Цифровой фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к фазоимпульсной технике и предназначено для измерения фазовых соотношений а устройствах радиотехнической аппаратуры и для измерения величины угла сдвига фаз между двумя периодическими сигналами. Известен цифровой фазометр, содер жащий формирователи, схему совпадеНИИ, генератор, ключи, счетчики р J. Этот фазометр имеет узкий частотный диапазон, потому что в нем не производится определение направления сдвига фазы добавки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазометр, содержап1ий фазовый компаратор, частотный дискриминатор и фазоинвертор С 2}. Фазометр позволяет определить нап равление сдвига фазы, однако только для частот исследуемых сигналов, бли ких к частоте эталонного генера -ора. Цель изобретения - расширение частотного диапазона. Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, выходы которых .соединены с первыми входами первого и второго элементов совпадений, генератор выход которого подключен ко вторым входам первого и. второго элементов совпадении и к импульсным входам первого и второго вентилей одновременно, а выходы последних подсоединены соответственно ко входам первого и второго счетчиков вычислителя, при этом выход первого элемента совпадений-соединен со входом блока управления и с запускающим входом триггера одновременно, сбросовый вход которого подключен к выходу второго элемента совпадения, а выход - к управляющему входу второго вентиля, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу первого вентиля, введе3ны блок сравнения кодов и дополнитель -ные генератор, элемент совпадений, блок управления, вентиль и счетчик, при этом выход дополнительного генера тора соединен с импульсным входом дополнительного вентиля и со вторым входом дополнительного элемента совпа дений, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя, а выход - КО входу дополнительного блока управления, причем первый выход дополнительного блока управления подсоединен к управляющему входу дополнительного вентиля, а второй выход к первому управляющему входу блока ср нения кодов, кроме того , выход дополнительного вентиля подключен ко входу дополнительного счетчика, а второй выход блока управления соединен со вторым управляющим входом блока сравнения кодов, причем выходы первого и дополнительного счетчиков сое динены соответственно с первым и вто рым информационными входами блока сравнения кодов, выход которого подсоединен ко входу вычислителя. На фиг. 1 показана структурная схема фазометра; на фиг, 2 - графики, поясняющие принцип работы фазометра. 1 Фазометр содержит дополнительный, генератор 1, первый формирователь 2, генератор 3, второй формирователь 4, дополнительный элемент 5 совпадений, первый и. второй элементы 6 и 7 совпадений, дополнительный вентиль 8, дополнительный блок 9 управления, блок 10 управления, первый и второй вентили 11 и 12, триггер 13, дополнительный счетчик 14, блок 15 сравнения кодов, первый и второй счетчики 16 и 17, размещенные в вычислителе 18. Фазометр работает следующим образом. . Опорный сигнал поступает на вход первого формирователя 2, а исследуемый сигнал - на вход второго формиро вателя 4. С выходов формирователей 2 и 4 импульсы поступают на первые входы элементов 6 и 7 совпадений, на вторые входы которых поступают импул сы эталонного генератора 3. Импульсы с выхода первого формирователя 2 поступают также на первый вход допол нительного элемента 5 совпадений, на второй вход которого поступают импульсы с выхода дополнительного эталонного генератора 1, частота которо 4 ГО отлична от частоты эталонного генератора 3. В исходном состоянии блок 10 управления, дополнительный блок 9 управления и триггер 13 вырабатывают сигналы, которые поступают соответственно на управляющие входы вентилей В, II и 12 и закрывают их. При этом счетчики 14, 16 и 17 находятся в нулевом состоянии. После запуска фазометра первый импульс с выхода первого элемента 6 совпадений поступает на вход блока 10 управления и -запускающий вход триггера 13. При этом на выходе триггера 13и первом выходе блока 10 управления появляются сигналы, открыва10щие вентили 11 и 12. Параллельно первый импульс с выхода дополнительного элемента 5 совпадений, поступив на вход дополнительного блока 9 управления, открывает дополнительный венти.