Цифровой корреляционный фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(5Ю ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ФАЗОМЕТР

1

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и импульсным измерительным устройствам и может быть использовано для помехоустойчивого измерения разности фаз сигналов в присутствии белого шума, импульсных и флуктуационных помех с нормальным законом распределения.

Известен цифровой корреляционный фазометр, содержащий входные блоки, генератор тактовых импульсов, блок управления, блок регистрации, счетчик, преобразователь кода, перемножители, сумматор, делитель, разностные счетчики ГЗ.

Он позволяет производить измерение разности фаз сигналов в присутствии шумов, но имеет достаточно сложную конструкцию.

Наиболее близким к предлагаемому является цифровой частотомерфазометр, который содержит генератор опорной частоты, двоичный умножитель, содержащий ключ и счетчик.

управляющий реверсивный счетчик, счетчик, элемент сравнения, регистр, триггер, элемент задержки и дополнительный счетчик,- при этом выход генератора опорной частоты соединен со входом двоичного умножителя, управляющие входы которого соединены с выходами разрядов управляющего реверсивного счетчика,

}0 а выход двоичного умножителя соединен со счетным входом счетчика, в котором выход переполнения подключен к второму входу элемента сравнения, первый вход которого подклюг

15 чей к источнику измеряемого сигнала, а к источнику опорного сигнала подключен первый вход триггера, счетный вход дополнительного счетчика подключен к выходу двоичного

20 умножителя, установочный вход дополнительного счетчика подключен к единичному выходу триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, вход которого подключен к источнику измеряемого сигнала, к установочному входу счетчика и к первому входу элемент сравнения, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами управляющего реверсивного счетчика, а третий выход соединен с шиной записи регистра 2, Этот фазометр дает возможность избежать получение, ложных результатов в моменты пропадания сигналов или появления импульсных помех, однако помехозащищенность его по отношению к флуктуационным шумам недостаточно высока, так как обработка сигналов в таком фазометре при измерении разности фаз не является оптимальной в смысле максимального отношения сигнал/шум. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости фазометра. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, срдержа щее генератор опорной частоты, управляющий реверсивный счетчик, регистр сдвига и ключи введены блок знакового умножения, коммутатор и буферный реверсивный счетчик, при этом выход генератора опорной частоты соединен с тактовой шиной регистра сдвига, вход которого подключен к источнику измеряемого сигн ла, а разрядные выходы соединены со входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока знакового умножения, второй вход ко торого соединен с источником опорного сигнала, а два взаимно инверсных выхода - с управляющими входами ключей, входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты а выходы - со входами суммирования и вычитания буферного реверсивного счетчика, первый и второй выходы ко торого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами управляющего реверсивного счетчика разрядные выходы которого соединены с управляющими, входами коммутатора и являются выходом фазометра. На чертеже представлена функциональная схема цифрового корреляцион ного фазометра. Он содержит генератор 1 опорной частоты, регистр 2 сдвига, коммутатор 3, блок k знакового умножения КЛЮЧИ $ и 6, буферный реверсивный счетчик 7 и управляющий реверсивный счетчик 8. Измеряемый и опорный сиг налыиц 1({)иЦ5,(4)представляют собой импульсы, фазовый сдвиг которых относительно друг друга необходимо измерять . Фазометр работает следующим образом. Генератор 1 опорной частоты вырабатывает импульсы, частота которых превышает частоту входных сигналов в М раз. Поступая на шину сдвига регистра 2, эти импульсы осуществляют продвижение по регистру 2 сдвига измеряемо.го сигнала (-1), подключенного ко входу регистра 2 сдвига,При этом на каждом из М разрядных выходов регистра 2 сдвига формируются копии сигнала иизмДи , сдвинутые друг относительно друга на 1/ единиц, где Т - период входных сигналов в единицах принятой системы измерения. Задержанные копии сигналаОи5 и) поступают на входы коммутатора 3, на выход которого проходит сигнал со входа, определяемого кодом чиссла на управляющих входах коммутатора 3. Сигнал с выхода ком|мутатора 3 U, д-),где ,1... М-1 поступает на один из входов блока Ц знакового умножения, на другой вход которого поступает опорный сигналUgj(tJ. Блок знакового умножения представляет собой логический элемент, реализующий функцию равнозначности, так как такой элемент соответствует арифметическому умножению знаковых функций оп1 1-ииьм1 1-) На выходах блока k знакового умножения образуются взаимно инверсные знаковые сигналы. Эти сигналы управляют ключами 5 и 6, пропускающими импульсы опорной частоты с выхода генератора 1 на входы суммирования и вычитания буферного реверсивного счетчика 7 ,в котором осуществляется накопление произведений. оп(Ч-%„(;й) Это выражение соответствует получению значений ненормированной взаимной корреляционной функции сигналов Uor,(t) и Uj, (t) в точке со сдвигоми п Т/М. При сдвиге i: л/ЧгТ/Ь значения модуля взаимной корреляционной функции с течением времени будут возрастать, что приведет к переполнению буферного реверсивного счетчика 7. На его первом и втором выходах (в зависимости от тогоС Т/4 или T/4cooтвeтcтвeннo будут появляться импульсы, которые поступая на входы управляющего реверсивного счетчика 8, будут изменять его содержимое. Разрядные выходы управляющего реверсивного счет Чика 8 являются управляющими входа ми коммутатора 3, поэтому изменение числа в управляющем реверсивном счетчике 8 будет приводить к перекл чению каналов коммутатора 3, а след вательно, и к изменению задержки Т cигнaлat,J(t)дo тех пор, пока Т не будет в точности равняться Т/4, что соответствует точке перехода взаимной корреляционной функции сигналов Ugp (i) и ,,(t)4epe3 0. При этом число, записанное в управ ляющем реверсивном счетчике 8 однозначно связано со сдвигом фаз UonI) отношением й- где R - число, записанное в управляющем реверсивном счетчике 8. Код числа R поступает на выход устрой-ства и может быть переведен в значение д в нужной системе счисления. Если cигнaлыЦJp(t) и.Цим1)аддитив смешаны с белым шумом или помехами, функция распределения которых имеет стационарный характер, такая, обработка с использованием взаимной корреляционной функции является оп тимальной в смысле получения максимального отношения сигнал/шум, что ведет к повышению помехоустойчивост фазометра по сравнению с известным устройством. Формула изобретения Цифровой корреляционный фазометр, содержащий генератор опорной частоты, управляющий реверсивный счетчик, регистр сдвига и ключи, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены блок знакового умножения, коммутатор и буферный реверсивный счетчик, при этом выход генератора опорной частоты соединен с тактовой шиной регистра сдвига, вход которого подключен к источнику измеряемого сигнала, а разрядные выходы соединены со входами коммутатора, выход которого подключен к первому входу блока знакового умножения, второй вход которого соединен с источником опорного сигнала, а два взаимно инверсных выхода - с управляющими входами ключей, входы которых соединены с выходом генератора опорной частоты, а выходы - со входами суммирования и вычитания буферного реверсивного счетчика, первый и второй выходы которого соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами управляющего реверсивного счетчика, разрядные выходы которого соединены с управляющими входами коммутатора и являются выходом фазометра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе : 1,Авторское свидетельство СССР № , кл. G 01R 25/00, 01.03.78 2.Авторское свидетельство СССР , кл. G01R 25/00, 29.П.76.

1

«О

i,--

t «

IH

Ю

M

:з

f :з