Цифровой измеритель сдвига фаз Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения сдвига фаз с повьииенной точностью и помехоустойчивостью.

Известен компенсационный фазометр, содержащий смесители, делитель частоты, генератор, фазовый дискриминатор, элементы совпадения, индикатор Cl .

Однако данный фазометр характеризуется узким диапазоном частот и низкой помехоустойчивостью по отношению к сосредоточенным по спектру помехам.

Известен также цифровой измеритель сдвига фаз, содержащий формирующий блок, вырабатывающий импульсы с длительностью, пропорциональной сдвигу фаз, блоки совпадения, генератор, блок управления, дешифратор, злемент И, блок извлечения квадратного корня и счетчик. Данное устройство благодаря весовой обра.ботке обеспечивает повышение помехоустойчивос ти Г21 .

Недостатком зтого фазоизмерителя является сложность реализации требуемых весовых функций, так как их формирование происходит при помощи

руща преобразований, выполняемых на аналоговых узлах (ЦАП, извлечение корня, модуляция частоты генератора импульсов). В частности, формирование требуемой весовой функции ограничено коэффициентом перекрытия генератора счетных импульсов по частоте. Генератор должен обеспечить линейное изменение частоты от нуля

10 до некоторого максимального значения. Отклонение весовой функции от требуемой приводит к значительному увеличению погрешности при воздействии сосредоточенных по спектру помех.

15

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости измерения.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой измеритель сдвига фаз, содержащий последовательно со20единенные блок формирования, блок совпадения и счетчик импульсов, генератор импульсов, блок управления, введены блок перемножения, сумматор, реверсивный счетчик и блок преобра25зования кодов, причем выход счетчика импульсов через блок перемножения соединен со входом сумматора, входы реверсивного счетчика - с выходами блока формирования и блока

30 управления, а выход - со входом блока преобразования кодов, выход которого соединен со вторьдм входом блока перемножения, вход блока управления соединен с выходом блока формирования, а,выходы - с управляклдими входами счетчика импульсов, блока перемножения и сумматора соответ-ственно.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит формирующий блок 1, состоящий из формирователей 2 и 3 и логического блока 4, последовательно соединенные блок 5 совпадения, счетчик 6 импульсов, блок 7 перемножения, сумматор 8, а также генератор 9 импульсов, реверсивный счетчик 10, блок 11 преобразования кодов, блок 12 управления, причем логический блок 4 входами соединен с выходами формирователей 2 и 3, генератор 9 импульсов соединен с блоком 5 совпадения, вход реверсивного счетчика 10 - с выходом формирователя 3, а выход - с блоком 11 преобразователя кодов, выход блока 11 преобразователя кодов соединен с блоком 7 перемножения, блок 12 управления соединен входом с формирователем 3, а выходом - со счетчиком б импульсов , блоком 7 перемножения и сумматором

а.

Устройство работает следующим образом.

Входные сигналы поступают на вход Вх.1 (измеряемый сигналам Вх,2 (опорный сигн.ал) формирователей 2 и 3, формирующего блока 1, при помощи которых преобразуются в прямоугольные ограниченные импульсы. Прямоугольные импульсы с выхода формирователей подаются на логический блок 4, который реализует логическую операцию АВ + АВ, где А и В - импульсы на входе логического блока 4, привязанные к логическим уровням. Положительные импульсы с выхода логического блока 4, длительностью

t (, - Т , где Т - период входных

сигналов, М сдвиг фаз входных сигналов, открывают блок 5 совпадения, на который поступают также счетные импулйсы от генератора 9 импульсов. Пачки импульсов с выхода блока 5 совпадения поступают на счетчик 6. Количество импульсов п if, которое постуйает на счетчик 6 за i-ый период paBbk)

-(1)

Ео

М 0

я. П

f частота счетных импульсов , сдвиг фаз между измеряемым и опорным сигналами в i-ом периоде (имеется ввиду общий случай, фазовый сдвиг флуктуирует за счет воздействия помехи).

Далее код числа п- поступает на блок 7 перемножения, на второй вход которого поступает код числа , формируемый реверсивным счетчиком 10 и блоком 11 преобразования кодов. Реверсивный счетчик 10 подсчитывает количество периодов или групп периодов. Для этого на его вход поступают импульсы с формирователя 2 опорного сигнала. Реверсивный счетчик 10 до половины времени измерения работает на суммирование, а с половины времени измерения -на вычитание, чем обеспечивается симметричное изменение формируемых при помощи блока 11 преобразователя кодой 11 чисел, поступаемых на блок 7 перемножения.

В простейшем случае преобразоваТель 11 кодов передает код чисел с выхода реверсивного счетчика 10 без изменения. В этом случае коды, поступающие на блок 7 перемножения с каждым периодом (или группой периодов), Изменяются на единицу/ сначала увеличиваясь до середины времени измерения, а затем уменьшаясь.

В блоке 7 перемножения величины ni/ и перемножаются и результат перемножения передается на вход сумматора 8,где он суммируется с числом накопленным сумматором в предьщущих периодах. Общее количество импульсов которое накопляется в сумматоре 8 за время, измерения, равно

2

Ч-В п.р.,

1-1

где К

- число периодов входного

сигнала за время измерения. Подставляя в формулу (2) п.из формулы (1) получим

V

(3).

1С

«1

При постоянном фазовом сдвиге за мя измерения -l-i- д выражение (3)

.можно записать к

. f,.. ., Tto

:4)

Е

из выражения (4

можно получить выражение для N,

(5).

Т€орР

Таким образом, измеряемый фазовый сдвиг однозначно связан с числом Мц, накопленным сумматором 8. Обеспечение отсчета фазового сдвига Чо в десятичной системе исчисления легко выполняется путем выбора параметра

а

S Р.,- 0/5x10 . В этом случае

1i-1

Vo 360-10 N

Ч

Управление сбросом счетчика 6, 65 блоком 7 перемножения, сумматором 8,

а также режимом работы реверсивного счетчика 10 производится блоком 12 Ь); правления.

Все блоки данного устройства реализуются на цифровых микросхемах, что является для настоящего этапа развития радиоэлектроники важным фактором, так как упрощает изделие и делает его более технологичным.

Таким образом, технико-экономический эффект предлагаемого устройства заключается в повышении помехоустойчивости по отношению к сосредоточенным по спектру помехам, а также в упрощении аппаратуры, связанной с максимальным использованием цифровой микроэлектронной базы.

Формула изобретения

Цифровой измеритель сдвига фаз, содержащий последовательно соединенные блок формирования, блок совпадения и счетчик импульсов, генератор

импульсов, блок управления, о т л и ч. ающийсл тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены блок перемножения, сумматор реверсивный счетчик и блок преобразования кодов, причем выход счетчика импульсов через блок перемножения соединен со входом сумматора, входы реверсивного счетчика соединены с выходами блока формирования и блока управления, а выход - со входом бло0ка преобразования кодов, выход которого соединен со вторым входом блока перемножения, вход блока упрсшления соединен с выходом блока формирования, а вьоходы - с управляющими входами счетчика импульсов, блока перемножения и сумматора соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе П 1. Авторское свидетельство СССР № 245914, кл.б 01 R 25/08, 30.12.67.

2. Авторское свидетельство СССР 192932, кл.С 01 R 25/08, 30.06.65.