Цифровой фазометр Советский патент 1982 года по МПК G01R25/00 

(54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

Изобретение относится к радиотехническим измерениям, в частности к радиогеодезическим и радионавигационным фазовым измерениям. Фазометр предназначен для измерения разности фаз двух сиг налов. Известен цифровой фазометр, содержащий формирующее устройство, состоящее из усилителей-ограничителей, формирователей импульсов и управляемых триггеров схемы совпадения, схемы ИЛИ, счетчик импульсов, первый и второй формирователи импульсных последовательностей счетных импульсов со сдвигом 180 и 9О° между ними, схему ограничения измерительного времени, выполненную в виде задающего генератора, делителя частоты счетных импульсов, триггера схемы совпадения и переключателя на входе управляемых импульсов. Схема позволяет измерять малые углы, а также установит нуль фазометра при подаче на оба входа одного и того же напряжения С1 . Недостатками фазометра являются низкая помехозащищенность, измеряемые сигналы дрл5кны быть непрерывными, без пауз и включений, так как в противном случае счет импульсов может остановить-, ся на любом числе, что дает неверный результат измерения. Известен цифровой фазометр, содержащий два входньк формирующих устройства, два ключа, логическую схему сравнения, реверсивный счетчик, генератор счетных импульсов, два делителя счетчика, один из которых с переменным коэффициентом деления. Схема фазометра обеспечивает следящий режим работы и позволяет получать результат фазового измерения без перестройки в широком диапазоне частотС2}, Недостатком известного фазометра является низкая помехозащищенность широко полосных измерений разности фаз. Цель изобретения - повышение помехозащищенности широкополосных измерений разности фаз. 39 Цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий генератор счетных импульсов, выход которого соединен с одним из входов ключевого элемента, де- питель-счетчик с переменным коэффициентом деления, один из входов которого соединен с выходом ключево1Ч) элемента, дели тел Ь ;четчик с постоянным коэффициентом деления, первый реверсивный счетчгпс, вычитающий вход которого соеди-Ю нен с выходом делителя-счетчика с постоШ1НЫМ коэффициентом деления, введены устройство сравнения весов кода, второй реверсивный счетчик, коммутатор, TpiffTep формирования разности фаз и устройство .15

сравнений, причем импулЕэСные входы второго реверсивного счетчика связаны с импульсными выходами устройства сравнения весов кода через коммутатор, информационные входы которого соединены с соответст-го вующими информационными выходами первого и второго реверсивных счетчиков, .поразрядно соединенных с соответствую щими входами устройства сравнения весов кода, входы устройства сравнения соеди- .25 нены соответственно с выходом делителйсчетчика с переменным коэффициентом деления и выходом первого реверсивного счетчика, выход устройства сравнения соединен со вторым входом делжтеля-счетчика с переменным коэффициентом деления и суммирующим входом первого ревер сивного счетчика, а вход счетчика-делителя с постоянным коэффициентом деления соединен с выходом генератора счетных импульсов. На чертеже представлена схема цифрового фазометра. Схема состоит из генератора 1 счетных импульсов, триггера 2 формирования разности фаз, ключевого элемента 3, счет чика-делителя 4 с постоянным коэффициен том деления (где N - основание системы единиц измерения), делителя-счетчика 5 с. переменным коэффициентом деления Xполная емкость которого равна N), устройства 6 сравнения, реверсивного счетчика 7, коммутатора 8, устройства 9 сравнения весов кода, реверсивного счетчика 1О Фазометр работает следующим образом При наличии входных подлежащих измерению сигналов триггер 2 формирует импульс, начинающийся в момент перехода через 0в каком-либо одном (например полозкительнрм) направлении опорного сигнала и заканчивающийся в момент перехода через О в том же направлении измеряемого сигнала. На вход д€ лителя- счетчика 5 через ключевой элемент 3

