Фазовый детектор Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(S) ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР

Изобретение относится к радиоизме:рительной технике и может быть использовано для измерения разности фаз между двумя сигналами с большим динамическим диапазоном. Известен фазовый детектор с промежуточным преобразованием измеряемого фазового сдвига в постоянное напряжение, содержащий формирующее устройство, триггер, пороговое устройство, фильтр и цифровой вольтметр fl J. Основной погрешностью такого фазового детектора при измерении сигналом с большим разбросом амплитуд является фазо-амплитудная погрешность асимметрии ограничения. Наиболее близким по технической сущности является фазовый детектор содержащий два формирователя, каждый из которых имеет прямой и инверсный выходы, два двухвходовых элемента совпадения и сумматор, причем первые входы элементов совпадения соединены с выходами первого формирователя, вто рые - с выходами второго таким образом, что к каждому элементу совпадения подключены один прямой и один инверсный выходы формирователей, а выходы элементов совпадения связаны с входами сумматора 2j. Формирователи позволяют формировать из входных синусоидальных напр жений напряжение прямоугольной формы, фронты которых должны совпадать по времени с моментами перехода исследуемых напряжений через нуль. В реальных формирователях происходит несовпадение во времени фронтов выходного напряжения и моментов перехода входного напряжения через нуль, так как фазо-амплитудная погрешность от асимметрии ограничения приводит к смещению нулевого уровня (V) и соответственно к сдвигу фронтов выходного напряжения. На выходах формирователей образуются прямоугольные напряжения и , U-t и U2, Ua имеющие разную скважность. На выходах элементов совпадения образуются импульсы и и и с длительностями равными длительности совпадения прямоугольных напряжений U , U2 и U , U соответственно.

В известном устройстве импульсы и и складываются, что для случая перекрывающихся напряжений U и U 2. приводит К существенной погрешности.

Цель изобретения - снижение фазоамплитудной погрешности измерения разности фаз входных сигналов с большим динамическим диапазоном.

Поставленная цель достигается тем, что в известный фазовый детектор, содержащий два формирователя, каждый из которых имеет прямой и инверсный выходы, два двухвходовые элемента, совпадения и сумматор, при-чем первые входы элементов совпадения соединены с выходами первого формирователя, вторые - с выходами второго таким об разом, что к каждому элементу совпадения подключены один прямой и один инверсный выходы формирователей, вве дены два блока определения сдвига между передними и задними фронтами сформированных импульсов и два блока изменения полярности, причем входы одного блока определения сдвига межд передними и задними фронтами подключены к входам одного элемента совпадения , а входы другого - к входам другого элемента совпадения, и выходы каждого из этих блоков соединены с соответствующими управляющими входами блоков изменения полярности, которые включены между выходами элементов совпадения И входами сумматора. На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого фазометра; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. Схема содержит два формирователя 1, 2,каждый из которых имеет прямой и инверсный выходы, два двухвходовые эл, 3, совпадения, причем пер вые входы элементов 3, t совпадения соединены с выходами формирователя вторые - с выходами формирователя 2 таким образом, что к каждому элементу совпадения подключены один прямой и один инверсный выход формирователей 1 , 2. Входы блока 5 определени-я сдвига между передними и задними фронтами подключены к входам элемент та 3 совпадения, входы блока 6 определения сдвига между передними и зад

ними фронтами подключены к входам элемента k совпадения, а выходы каждого из этих блоков соединены с соответствующими управляющими входами блоков 7, 8, изменения полярности, которые включены между выходами элементов совпадения и входами сумматора 9Устройство работает следующим образом. .

На входы формирователей 1, 2 поступают синусоидальные напряжения U

С1

и U(2. с неизвестным фазовым сдвигом (фиг. 2,а) формирователи 1, 2 преобразуют синусоидальные напряжения U и . в прямоугольные колебания, у которых знак напряжения изменяется в момент перехода входных напряжений через смещенный нулевой уровень (VQ). На входы элементов 3, совпадения и входы блоков 5j 6 поступают прямоугольные напряжения U, Uj. и IL U- соответственно (фиг. 2,ЗГ). На выходах элементов 3 совпадения появляются импульсы с длительностью, равной длительности совпадения двух и. и Ц прямоугольных напряжений U. иг(фиг. 2,-6). Блоки 5, 6 управляют блоками 7 8 таким образом, что импульсы и и и проходят на входы :сумматора 9 без измерения полярности, если прямоуг-ольные напряжения U и U не перекрываются полностью, при полном перекрытии (фиг. 2,6) - иМпульсы с длительностью, равной интервалу между задними фронтами прямоугольных напряжений U/j и U2 инвертируются, а импульсы с длительностью, равной интервалу между передними Фронтами тех же напряжений проходят без изменения полярности. В результате суммирования на выходе сумматора 9 получают однополярные импульсы, более соответствующие по длительности измеряемой разности фаз, чем импульсы, получаемые на выходе известного устройства, не содержащего блоки 5-8. Применение предлагаемого устройства позволяет увеличить точность измерения разности фаз сигналов с большим диапазоном амплитуд. Формула изобретения Фазовый детектор, содержащий два формирователя, каждый из которых

имеет прямой и инверсный выходы, два двухвходовых элемента совпадения и сумматор, причем первые входы элемен тов совпадения соединены с выходами первого формирователя, вторые - с выходами второго так, что к каждому элементу совпадения подключены один прямой и один инверсный выходы формирователей, отличающийся тем, что, с целью снижения фазо-амплитудной погрешности измерения разности фаз входных сигналов с большим динамическим диапазоном, в него введены два блока определения сдвига между передними и задними фронтами сформированных импульсов и два блока изменения полярности, причем входы одного блока определения сдвига между

передними и задними фронтами подключены к входам одного элемента совпадения, а входы другого - к входам другого элемента совпадения, и выходы каждого из этих блоков соединены с соответствующими управляющими входами блоков изменения полярности, которые включены между выходами элементов совпадения и входами сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

рис. ,5.

Фиг.1

Фме.