Устройство измерения фазы Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, к системам аналого-цифровой обработки сигналов в частности к цифровым измерителям фазы. По основному авт. св. № 551571 известно устройство измерения.фазы с нониусным методом оценок фазовых соотношений, содержащее блок Свёртк первый вход которого и один из входов дискриминатора задержки подключены к первому входу устройства,выход блока свертки через блок гетеро динирования измеряемого сигнала сое динен с первым входом фазового дискриминатора, блок поиска и выделени модулирующей и несущей опорного сигнала, вход которого соединен с вторым входом устройства, один из выходов через дискриминатор задержки, аналого-цифровой преобразовател грубой шкалы, счетчик грубой шкалы и сумматор соединен с регистром выходной информации, а второй выход подключен к второму входу блока све ки и через блок гетеродинирования опор ного сигнала соединен с вторым входом фазового дискриминатора,выход которого через ИЛИ,аналогоцифровой преобразователь точной шкалы, счетчик точной шкалы соединен с вторым входом регистра выходной информации, генератор пониженной частоты, выход которого подключен соответственно к вторым входам блоков гетеродинирования измеряемого и опорного Сигналов, блок сравнения. Соединенный по входам с вторыми выходами счетчиков грубой и точной шкал, а по выходу - с вторым входом сумматора, элемент совпашения, входы кОторого соединены соответственно с вторым выходом фазового дискриминатора, с входом блока задержки и; оДним из входов.формирователя временного интервала, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, второй вход формирователя временного интервала соединен с выходом блока згщержки, выход элемента совпадения подключен к третьему входу формирователя временного интервала, первый вход которого -и вход блока задержки соединены с соответствующими входами элемента совпадения. Недостатком такого устройства является то, что при увеличении флуктуации возможна ложна стыковка показаний грубой и точной шкал в блоке сравнения, что является причиной низкой помехоустойчивости устройства в- целом. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости. Поставленная цель достигается -тем, что в устройство измерения фазы, содержащее блок свертки,первый вход которого и один из входов дискриминатор а задержки подключены к первому -входу устройства, выход блока сверткичерез блок гетеродинирования измеряемого сигнала соединен с первым входом фазового дискримин тора, блок поиска и вьвделения модулирующей и несурдей опорного сигнала, вход которого соединен с вторы входом устройства/ одинИЗ выходов через дискриминатор задержки, аналого-цифровой преобразователь грубой шкалы, счетчик грубой шкалы и сумматор соединен срегистром выходной информации, а второй выход подключен к второму входу блока свёртки и через блок гетеродинирования опорного сигнала соединен с вторым входом фазового дискриминатора, выходкоторого через элемент ИЛИ,аНалогоцифровой преобразователь точной шка лы, счетчик точной шкалы соединен с вторым входом регистра выходной информации, генератор пониженной частрты, выход которого подключен сЬ ответственно к вторым входам блоков гетеродинирования измеряемого и опор ного сигналов, блок сравнения,соединенный по входам с вторьами выходами счетчиков грубой и точной шкал, .а по выходу - с вторьм входом сумматора, элемент совпадения, входы.которого соединены соответственно с вторым вы ходом фазового дискриминатора, с вхо дом блока задержки и одним из входов формирователя временного интервала, выход :которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, вторсЗй вход формирователя временного интервала соединен с выходом блока задержки, выхс элемента совпадения подключен к третьему входу формирователя временног4 интервала, первый вход которого и вход блока задержки соединены с cpbi ветствующими входами элемента совпадения, введены блок эталонного сигнала, к выходу которого параллеЛьно подключены блок умножения и масштаб ный преобразователь, выходами соединённые соответственно с входами ана. лого-цифровых преобразователей грубо и точной шкал. . Иа чертеже приведена схема предлагаемого устройства. Устройство и&меренря фазы содержит блок 1 свертки, блок 2 гетеродинирования измеряенюго сигнала, блок 3 поиска и выделения модулирующей и несущей опорного сигнала, блок 4 гетеродинирования опорного сигнала, генератор 5 пониженной частоты, дискриминатор 6 задержки, аналогоцифровой преобразователь 7 грубой шкалы, счетчик 8 грубой шкалы, фазовый дискриминатор 9, элемент 10 ИЛИ, аналого-цифровой преобразовател 11 точной шкаЛы, счетчик 12 точной шкалы, блок 13 сравнения, сумматор 14, элемент 15 совпадения, блок 16 задержки, формирователь 17 временного интервала, регистр 18 поправки и регистр 19 выходной информации. Блок 20 эталонного сигнала соединен по выходу с умножителем 21 и масштабным преобразователем 22. Выход умножителя 21 соединен с преобразователем У грубой шкалы, а выход масштабного преобразователя 22-соединен ff преобразователем 11 точной шкалы. . Устройство работает следующим Образом. Для повышения помехоустойчивости сигналы заполнения (Ff-ц, , ) преобразователей 7 и 11 вырабатываются от одного источника блока эталонного сигнала 20 путем умножения его на коэффициент m 2, где ч - число избыточных разрядов счетчика В грубой шкалы. При этом сигнал с выхода блока 20 эталонного сигнала (f) умножается в умножителе 21 на коэффициент m , величина которого зависит от уровня -помех в канале измерения и быстродействия применяемых логических элементов преобразователя 7 грубой шкалы и счетчика 8 грубой шкалы. В преобразователе 7 грубой шкалы сформированный дискриминатором б задержки временной интервал заполняется частотой заполнения () и в двоичном коде хранится на каждом цикле измерения в счетчике 8 грубой шкалы. Благодаря когерентным преобразователям сигнала f в блок 13 сравнения на логический анализ подключается п разрядов, что позволяет повысить достоверность стыковки отсчетов по грубой шкале с измерениями по точной шкале. Измерения по точной шкале также формируются путем заполнения временного интервала, с ВЕЛхода фазового дискриминатора 9 в преобразователе 1 точной шкалы сигналом F,i,, полученного от блока 20 эталонного сигнала и умноженного масштабным преобразователем 22 на коэффициент М: oN --тг-%. РТШ где N - количество разрядов счетчика 12 точной шкалы; h - коэффициент гетеродинирования входных сигналов. Значения коэффициента гетеродинирювания и количество разрядов счетчика 12 точной шкалы определяется заданной точностью измерений, а преобраэования f определяется двоичным преставлением чисел в блоке 13 сравнения.

Например, при заданных значениях f и точности измерения , имеем k 1000,Н 10 и М 2«/1000 1,024.

Таким образом, исходя из доступных (средних ) по быстродействию требований к элементной базе, можно построить измерители наносекундного диапазона точности, практически инвариантные к существующему уровню помех и флуктуации входных сигналов.

Формула изобретения

Устройство измерения фазы по авт. св. I 551571, отличающееся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, в иегр введены блок эталонного сигнала, к выходу которого параллельно подключены блок умножения и масштабный преобразователь, выходами соединенные соответственно с входами аналого-цифровых преобразователей грубой и точной шкал.