Цифровой фазометр Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

54 ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

1

Изобретение относится к радиоиэ- мерителбной технике, а именно к циф-, ровым фазометрам,, может быть использовано в радиогеодезии, радиолокации, радионавигации и предназначено для измерения сдвига фаз между двзгмя синусоидальными напряжениями при наличии узкополосной аддитивной помехи.

Известен цифровой фазометр, содержащий два основных и два дополнительных канала со сдвигом фазы сигнала на F/2, .усилители-ограничители-., блок определения квадранта, блок статистической обработкиП.

Недостатком этого устройства является небольшой динамический диапазон входных сигналов по уровню и частоте вследствие зависимости величины сдвига фазы фазовращателей на ОТ /2 от параметров входных сигналов.

Известен цифровой фазометр, содержащий два основных и один дополнительный со сдвигом фазы сигнала

каналы, усилители-ограничители, два блока сравнения кодов, блок передачи кодов оценки фазы, два злемента И, элемент ИЛИ, аналого-цифровой преобразователь, фазосдвигающий элемент и блок статистической обрат)отки цифровых эквивалентов фазы1

Недостатком данного цифрового фазометра является узкий диапазон входных сигналов по уровню и частоте

1®. вследствие зависимости величины сдвиfa фазы фазосдвигающего элемента параметров входных сигналов.

