Цифровой фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения цифровых фазометров.

Известен триггерный двухполупериодный фазометр, содержгиций в каждом канале формирователи импульсов привязки к полоясительным и отрицательным нуль-переходам входных сигналов с подключенными к их выходам элементами совпадений, соединенными выходами через элемент ИЛИ с общим для обоих каналов управляемым триггером, к выходу которого подключен элемент совпадений, в котором осуществляется квантование временных интервалов и который подключен выходом к входу счетчика, а вторым входом - к выходу элемента совпадений, который ограничивает время измерения и связан с задающим генератором и времязадающим устройством, которое через дифференцирующую цепь и одновибратор управляет кo Iмyтиpyю даlм триггером, подключенным выходами к вторым входам элементов совпадений j.

Используемые в данном фазометре два цикла работы, равные половине врумени измерения, и соответствуквдие 1змерению сдвига фаз по положительным (в первом цикле) и отрицательным (во втором цикле) нуль-переходам входных сигналов, не обеспечивают полной компенсации погрешности за счет относительно быстрых уходов нулевой линии, соизмеримых с временем измерения. Дополнительная погроиность возникает также при ком дутации режимов работы.

10

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является цифровой фазометр, содержащий преобразователь сдвига фаз в интервалы времени с подключенными

15 к его выходам через элементы И блоками синхронизации, соединенными первыми выходами через элемент ИЛИ с суммирующим счетчиком, задакяций генератор, связанный с вторыми входа20км элементов И и блоков синхронизации, соединенных третьими входами через времязадгиощий блок с вторыми выходами одного из блоков синхронизации, четвертые входы блоков синхро25низации соединены соответственно с и инверсным выходами триггера, связанного входом с задающим генератором. В элементах И данного фазометра осуществляется квантова30ние временных интервалов, поэтому в дальнейшем их целесообразно называть блоками квантования. Квантование временных интервалов осуществляется общей квантующей последовательностью, что повьааает частоту квантования и снижает погрешность дискретности, а в блоках синхронизации осуществляется привязка с счетных импульсов пачек к двум сдвинутым по времени последовательностям импульсов, что исключает взаимное влияние пачек при их объединении на входе суммирудощего счетчика. Блоки синхронизации включают в себя последовательно соединенные делитель частоты, подключенные входом к выходу соответствующего блока квантования, управляемый триггер и элемент И (в дальнейшем первый элемент совпадений) , второй вход которого связан с времязадающим блоком, последовательно соединенные блок переноса, , входы которого соединены с задающим генератором и с прямым или инверсным выходами триггера, а выход - с время задающим блоком (в первом блоке синхронизации) и третьим входом первого элемента совпадений, электронный клю (в дальнейшем второй элемент совпадений) , соединенный вторым входом с выходом управляемого триггера, и триггер, выход которого подключен к второму входу управляемого триггера и четвертому входу элемента совпаде рий, выход которого является выходом блока синхронизации. Объемы, делителей частоты блоков синхронизации и суммирующего счетчика должны удовлетворять условию н посредственного отсчета сдвига фаз градусах, а именно: Кдц- , 2t.j,f «ЗбОЮ, где К 0,1,2...; t,,- вре мя измерения; частота квантова ния . При этом в области средних и нижних частот, где погрешность кван тования становится очень малой (порядка lO -lO, при с, 6 ЗбМГц) разряды делителей частоты также как и все разряды суммирующег счетчика являются значащими и их не обходимо учитывать при считывании измерительной информации. Для этого коды обоих делителей частоты должны быть просуммирован и дoбaвJ eны к к ду суммирующего счетчика 2.. Однако в прототипе такая возможнбсть отсутствует, что приводит к потере части измерительной информации и дополнительной погрешности ди кретности, максимальное значение которой пропорционально удвоенному объему делителя частоты или в граду сах 2-ЗбО/Ксч . Данная погрешность особенно возрастает при увеличении количества параллельно квантуемых временных ин тервалов, формируемых преобразователем сдвига фаз в интервалы времени с целью повышения точности измерения . В общем случае число таких интервалов может достигать нескольких единиц. При этом погрешность возрастает пропорционально количеству параллельно квантуемых интервалов времени. Цель изобретения - повышение точности измерения цифровых фазометров. Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр,содержащий времязадающий блок, преобразователь сдвига фаз в интервалы времени с подключенными к его выходам блоками квантования, связанными вторыми входами с задающим генератором, а выходами - с соответствующими блоками синхронизации, соединенными первыми выходаг-та через элемент ИЛИ с входом суммирующего счетчика, введены распределитель импульсов и последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ и дополнительный суммирующий счетчик, выход которого подключен к дополнительному входу элемента ИЛИ, а вход сброса - к первому выходу времязадающего блока, соединенному также с третьими входами блоков квантования., второй выход времязадающего блока соединен с вторыми входами блоков синхронизации, которые подключены третьими входами к соответствующим выходам распределителя импульсов, а вторыми выходами к входам дополнительного элемента ИЛИ, входы распределителя импульсов и времязадающего блока соединены с выходом задающего генератора. При этом каждый блок синхронизации включает в себя последовательно соединенные реверсивный счетчик, управляемый триггер и первый элемент совпадений, выход которого является первым выходом блока синхронизации, последовательно соединенные второй элемент совпадений и триггер, выход которого связан с вторым входом первого элемента совпадений и вторым входом управляемого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений, а также третий элемент совпадений, соединенный выходом с входом вычитания реверсивного счетчика, к выходам разрядов которого подключен дешифратор нулевого состояния, выход которого связан с первым входом третьего элемента совпадений, второй вход которого, соединенный с вторым входом второго элемента совпадений и третьим входом первого элемента совпадений, является третьим входом блока синхронизации, третий вход третьего элемента совпадений является вторым входом блока синхронизации, а выход вторым выходом блока синхронизации. На фиг.1 приведена блок-схема ци рового фазометра; на фиг.2 - блоксхема одного из возможных вариантов реализации блока синхронизации. Цифровой фазометр содержит преобразователь 1 сдвига фаз в интерва лы времени, к выходам -которого подключены блоки 2 квантования, которы связаны с блоками 3 синхронизации, выходы которых соединены через элемент ИЛИ 4 с суммирующим счетчиком 5, задающий генератор 6 и подключен ные к нему распределитель 7 импульсов и времязадающий блок 8, связанные с блоками 3 синхронизации, соединенными через дополнительный элемент ИЛИ 9 с дополнительным суммиру ющим счетчиком 10, связанным с элементом ИЛИ 4 и времязадающим блоком 8, соединенным с блоками 2 квантова ния. Блоки .3 синхронизации включают в себя реверсивный счетчик 11, соединенный с управляемом триггером 12, связанным с вторым элементом 13 совпадений, триггером 14 и первым элементом 15 совпадений, соединенным с -третьим элементом 16 совпадений и дешифратором 17 нулевого состояния, дсоторые связаны с реверсивным счетчиком 11. Устройство работает следующим образом. Измеряемый фазовый сдвиг с помощью преобразователя 1 сдвига фаз в интервалы времени преобразуется в эквивалентные интервалы времени, ко торые поступают на блоки 2 квантования, где квантуются общей последовательностью счетных импульсов с выхо да задающего генератора 6 в течение времени, задаваемого времязадающим блоком 8. Пачки иглпульсов с выходов блоков 2 квантования поступают на блоки 3 синхронизации, где осуществляется их привязка к одной из N импульсных последовательностей распределителя 7 импульсов, которые разнесены по времениотносительно друг друга на величину t, где период частоты задающего генератора. В результате обеспечивается независимая регистрация счетных импульсов пачек с выходов блоков 3 синхронизации с помощью общего суммирующего счетчика 5. Каждый блок 3 синхронизации содержит реверсивный счетчик 11, на вход суммирования которого поступают пачки