нше делителя-счетчика 5 при условии равенства значений п реверсивного счетчика 7 и делителя-счётчика 5. Выход устройства 6 сравнения подключен также к 99 поступают счетные импульсы генератора 1, модулированные импульсом, сформированным триггером 2. С бозначают f - частоту .следования счетных импульсов, а - разность фаз входных (измеряемых) сигналов, выраженную в долях периода, или, то же самое, отношение длительности импульса на выходе, триггера 2 к периоду входных сигналов; п - содержимое реве)рсивного счетчика 7. Тогда количество импульсов за время t на выходе делите равно ft /N, на выходе элемента 3 равно cfft и на выходе устройства 6 сравнения равно - , так как схема сравнения 6 формирует импульсы, обнуляю суммирукнцему входу реверсивного счет чика 7, вычитающий вход которого подключен к выходу делителя счетчика 4. Таким образом, на суммирующий вход, реверсивного счетчика 7 поступает количест- во импульсов, равное , а на вычитающий - - . Когда п /Ы ея, на оба входа реверсивного счетчика 7 поступает одинаковое количество импульсов, так что его содержимое не изменяется и дает отсчет разности фаз в выбранной системе единиц п c NЕсли же п с) N , то за время i на суммирующий вход реверсивного счетчика 7 поступает меньще импульсов, чем на вьгчитающий, и его содержимое уменьшается ; при п 01N на суммирующий вход за время подается больше импульсов, и содержимое его возрастает. Таким образом, содержимое реверсивного счетчика 7 всегда дает значение разности фаз в заданной системе бдиниц. Схема предлагаемой следящей системы обеспечивает следящий режим работы и позволяет получать результат фазового измерения без перестройки в широком диапазоне частот. Быстродействие следящей системы определяется частотой генератора 1, значе- кием измеряемой разноЬти фаз и емкостью счетчиков 4, 5 и 7. При уменьшении быстродействия следящей системы улучшается помехозащищенность измерений разности фйз, но в то же время появляется смещенная ошибка измерения, (так как следящая система нелинейна), которую необходимо постоянно учитывать и предсказывать. Ошибку измерения можно как угодно уменьшить, увеличив быстродействие следящей системы, но при этом существенно проиграв в помехозащищен- ности, так как следящая система отслеживает практически мгновенные значения разности фаз. Для повьппения помехозащищенности фазовых измерений вводится устройство, следящее за изменением разности фрз, состоящее из устройства 9 сравнения весов кодов, коммутатора 8 и реверсивного счетчика 10. В случае не- . равенства значений реверсивных счетчиков. 7 и 1О с выхода устройства 9 сравнения 10 весов кода через коммутато 8 на соот. ветствующие входы реверсивного счетчика 1О поступают импульсы, изменяя его показания в сторону уменьшения разбаланса до достижения равенства. Частота импульсов, поступающихНа опрос устройства 9 сравнения весов кода, равна пери ду сигналов, на которых производится измерение разности фаз. Коммутатор 8 меняет местами сумми рующий и вычитающий входы измерительного реверсивного счетчика 1О, если имеют место неравенства 3/4М4п: ;Ы3/4 N К N или О i К ;g -f/4NО n -J/4N где п - содержимое счетчика 7; К - содержимое счетчика 10. . Значения п и Ч берутся на время прихода импульса, сформированного тригге- ром 2. В случае пропадания одного или обоих сигналов, между которыми производится измерение разности фаз, триггер 2 не формирует импульсы. Таким образом, предварительно измеренное значение разности фаз, хранящееся в реверсивном счетчике lO, остается неизменным до поступления измеряемых сигналов. Использование предлагаемого изобре- тения позволяет производить измерение разности фаз в любом диапазоне величин независимо от частоты измеряемых сигналов, повысить помехозащищенность измерений за счет ввода дополнительной следящей системы, сделать возможньпу из- мерение при паузах и пропаданиях измеря мых сигналов. 97 99 Формула и р е т е и и я Цифровой фазометр, содержащий генератор счепаых импульсов, выход которого соединен с одним вз входов ключевого элемента, делитель-счетчик с переменным коэффициентом деления, один из входов которого соединен с выходом ключевого элемента, делитель-счетчик с постоянным коэффициентом деления, первый реверсиш-. шли счетчик, вычитающий вход которого соединен с выходом делителя-счетчика с постоянным коэффициентом деления, отличающийся тем, что, с целью повышения-помехозащищенности широкополосных измерений разности фаз,, в него введены устройство сравнения весов кода, второй реверсивный счетчик, коммутатор, триггер формирования разности фаз и устройство сравнения, причем импульсные входы второго реверсивного счетчика связаны с импульсными выходами устройства сравнения весов кода через коммутатор, информационные входы которого соединены с соответствующими информационными выходами первого и второго реверсивнв1Х счетчиков, поразрядно соединенных с соответствующими входами устройства сравнения весов кода, входы устройства сравнения соединены соответственио с выходом делителя-счетчика с переменным коэффициентом деления и выходом первого реверсивного счетчика, выход устройства сравнения соединен со вторым входом делителя-счетчика с переменным коэффициентом деления и суммирующим входом первого реверсивного счетчика, а вход счетчика-делителя с постоянным коэффициентом деления соединен с выходом генератора счетных имПУльсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №447640, кл. G О1Й 25/00, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР № 470761, кл. С( O1R 25/ОО, 1975 (прототип).