Цель изобретения - увеличение дина1«1ческого диапазона входных сигtsналов при измерении сдвига фаз.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные первый усилитель-ограничитель, аналого 20цифровой преобразователь и первый блок сравнения кодов, а также второй усилитель-ограничитель, выходом соединенный со входом аналого-цифрового преобразователя., второй блок сравнения кодов и два элемента совпадения, введены блок распознавания разрыва фазы, три накопительных суму матора с весовой обработкой, три вычитающих блока и мультиплексер передачи информации, причем выход ЛЦП соединен, со входом первого накопи- . тельного сумматора с весовой обработкой, первыми входами первого и второго элементов совпадения, выход первого накопительного сумматора с весовой обработкой соединен с первым информационным входом мультиплексера вторые входы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с первым и вторым выходами первого блока сравнения кодов и со входами блока распознавания разрыва фазы, а выходы - соответственно со входами второго и третьего накопительных сумматоров с весовой обработкой, выходы которых соединены соответственно с. первыми входами перво го- и второго вычитающих блоков, выхо блока распознавания разрыва фазы соединен с первым запрещающим, вторым и третьим разрешающими входами муль типлексера, выход первого вычитающего блока соединен со вторым входом вычитающего блока и первым входом второго блока сравнения, второй вход которого соединен с входом второго накопительного сумматора с весовой обработкой, а выход - с четвертым запрещающим и пятым разрешающим входами мультиплексера, кроме того, выход второго вычитающего блока соединен с первым входом третьего вычитающего блока и вторым информационным входом мультиплексера, а выход третьего вычитающего блока соединен с третьим информационным входом муль типлексера. Причем, накопительный сумматор с весовой обработкой выполнен в виде последовательно соединенных сумматора-накопителя по модулю 2 и двоичного г-разрядного последовательного счетчика, вход двоичного счетчика соединен с выходом переноса г-разря. да .сумматора-накопителя, а выходом накопительного сумматора с весовой обработкой служат г-разрядов двоичного счетчика, а блок распознавания разрыва фазы содержит, например, пос ледовательно соединенные первый элемент совпадения и первый накопитель ный счетчик, второй элемент совпаде4ния и второй накопительный счетчик, а также третий элемент совпадения, причем выходы на;копительных счетчиков соединены со входами соответствующих элементов совпадения и со входами третьего элемента совпадения, выход которого является выходом блока распознавания разрыва фазы, при этом вторые и третьи входы первого и второго элементов совпадения, вторые входы первого и второго накопительных счетчиков являются входами блока распознавания разрыва фазы. На чертеже приведена функциональная схема цифрового фазометра. Фазометр содержит входные клеммы 1 и 2, соединенные со входами усилителей-ограничителей 3 и 4 соответственно, АЦП 5 фаза - код, входы которого соединены с выходами усилителей-ограничителей 3 и 4, а выходы со входами блока 6 сравнения кодов, с первыми входами первого 7 и второ-. го 8 элементов совпадения со входом первого накопительного сумматора 9 с весовой обработкой, выход первого 7 элемента совпадения соединен со входом второго накопительного сумматора 1.0 с весовой обработкой, входы блока 11 разпознавания разрыва фазы соединены с выходами первого блока 6 сравнения кодов. Выход второго 8 элемента совпадения соединен со входом третьего накопительного сумматора 12 с весовой обработкой, выход которого соединен со входом первого вычитающего блока 13, соединенного своим выходом со вторым входом второго вычитающего блока 14 и со входом второго блока 15 сравнения кодов, входы .второго 10 и третьего 12 накопительных сумматоров с весовой обработкой соединены с выходами первого 7 и второго 8 элементов совпадения соответственно; входы первого 13 и второго 14 вычитающих блоков соединены с выходами третьего 12 и второго 10 накопительных сумматоров с весовой обработкой соответственно, а выход второго вычитающего блока соединен со входом третьего вычитающего блока 16 и третьим информационным входом мультиплексера 17, в котором, кроме того, второй информационный вход соединен с выходом третьего вычитающего блока 16, четвертый запрещающий и пятый разрешающий входы соединены с выходом второго блока 15 сравнения кодов, .первый вход которого соединен с выходом второго накопительного сумматора 10 с весовой обработкой. Выходе 1 18 являются выходами фазомет ра. Фазометр работает следующим образом. Код сдвига фаз между входными си налами, поступающими на входные клеммы 1 и 2 1-того измерения 9-, с выхода АЦП 5 фаза - код подается на вход блока 6 сравнения кодов,в котор вырабатываются два признака сравнения ПС1 и ПС2 в соответствии с правилами:БСЛМ ). , ТО ПС1 1,ПС2 С7 , ЭСЛи Q.jr-0j,0.a3r, то , , (1 еслм 9p$0j6ljF-0 ,го пс1 псавО. где О и I - логические нуль и едини да соответственно; вг - код фазы сравнения. Зна чение б г выбирается условия 4,15- .а J & где q. (-С) - минимальное отношеWMn ft,. mm. ние сигнал/шум на входе фазометра; Uf - .эффективное значени напряжения сигнала; Оц) - эффективное значени напряжения шума. В зависимости от совокупности признаков ПС1 и ПС2 указанный код -го измерения фаз 0 поступает или не поступает через соответствующий элемент 7 или В совпадения на вход одного из накопительных сумматоров 10 и 12 с весовой обработкой: если , то код б{ поступает на вход накопительного сумматора 10 с весовой обработкой, если , то код 0;| поступает на вход накопительного сумматора с весовой обработкой 12. Одновременно, независимо от значений признаков ПС 1 и ПС 1, код 9i поступает на вход накопительного сум матора 9 с весовой обработкой. Количество единичных измерений сдвига фаз принимается равным 2 . Такой выбор позволяет построить накопительные сумматоры.с весовой орработкой в виде последовательно соединенных сумматора-накопителя по модулю 2 и двоичного последовательного счет чика , Таким образом, накопительные сумматоры 9,10 и 12 с весовой обработкой формируют на своих выходах следующие нормированные суммы: накопительный сумматор 9 с весовой обработкой 2 4, накопительный сумматор 10 с весовой обработкой 9,, по всем U1, для КОТ9РЫХ накопительный сумматор 12 с весовой обработкой ., (4) : ПО всем t Г2 , для которых uj--9r ei(ijr.. . Количество отсчетов У, , принад- . лежащих 3 , и количество отсчетов б , принадлежащих 3i, удовлетворяют условию . 3 2 . Код фазы выхода накопительного су 1атора 12 с весовой обработкой поступает на вход вычитающего блока 13, в котором формируется код фазы, дополнительной до , т.е. выполняется операция во -2W- ff. Код фазы 5 поступает на вход второго блока 15 сравнения кодов на второй вход которого поступает код 8 . Блок 15 сравнения кодов вырабатывает признак по какую сторону от точки разрыва фазы 0(23) находится истинное значение бденки фазы. Если 8х, 0i , то , а если б 9, то . Второй 14 и третий 16 вычитающие блоки формируют код: оценки фазы в соответствии с выражением: 9;-.|6,-Qil (5; ©V -lMalCfc) Коды оценок, сформированные в соотетствии с выражениями (2),(5) и (6), одаются на информационные входы мульиплексера 17, а на его управляющие ходы подаются сигналы с выхода вто«ого блока 15 сравнения кодов и блока 11 разпознавания разрыва, которое идентифицирует разрыв фазы и вырабатывает соответствующий признак в том случае, когда единичные измерения фазы т на заданном множестве отсчетов, равном 2 , попадают в интервал ГО,0гЗи 2J-8r, 2JrJ не менее m раз.