счетных импульсов. Объем счетчика выбирается не менее чем C2N+1). Привязка выходных импульсов реверсив ного счетчика к соответствующей импульсной последовательности распределителя 7 импульсов осуществляется при помощи первого 15 и второго 13 элементов совпадений, триггера 14 и управляемого триггера 12. При этом на выход первого элемента 15 совпадений проходит второй после появления выходного импульса реверсивного счетчика 11 импульс из выходной последовательности распределителя 7 импульсов. После окончания времени измерения коды реверсивных счетчиков 11 всех блоков 3 синхронизации должны быть просуммированы идобарлены к коду общего суммирующего счетчика 5. Для этого в паузе между измерениями потенциалов с второго выхода времязадающего блока 8 открываются третьи 16элементы совпадений блоков 3 синхронизации, и импульсы сдвинутых по времени импульсных последовательностей, с распределителя 7 импульсов поступают на входы вычитания реверсивных счетчиков 11 и через дополнительный элемент ИЛИ 9 на дополнительный суммирующий счетчик 10, подключенный через элемент ИЛИ 4 к основному суммирующег;1у счетчику 5. Разрядность дополнительного суммирующего счетчика 10 такая же, как и реверсивного счетчика 11. К выходам разрядов реверсивных счетчиков 11 подключен дешифратор 17нулевого состояния, который закрывает соответствующий элемент 16 совпадения, после считывания до нуля содержимого реверсивного счетчика 11 При этом на вход дополнительного суммирующего счетчика 10 поступает количество импульсов, соответствующее суммарному коду всех реверсивный счетчиков, .которое и будет зарегистрировано основным и дополнительным суммирующими счетчиками. В результате не происходит потери измерительной информации в блоках синхронизации, а все разряды основного и дополнительного суммирующих счетчиков могут быть использованы для индикации результата измерения. Таким образом, введение новых элементов и связей позволяет повысить точность измерения цифрового фазометра за счет исключения потери измерительной информации в блоках синхронизации . Формула изобретения 1. Цифровой фазометр, содержащий времязадающий блок, преобразоватепь сдвига фаз в интервалы времени с подк.люченными к его выходам блоками квантования, связанными вторыми входами с Зсшающим генератором, а выходами - с первыми входами соответствующих блоков синхронизации, соединенных первыми выходами через элемент ИЛИ с входом суммирующего счетчика, отличающийся тем, что. с целью повышения точности измерения в Него введены распределитель импуль сов и последовательно соединенные дополнительный элемент ИЛИ и дополнительный суммирующий счетчик, выход которого подключен к дополнительному .входу элемента ИЛИ, а вход сброса к первому выходу времязадающего блока, соединенному также с третьими входами блоков квантования, второй выход времязадающего блока соединен с вторыми входами блоков синхронизации ,. которые подключены третьими входами к соответствующим выходам распределителя импульсов, а вторыми выходами - к входам дополнительного элемента ИЛИ, входы распределителя импульсов и времязадающего блока соединены с выходом задающего генератора, 2. Фазометр поп.1,о т л и ч а ю щ и и с Я тем, что, блок синхронизации содержит последовательно соединенные реверсивный счетчик, уп равляемый триггер.И первый элемент совпадений, выход которого является первым выходом блока синхронизации. последовательно соединенные второй элемент совпадений и триггер, выход которого связан с вторым входом первого элемента совпадений и вторым входом управляемого триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений, а также третий элемент совпадений, соединенный выходом с входом вычитаний реверсивного счетчика, к выходам разрядов которого подключен дешифратор нулевого состояния, выход которого связан с первым входом третьего элемента совпадений, второй вход которого,соединенный с вторым входом элемента совпадений и третьим входом первого элемента совпадений,является третьим входом блока синхронизации, третий вход третьего элемента совпадений является вторым вхо1дом блока синхронизации, а выход iвторым выходом блока синхронизации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 359608, кл.С 01 R 25/00, 1972. 2,Авторское свидетельство СССР № 636558, кл.С 01 R 25/00, 1978.