они вьгчитаются из зафиксированного там числа.

Как только зафиксированное число в индикаторе 11 уменьшится до нуля, на его выходе появляется низкий уровень, который устанавливает низкий уровень на втором и третьем выходах блока 5 управления. Следовательно, элементы 8 и 9 оказываются закрытыми и по ступление импульсов в индикаторы прекращается. В результате в индикаторе 12 будет зафиксировано и проиншшировано число, равное сумме, полученных в процессе измерения пейсазаний индикаторов 11 и 12.

Предлагаемый фазометр мгновенных значени обеспечивает измерение ширины даапазока и менеиия переменной составлянкцей фазового сдвига и автоматизацию этого измерещ{я.

Формула изобретения

1. Цифровой фазометр мгновенных значений, содержащий эталонньп генератор, выход которого подключен к первому входу основного элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя и первым входом блока управления, а выход основного элемента И подключен ко входу основного индикатора значений, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены два индикатора значений, два элемента И, дискриминатор опережения, фазовращатель и коммутатор, первый вход которого подключен к первому входу первого дополнительного элемента И и к первому выходу дискриминатора опережения, второй выход которого соединен с первым входом второго дополнительного элемента И, первый и второй входы формирсяателя соответственно подключены к первому и второму входам дискриминатора опережения и к первым выходам коммутатора и фазовращателя, первый вход которого соединен со вторым выходом коммутатора, а второй вход соединен с выходом основного индакатора значений, причем второй вход коммутатора подключен к третьему входу основного элемента И И к первому выходу блока управления, второй рыход которого соединен со вторыми входами 785 дополнительных элементов И, ретьи входы которых объедннены и подключены к выходу эталонного генератора, а четвертые их входы также объединены и подключены к выходу формирователя, выходы дополнительных элементов И соответственно подключены ко входам дополнительных индикаторов, значений. 2. Фаэометр По п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что первый Дополнительный индикатор значений вьшоднен реверсивным, у кото- 10 кл. рого выход соединен со вторым входом блока управления, третий выход которого подключен к управляющему входу первого дополнительного индикатора значений, а также к третьему входу формирователя и третьему входу дискриминатора опережения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 600472, G 01 R 25/00, 1977.