Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала Советский патент 1982 года по МПК G01R25/08 

(5k) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛА

I

Изобретение относится к фазоизмерительной технике.

Известно устройство для оптимального обнаружения сигналов, состоящее из перемножителей, генераторов опорных гармонических функций, делителя и тригонометрического преобразователя 1.

Однако такое устройство требует для своей реализации создания идеальных перемножителей, известные схемы которых не позволяют достичь высокой точности измерений.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее последовательно соединенные полосовой фильтр, преобразователь напряжения в код с двумя выходами, один из которых непосредственно, а другой через линию задержки соединены с двумя из пяти BxoflOB блока умножения, накапливающий сумматор, блок определения отношения двух кодов и тригонометричесКИЙ преобразователь, генератор дискретной амплитуды, подсоединенный к третьему входу блока умножения, генератор дискретного аргумента, первый выход которого через тригонометрический преобразователь sIп f а второй через последовательно соединённые тригонометрический преобразователь и линию задержки соединены с четвертым и пятым входами блока

10 умножения 2.

Недостатком этого устройства является наличие многовходового блока умножения, что приводит к усложнению устройства и понижению его надежнос15ти.

Цель изобретения - повышение надежности устройства путем его упрощения.

Поставленная цель достигается тем,

20 что в цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, содержащее подстраиваемый опорный генератор и последовательно соединен39ные фильтр нижних частот, преобразователь напряжения в код, накапливающий сумматор, блок определения отношения дв,ух кодов и тригонометрический преобразователь, введены блок ИЛИ и отметчик времени, содержащий последовательно соединенные реверсив ный счетчик переполнений, а также подсоединенную к счетчикам логическую матрицу, имеющую три выхода, причем два первых выхода логической матрицы соединены с управляющими входами накапливающего сумматора и через блок ИЛИ с управляющим входом преобразователя напряжения в код, третий выход - с накапливающим сумматором, а вход реверсивного счетчика соединен с выходом подстраиваемого опорного генератора, вход которого соединен с выхрдом накапливающего сумматора. На чертеже представлена блок-схема цифрового устройства для оптималь ного измерения фазы сигнала. Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала содержит фильтр 1 нижних частот, преобразователь 2 напряжения в код, накапливающий сумматор 3, блок k определения отношения двух кодов, тригонометрический преобразователь 5 подстраиваемый опорный генератор 6, отметчик 7 времени, содержащий реверсивный счетчик 8, счетчик 9 переполнений, логическую матрицу 10 и блок 11 ИЛИ. Устройство работает следующим образом. Напряжение входного процесса через фильтр 1 нижних частот подается на преобразователь 2 напряжения в код, в котором преобразование напряжения осуществляется по сигналам от отметчика 7 времени в моменты совпадения кода на выходе реверсивного счетчика 8, получающего счетные импульсы от подстраиваемого опорного генератора 6, с одним из закодирован ных состояний логической матрицы 10. Код выборки поступает в накапливающий сумматор 3 в один из двух регистров. Тот или иной регистр выби рается по состоянию первого и второг выходов логической матрицы 10, связанных со входами блока 11 ИЛИ. Третий выход задает сумматору 3 коман ду Сложить или Вычесть в зависимости от состояния счетчика 9 перепо нений. В конце времени наблюдения си ала определяется отношение содержиого двух регистров.накапливающего умматора 3 в блоке k определения отошения и частное подвергается преобазованию в функции arctg в тригоноетрическом преобразователе 5. Подстраиваемый опорный генератор соединен с выходом накапливающего умматора 3 (с выходом одного из его егистров) с целью подстройки частоы копии сигнала к частоте входного игнала. В основу принципа действия предагаемого устройства положено вычисение ортогональных составляющих А В по методу Римана-Стильтьеса )5ihajidi J UCt)d5,(-(); м. 0) в ju(:t)cos i J uci)a5i a;,0огде U(t) напряжение входного процесса;время наблюдения;циклическая частота копии сигнала. vSjCt) -XsiHU)idi|. - интегральные функции ко5iW-jSПИИ сигнала. COS(«/id-t В данном случае используется цифровая аппроксимация выражения (1) для равномерных приращений Л5 AS/ Д5й. интегральных функций S(t) и ) за время t . A..|:U(ti)sigM65,-; В :jfc ЛS S UCt j) iiSj, где N - количество выборок за время наблюдения; i, .j - текущие номера выборок; U(-t;) Ul-tj) - выборки из входного процесса в моменты времени t-ty ; AS jSigiHAS- знаки приращений функций S(t) и S(t) для текущих выборок i, j . Согласно выражению (2) для вычисления ортогональных составляющих А и В необходимо в момент изменения интеграла от копии сигнала since;t и costyt на величину, равную выбранному приращению AS, производить выборку из входного процесса и суммировать эти выборки в течение времени наблюдения. При известной заранее форме сигнала (в данном случае синусоидальной) копия сигнала задается в виде отрезков времени, соответствующих моментам изменения интегральных функций копии сигнала на выбранный шаг. AS, и решение задачи реализуется с помоцью реверсивного счетчика и логической матрицы. С целью упрощения устройства составляется комбинационная логическая схема матрицы на количество выборок за время равное четверти периода копии сигнала, а реверсивный счетчик дополняется счетчиком переполнений. Положительный эффект достигается за счет исключения блока умн якения и приведения структуры цифрового . устройства для оптимального измерения фазы сигнала к виду, удобному для реализации с помощью микропроцессорных средств. Формула изобретения Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, содержащее подстраиваемый опорный генератор и последоватеЛдЬно соединенные фильтр нижних частот, преобразователь напряжения в код накапливающий сумматор, блок определения отношения двух кодов и тригонометрический преобразователь, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства путем его упрощения, в него введены блок ИЛИ и отметчик времени, содержащий последовательно . соединенные реверсивный счетчик и счетчик переполнений, а также подсоединенную к счетчикам логическую матрицу, имеющую три выхода, причем два первыхвыхода логической матрицы соединены с управляющими входами накапливающего сумматора и через . блок ИЛИ с управляющим входом преобразователя напряжения в код, третий выход - с накапливающим сумматором, а вход реверсивного счетчика соединен с выходом подстраиваемого опорного генератора, вход которого соединен с выходом накапливающего сумматбЬа. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Пестряков В. Б. Фазовые радиотехнические системы. М., Сов. радио , 1968, с. 380. 2.Авторское свидетельство СССР Jf «12565, кл. G 01 R 25/08, 25.01.7.