Цифровой фазометр Советский патент 1983 года по МПК G01R25/08 

Изобретение относится к радиотехническим измерениям и предназначено для применения в устройствах, измеря ющих разность фаз двух сигналов, в частности в фазовых радиогеодезических и радионавигационных системах. Известен цифррвой фазометр, содер жащий генератор квантующих импульсов формирующие устройства, триггер, схе мы совпадения, делитель частоты, сче чик импульсов, реверсивный счетчик, блок управления. В этом фазометре в качестве квантующих используются импульсы(Сформированные из исследуемого напряжения Cl . Однако данный фазометр характеризуется недостаточной точностью измерения . Известен также цифровой фазометр содержащий два входных формирующих устройства, выходы которых через соответствующие два ключа связаны с входами логической схемы ИЛИ, реверсивный счетчик, генератор счетных импульсов, подключенный к вторым входам указанных ключей, два делителясчетчика, один из которых - с переменным коэффициентом деления.. В фазометре обеспечивается следящий режим работы в широком диапазоне частот С2 3. Недостатком его является низкая помехозащищенность при реальных радиоизмерениях. В реальных радиотехнических устройствах на выходе приемных устройств сигналы, параметры которых подлежат измерению, представлены смесью сигнала и шума, первая гармоника сигнала выделяется узкополосными фильтрами. Для последующих цифровых измерений и обработки сигналов необходимо представить сигнал в прямоугольной форме, для чего применяются усилители-ограничители с большим динамическим диапазоном, усиливающие как полезный сигнал, так и остаточный сигнал помехи и шума до порога ограничения. В результате при реальных радиоизмерениях передний и- задний фронты сигналов, преобразованных из синусоидальной формы в прямоугольную посредством усилителя-ограничителя, в большей или меньшей степени всегда подвержены флюктуациям, что накладывает дополнительные требования на по мехозащищенность измерителей параметров сигналов. Цель изобретения - повышение помехозащищенности фазовых измерений. Указанная цель достигается тем, что цифровой фазометр, содержащий два входных формирователя сигналов, генератор счетных импульсов, выход которого подключен через первый ключ к счетчику-делителю с переменным коэффициентом деления и через второй ключ - к счетчику-делителю с коэффициентом деления, равным полной емкос ти реверсивного счетчика, соединенного двумя входами со счетчиками-делителями, а выходами - со счетчикомделителем с переменным коэффициентом деления и с вторым входом второго ключа, при этом, второй вход первого ключа соединен с триггером разности фаз, снабжен двумя логическими элементами И и двумя счетчиками, подклю ченными к входным формирователям сиг налов по однЬму из входов непосредст венно, а по другому - через логичесг кие элементы И, вторые входы которых соединены с генератором счетных импульсов, причем выходы введенных сче .чиков подсоединены к входам триггера разности фаз. На чертеже изображен цифровой фазометр. Он содержит входные формирователи сигналов 1 и 2, генератор счетных им пульсов 3, логические элементы j и 5 счетчики 6 и 7, т|эиггер разности фаз 8, ключ 9| второй ключ 10, счетчикделитель П с коэффициентом деления, равным полной емкости реверсивного счетчика, счетчик-делитель 12 с переменным коэффициентом деления, реверсивный счетчик 13. Устройство работает следующим образом. При наличии входных подлежащих измерению сигналов на вход формирователей 1 и 2, состоящих из узкополосных фильтров и усилителей ограничителей, подается смесь сигналапомехи и шума, на выходе фильтров выделяется основная гармоника измеряемых сигналов и близкие по частоте составляющие помехи и шума, на выходе усилителя-ограничителя формируется прямоугольный сигнал, передний и задний фронты которого подвержены, флюктуациям, т.