пь 8. При открытых вентилях 11, 12 и 8 рчетчики 16 и 17 считают импульсы генератора 3, а дополнительный счетчик 14 - импульсы дополнительного генератора 1. происходит совпадение импульса с выхода второго формирователя4 с импульсом генератора 3,то с выхода второго элемента 7 совпадений поступает импульс на сбросовый вход триггера 13. В результате второй вентиль 12 закрывается, а во втором счетчике 17 оказывается подсчитанным число л импульсов эталонного генератора 3. После прихода второго импульса от первого элемента 6 совпадений блок 10 управления закрывает первый вентиль I1 сигналом с первого выхода, при этом в первом счетчике 16 оказывается подсчитанным число Kl. импульсов эталонного генератора 3, и на втором выходе блока 10 управления появляется разрешаюпщй сигналч Аналогично, после появления второго импульса на выходе дополнительного элемента 5 совпадений дополнительный блок 9 управления закрывает дополнительный вентиль 8, при этом в дополнительном счетчике 14фиксируется число И импульсов дополнительного эталонного генератора I, и подается разрешающий сигнал на первый управляющий вход блока I5 сравнения, кодов. При появленшт разрешающих сигналов на обоих его управляющих входах проиэнодится сравнение чисел MI. и И-. Величину угла р сдвига фаз рассчитывает вычислите)1Ь 18 по формуле при условии, что знаки разностей и п разные; Т и Tj - периоды импульсов соответственно эталонного генератора 3 и дополнительного эталонного генератора 1 Если же знаки разностей ДТ. иЬи одина ковые, то угол Ч сдвига фаз рассчитьшается по формуле (г) знак разности &Т известен заранее, а знак разности Лп определяет блок 15 сравнения кодов. В зависимости от соотношения пер одов Т опорного сигнала и Т этало ного генератора 3 имеют место следу щие соотношения: Т - И2, ЛТ при Т, Т/2. Т2. - тЪ ДТ 2 при Т. Тп (З) I где k 1, 2,...; m чем k, m таковы, что 5/м,/ 11ь. ЕслиЛХ; 7 О или Д. 1,2 О, то знаки разностей ДТ идп разные и направле ние сдвига фаз положительное, поэтом угол необходимо рассчитьшать по формуле (1). Если же ДТ 0 или ДТ2.Р, знаки дТ и дп одинаковые,-а направление сдвига фаз отрицательное Учитьшая, что -vp--36otM.56o- 36o%(l-)bo |расчет угла сдвига фаз необходиь о пр изводить по формуле (2).. На фиг. 2С1,(Г приведены соответственно опорный и исследуемый сигналы с периодами, равными Т. На фиг. 26 показан случай, когда . При этом , , . Поскольку знаки AI.T и Дп разные, то, согласн6(1 «f J. 360° 90°. ; На фиг. 26,6 показан случай отри цательного сдвига фазы. При этом И/1 3, .4,, а . Знаки &Т и ДИ равны, следовательно, расчет необходимо проводить по формулё(2 Ч 360°- 90°. : 046 Таким образом, и при положительном и при отрицательном сдвиге фазы получен правильный результат. Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов совпадений, генератор, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго элементов совпадений и к импульсным входам первого и второго вентилей, одновременно, а выходы последних подсоединены соответственно ко входам первого и второго счетчиков вычислителя, при этом выход первого элемента совпадений соединен со входом блока управления и с запускающим входом триггера одновременно, сбросовый вход которого подключен к выходу второго элемента совпадения, а выход - к управляющему входу второго вентиля, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу первого вентиля, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, в него введены блок сравнения кодов и дополнительные генератор, элемент совпадений, блок управления, вентиль и счетчик, при этом выход дополнительного генератора соединен с импульсным входом дополнительного вентиля и со вторым входом дополнительного элемента совпадений, пёрвый вход которого подключен к выходу первого формирователя, а выход - ко входу дополнительного блока управления, причем первый выход дополнительного блока управления подсоединен к управляющему входу дог/олнительного вентиля ,х а второй выход - к первому управляющему входу блока сравнения кодов, кроме того, выход дополнительного вентиля подключен ко входу дополнительного счетчика, а второй выход блока управления соединен со вторым управляющим входом блока сравнения кодов, причем выходы первого и дополнительного счетчиков соединены соответствённо с первым и вторым информационными входами блоков сравнения кодов , выход которого подсоединен ко входу вычислителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 310191, кл. 001 В 25/08, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 328397, кл.а 01 R 25/08, 1972.

Фи2.1