Истинная оценка фазы выходе . 18 мультиплексера 17 формируется по правилу:

б 0, если (отсутствует разрыв фазы)

,е&ли ИПРИ . 9 (, если 5 0 и ПР -1

Данный фазометр обладает значительно большим динамическим диапазоном входных сигналов по уровню и частоте и, следовательно, более высокой точностью измерений.

Алгоритм обработки единичных измерений фазы легко реализуется при помощи микропроцессорной техники, вследствие чего аппаратурный объем фазометра небольшой.

Предлагаемый фазометр применяется в тех случаях, когда необходима очень большая точность измерений сдвига фаз в широком диапазоне изменения входных сигналов по уроню и частоте.

Формула изобретения

Цифровой фазометр содержащий последовательно соединенные цервый усилитель-ограничитель, аналого-цифровой преобразователь и первый блок сравнения кодов, а также второй усилитель-ограничитель, выходом соединенный со входом аналого-цифрового преобразователя, второй блок срав« нения кодов и два элемента совпадения, отличающийся тем, что, с целью увеличения динамического диапазона входных сигналов, в него введены блок распознавания разрыва фазы, три накопительных сумматора с весовой обработкой, три вычитающих блока и мультиплексер передачи информации, причем выход аналого-цифрового преобразователя соединен со входом первого накопительного сумматора с весовой обработкой, первыми входами первого и второго элементов совпадения, выход первого накопительного сумматора с весовой

обработкой соединен с первым информационным входом мультиплексера, вторые входы первого и второго элементов совпадения соединены соответственно с первым и вторым выходами

первого блока сравнения кодов и со входами блока распознавания разрыва фазы, а выходы - соответственно со входами второго и третьего накопительных сумматоров с весовой обработкой,

5 выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого и второго вычитающих блоков, выход блока распознавания разрыва фазы соединен с первым запрещающим, нто0 рым и третьим разрешающими входами мультиплексера, выход первого вычитающего блока соединен со вторым входом второго вычитающего бло- ка и первым входом второго блока

5 сравнения;,кодов, второй вход которого соединен с выходом второго накопительного сумматора с весовой обработкой, а выход - с четвертым запрещающим и пятым разрешанмцим входами

Q мультиплексера, кроме того, выход второго вычитающего блока соединен с первым входом третьего вычитающего блока и вторым информационным входом мультиплексера, а выход третьего вычитающего блока соединен с третьим информационным входом мультиплексера,

счетчиков являются входами блока распознавания разрыва фазы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство,СССР 610029, кл.С 01 R 25/00, 1978. .. 2.Авторское свидетельство СССР 331330, кл. G 01 R 25/00, 1972.