Цифровой фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/08 

(5) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к фазометрии и может найти применение при создании устройств для измерения сдвига фаз сигналов высокочастотного заполнения радиоимпульсов. Известен фазометр радиоимпульсных сигналов, содержащий низкочастотный фазовый измеритель, двухканальное устройство трансформации спектра, генератор, делитель частоты, два фор мирователя видеоимпульсов, два счетчика и два элемента совпадения Это устройство позволяет измерять мгновенные сдвиги фаз между произвольными периодами заполнения радиоимпульсов 1 . Недостатком этого устройства явля ется невозможность усредненного сдвига фаз между соответствующими периодами заполнения радиоимпульсов, что обуславливает низкую точность измерения. Известен цифровой суммирующий фаз метр, содержаи ий два формирователя. два триггера, пять элементов совгг дений, два инвертора, делитель ча ты, счетчик, схему временной задержки и гейератор образцовой частоты. Этот фазометр позволяет измерять усредненный сдвиг фаз TZ. Недостатком цифрового фазометра является ограниченный диапазон измерения разности фаз высокочастотных сигнсшов заполнения радиоимпульсов. Цель изобретения - расширение диапазона измерения сдвигов фаз. Указанная цель достигается тем, что в ци(йх}вой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, входы которых подключены к входным сигналам фазометра, а выходы - соответственно к входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу триггера и первым входам третьего и четвертого элементов И, а выход третьего элемента- И подключен к входу счетчика, генератор образцовой частоты, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которог подключен к входу делителя частоты, выход которого подключен к второму входу триггера, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки а вход последнего подключен к источнику .запускающих сигналов, введены реверсивный счетчик и умножитель частоты, причем первый вход умножителя частоты подключен к выходу гене ратора образцовой частоты, выход Квторому входу третьего элемента И, а вторые входы - к выходам реверсивного счетчика, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, а второй - к выходу второго элемента И. На фиг. 1 приведена структурная схема цифрового фазометра; на фиг. 2 временная диаграмма, поясняющая работу устройства. Цифровой фазометр содержит формирователи 1 и 2, элементы И 3-6, блок 7 временной задержки, триггер 8, реверсивный счетчик 9, цифровой умножитель 10 частоты, счетчик П, генератор 12 образцовой частоты, делитель 13 частоты. Выход формирователя 1 соединен с первым входом элемента ИЗ. Выход формирователя 2 под ключен к первому входу элемента И 4. Вход запуска фазометра подключен к блоку 7 временной задержки, а выход блока 7 к первому входу триггера 8 Выход триггера 8 соединен со вторыми входами элементов И 3-6. Выход первого элемента И 3 подключен к суммирующему входу реверсивного счет чика 9о Выход второго элемента И k подключен к вычитающему входу реверсивного счетчика 9 выходы которого подключены ко входам управления цифрового умножителя 10 частоты. Выход генератора 12 образцовой частоты подключен к сигнальному входу цифрового умножителя 10 частоты и пе вому Ьходу четвертого элемента И 6„ Выход цифрового умножителя 10 частоты соединен с первым входом элемента И 5, выход которого подключен к счет мину 11. Выход четвертого элемента И 6 подключен к делителю 13 частоты выход которого подключен ко второму входу триггера 8. Фаэрметр работает следующим образом. Процесс измерения начинается с приходом импульса Запуск (фиг. 2а) который предшествует приходу радио7 импульсов. Этот импульс производит сброс прибора в исходное состояние. Через определенное время, задаваемое блоком 7 временной задержки и необходимое для приведения прибора в исходное состояние, триггер 8 переключается в состояние 1, открывая элементы И . При этом импульсы с выхода генератора 12 образцовой частоты подаются на делитель 13 частоты. Начинается отсчет времени измерения. Радиоимпульс, огибающая которого представлена на фиг, 26, поступает на вход формирователя 1. Такой же радиоимпульс, но сдвинутый во времени, поступает на вход формирователя 2, его огибающая представлена на фиг. 2в. Сигналы, между которыми необходимо определить сдвиг фаз (фиг, 2г, д), являются высокочастотным заполнением радиоимпульсов (фиГо 26, в). На выходе формирователей 1 и 2 появляются импульсы, соответствующие моменту перехода напряжений через заранее заданный уровень (фиг. 2е, ж). Через открытые элементы И 3 и две импульсные последовательности начинают поступать соответственно на суммирукмдий и вычитающий входы реверсивного счетчика 9. Импульсы генератора 12 образцоыой частоты, умноженные на содержание реверсивного счетчика 9 в цифровом умножителе 10 частоты, через открытый элемент И 5 поступают на счетчик 11. Если временной интервал между первым импульсом последовательности, изображенной на фиг. 2е, и первым импульсом последовательности, изображенной на фиг. .2ж, заполнить частотой импульсов генератора образцовой частоты (фиг. 2з), то число этих импульсов пропорционально сдвиГу фаз между первым периодом несущей частоть радиоимпульса, поступающего на вход формирователя 1 (фиг. 2г) |И первым периодом несущей частоты радиоимпульса, поступающего на вход формирователя 2 (фиг. 2д).Интервал, заполненный импульсами с частотой fо, изображенный на фиг. 2и, содержит число импульсов, пропорциональное сдвигу фаз между вторым периодом несущей частоты (фиг. 2г) и вторым периодом несущей частоты (фиг. 2д) и т.д. Интервал (фиг. 2м), заполненный импульсами с частотой f, содержит