е. усилительограничитель формирует фронт при переходе через О как основной гармоНИКИ определенного сигнала, так и близких по частоте составляющих помехи и шума, выделенных узкополосными фильтрами. Прямоугольные сигналы с флюктуирующими фронтами с выхода формирователей 1 и 2 подключаются к счетчикам 6 и 7 через элементы l и 5. На время положительного полупериода измеряемых сигналов элементы 4 и 5 пропускают на вход счетчиков 6 и 7 последовательность счетных импульсов генератора 3. Емкость счетчиков 6 и 7 выбирается таким образом, чтобы время полного пересчета счетных импульсов генератора 3 было больше времени возможных флюктуации фронтов, и в то Ke время за один исследуемый положительный полупериод формирует импульс переполнения счетчиков 6 и 7 ОЛько один раз. Каждый отрицательный сброс прямоугольного сигнала, сформированного формирователями 1 и 2, обнуляет счетчик 6 и 7, не позволяя досчитать до Значения К,и только после последнего сформированного переднего фронта разрешается устойчивый подсчет К счетных импульсов генератора 3 после чего импульсы переполнения сметчиков 6 и 7 переключают триггер разности фаз 8. Сформированный триггером 8 импульс разности фаз однозначно не подвержен флюктуациям фронтов, открывает ключ 9, пропуская на вход делителя с переменным коэффициентом деления 12 счетные импульсы генератора 3. Количество импульсов за время t на вычитающем входе реверсивного счетчика 13 равно frtt/N, а на суммирующем входе a-f2t/n, где f2 - частота следования счетных импульсов генератор 3; а - разность фаз входных (измеряемых) сигналов, выраженная в долях периода; п - содержимое реверсивного счетчика 13. Когдап/М а, на обавхода реверсивного счетчика 13 поступает одинаковое количество импульсов, так что его содержимое, не изменяется и дает отсчет разности фаз в выбранной системе единиц . Если , то за время-t на суммирующий вход ре версивного счетчика 3 поступает мен ше импульсов, чем на вычитающий, и его содержимое уменьшается. При п a на суммирукудий вход счетчика-13 за время t подается больше импульсов , и его содержимое возрастает. Таким образом, содержимое реверсивного счетчика 13 всегда дает значение раз ности фаз в заданной системе единиц. В крайних режимах цифровой фазометр работает следующим образом. Если N-1 aN М, а , то на суммирующий вход реверсивного счетчика 13 поступает больше импульсов и его содержимое возрастает до (т.е. равно О ). Тогда на вычитающий вход реверсивного счетчика 13 поступает больше импульсов и его содержимое уменьшается до N-1 и т.д. 8 этом случае наблюдается состояние равновесия - показания счетчика 13 колеблются между N-1 и N. Если то на суммирующий вход реверсивного счетчика 13 поступает меньше импульсов, чем на вычитающий,и его содержимое уменьшается до 0. При этом чис ло импульсов на суммирующем счетчика 13 уменьшается еще более, и его показания уменьшаются далее(от N до N-1 и т.д.). В этом случае наблюдается неустойчивость, для устранения которой введен ключ 10, запирающий прохождение счетных импульсов на счетчик-делитель 11, когда содержимое реверсивного счетчика 13 равно единице. Предлагаемый цифровой фазометр позволяет обеспечить помехозащищенность реальных фазовых радиоизмерений. Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий два входных формирователя сигналов, генератор счетных импульсов, выход которого подключен через первый ключ к счетчику-делителю с переменным коэффициентом деления и через второй ключк счетчику-делителю с коэффициентом деления, равным полной емкости реверсивного счетчика, соединенж го двумя входами со счетчиками-делителями, а выходами - с счетчиком-делителем с переменным коэффициентом деления и с вторым входом второго ключа, при этом, второй вход первого ключа соединен с триггером разности фаз, отличающейся тем, что,с целью повышения помехозащищенности фазовых измерений, он снабжен двумя логическими элементами И и двумя счетчиками, подключенными к входным формирователя сигналов по одному из входов непосредственно, а по другому - через логические элементы И, вторые входы которых соединены с гене|эат6ром счетных импульсов, причем выходы введенных счетчиков подсоединены к входам триггера разности фаз. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 231665, кл. G 01 R 25/00, 1967. 2.Авторское свидетельство СССР М- k7Q76, кл. G 01 R 25/08, 1975.