число импульсов, пропорциональное сдвигу фаз между пятыми периодами. Просуммировав плосцади., ограниченные кривыми, изображенными на фиг. 2зфи г. 2м, получ им кри вую изображенную на фиг. 2н. Число импульсов генератора образцовой частоты, ограниченно кривой (фиг. 2н) пропорционально суммарному сдвигу фаз между соответствующие периодами. Если полученное число импульсов разделить., на число импульсов, участвующих в усреднении, получим усредненный сдвиг фаз между несущими частотами радиоимпульсов.

Частота импульсов f на выходе умножителя 10 равна Mf,, где Н - содержание реверсивного счетчика. При СаО. Построив временную диаграм,му частоты импульсов f на выходе умножителя 10 частоты, можно убедиться что она полностью совпадает с полученной графически диаграммой , , (фиг, 2н). Деление число периодов, участвующих в усреднении, осуществляется в счетчике 11, Наиболее удобно выбирать число периодов, участвующих в усреднении, кратным десяти, в этом случае деление осуществляется перенесением запятой.

Спустя время измерения T,)/fjj

где D - коэффициент деления делителя 13, появляющийся на пяходе делителя импульс (фиг. 2о) возвргнцает триггер 8 в исходное состояние, закрывая тем самым элементы И 3-6. Цикл измерения заканчивается.

Общее число импульсов, подсчитанных счетчиком в течение времени измерения

и

Ilcf,

где п - число периодов усреднения;

f - частота высокочастотного сигнала; (f - фазовь) сдвиг.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержа1чий первый и второй формирователи, входы которых подключены к входным сигналам фазометра, а выходы - соответственно к входам первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходу триггера и первым входам третьего и четвертого элементов И, а выход третьего элемента И по{дкл19чен к входу счетчика, генератор образцовой частоты, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого подключен к входу делителя частоты, выход которого подключен к втоpoMy входу триггера, первый вход которого подключен к выходу элемента задержки, а вход последнего подключен к источнику запускающих сигнс1лов, о т л и ч а ю щи и с я тем, чтр, с целью расширения диапазона измерения сдвигов фаз, в него введены реверсивный счетчик и умножитель частоты, причем первый вход умножителя частоты подключен к выходу генератора образцовой частоты, выход - к второму входу третьего элемента И, а вто|кю входы - к выходам реверсивного счетчика, первый вход которого подключен к выходу первого элемента И, а второй - к выходу второго элемента и« ,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1« Авторское свидетельство СССР , кл. G 01 R 25/00, 1977.

u-

fTi

/

/ Ч

A

SfM

t-b

Гг

«.«

cr

OO

/