Цифровой фазометр
Иллюстрации
Реферат
Изобретение может быть использовано в составе различных радиоэлектронных систем в качестве датчика разности фаз. Цель изобретенияисключить мертвые зоны и обеспечить высокую помехоустойчивость как самого измерительного устройства, так и схемы индикации знака. Устройство содерясит входные блоки 1 и 2, ограничители 3 и 4, элемент 5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, формирователи 6 и 7 коротких импульсов,элементы 8-11 И, триггеры 12 и 13, элементы 14 и 15 совпадения, генератор 16 квантующих импульсов, счетчик 17, реверсивные счетчики 18 и 19, коммутатор 20, индикатор 21 и блок 22 управления. Преимуществом фазометра является построение схемы индикации, при котором в течение каждого полупериода исследуемого сигнала вырабатьшается однозначная информация как о знаке, так и о величине измеряемого фазового угла, притом не только в прямом, но и в инверсном (со сдвигом 180°) представлении. 1 ил. i м ю ел о 4 СО
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3720354/24-21 (22) 20.04.84 (46) 28.02.86. Бюл. У 8 (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им.50-летия
Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.Г.Трилис (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 980014, кл. G 01 R 25/00, 1980.
Цифровые методы измерения сдвига фаз/Под. ред. С.Ф.Корндорфа.
Новосибирск, Наука, 1979, с.239, рис.7.10. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОИЕТР (57) Изобретение может быть использовано в составе различных радиоэлектронных систем в качестве датчика разности фаз. Цель изобретенияисключить мертвые зоны и обеспечить
„.Я0„„1215049 A высокую помехоустойчивость как самого измерительного устройства, так и схемы индикации знака. Устройство содержит входные блоки 1 и 2, ограничители 3 и 4, элемент 5 ИСКЛЮЧАЮ111ЕЕ ИЛИ, формирователи 6 и 7 коротких импульсов, элементы 8-11 И, триггеры 12 и 13, элементы 14 и 15 совпадения, генератор 16 квантующнх импульсов, счетчик 17, реверсивные счетчики 18 и 19, коммутатор 20, индикатор 21 и блок 22 управления. Преимуществом фазометра является llo строение схемы индикации, при котором в течение каждого полупериода исследуемого сигнала вырабатывается однозначная информация как о знаке, так и о величине измеряемого фазового угла, притом не только в прямом, но и в инверсном (со сдвигом 180 )представлении. 1 ил.
l 215049 2
Изобретение относится к цифровым фазометрам, работающим по принципу перекрытия, и может быть использовано как при создании фазометра широкого применения, так и в соста-! ве различных радиоэлектронных систем в качестве датчика разности фаз.
Цель изобретения — создание цифР рового фазометра с перекрытием, в
I котором исключены мертвые зоны и обеспечена высокая помехоустойчивость как самого измерительного устройства, так и схемы индикации знака.
На чертеже изображена схема фазометра.
Фазометр содержит входные блоки 1 и 2, ограничители 3 и 4, элемент 5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, формирователи 6 и 7 коротких импульсов, четыре элемента И 8-11, триггеры 12 и 13, элементы 14 и 15 совпадения, генератор 16 квантующих импульсов, счетчик 17, реверсивные счетчики 18 и 19, коммутатор 20, индикатор 21 и блок 22 управления.
Фаэометр работает следующим образом.
Полученные во входных блоках 1 и 2 и ограниченные в ограничителях
3 и 4 сигналы, между которыми требуется измерить разность фаэ (фазовый угол), подаются на входы элемента
ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5, а также на входы, соответствующих формирователей 6 и 7 коротких импульсов. Сигналы в виде импульсов, длительность которых
I пропорциональна измеряемому углу, появляются на прямом выходе элемента 5 только тогда, когда полярности
1 импульсов на его входах противоположны, на инверсном выходе элемента 5 при этом получается соответственно инвертированный сигнал. Эти сигналы поступают на входы соотве.:ствующих элементов 14 и 15 совпадения, где они квантуются по длительности сигналами генератора 16 квантующих импульсов, результирующие пачки квантующих импульсов подаются на счетные входы соответствующих реверсивных счетчиков 18 и 19.
Рассмотрим работу реверсивного счетчика 18.
Импульсы, вырабатываемые формирователями 6 и 7 коротких импульсов в моменты переходов через нуль напряжений на выходах ограничителей
t0
l5
3 и 4, проходят через элементы И 8 и 9 только при наличии в этот момент квантуемого сигнала на прямом выходе элемента 5. Это условие выполняется всегда только для одного из элементов И 8 или 9, так что на триггер 12 знака поступает один короткий импульс в каждом полупериоде исследуемого сигнала. Этот импульс всегда совпадает с началом квангуемого интервала и поступает либо на первый., либо на второй вход триггера 12 знака, соответственно
1 наку измеряемого угла. Таким образом, режим работы реверсивного счетчика 18 {суммирование или вычитание) устанавливается нли подтверждается в каждом полупериоде, причем одновременно с началом счета. Такой режим обеспечивает наилучшее усреднение фазового шума.
Однако возможны грубые ошибки усреднения при измерении углов, близких к 180, Действительно, из-за шумовых флуктуаций знак угла в течение измерительного времени может многократно меняться, так что реверсивный счетчик покажет сумму, близкую к нулю, Для исключения такого рода ошибок служит "инверсный" канал, содержащий элементы 10 и ll, триггер 13 знака и. реверсивный счетчик 19. Работа этой части устройства аналогична описанной, с той разницей, что здесь квантуются импульсы с инверсного выхода элемента 5, поэтому результат счета в реверсивном счетчике 19 соответствует ие измеряемому углу, а его отличию от угла 180
Из этого следует, что к результату счета за измерительное время необходимо прибавлять 180, поэтому о сброс реверсивного счетчика 19 в конце измерительного времени производится не в нуль, а в состояние, соответствующее 180 о
Обеспечивая наилучшее усреднение шумов при измерении углов, о близких к 180, реверсивный счетчик
19 может давать грубые ошибки при измерении в области нуля (аналогично реверсивному счетчику 18 в области
)80 ) . Поэтому коммутатор 20 обеспечивает перепись в индикатор 21 с того реверсивного счетчика, который оказался дальше от зоны ошибок. °
Таким является реверсивный счетчик
1215049
I
50
18 при измерении углов, по абсолюто ной величине не превышающих 90, и реверсивный счетчик 19 при измерении о о углов от +90 до +270 . Для управления коммутатором 20 служит счетчик
17 с объемом памяти, соответствующим о
90 без учета знака. Если измеряемый угол по абсолютной величине не о превышает 90, то по окончании измерительного времени производится перепись результата счета реверсивного счетчика 18 в регистр индикатора 21.
В противном случае на выходе счетчи- 1 ка 17 появляется импульс переполнения, коммутатор 20 изменяет свое состояние, и в регистр индикатора
21 переносится результат счета реверсивного счетчика 19.
Блок 22 управления вырабатывает импульсы, период которых равен измерительному времени. Каждый такой импульс с первого выхода подается на входы "Сброс" счетчиков 17 — 19 и коммутатора 20,а .с второго выхода, с небольшим опережением (порядка полупериода квантующих импульсов) — на вход "Перепись" индикатора 21 Таким образом, каждый раз в конце измерительного времени в регистр индикатора 21 переносится информация с одного из реверсивных счетчиков 18 и 19, после чего сразу же счетчики 1 7 и 18 сбрасываются в нуль, счетчик 19 — в состояние, соответствующее 180 о одновременно устанавливается (или подтверждается ) нулевое состояние коммутатора 20, соответствующее переписи с реверсивного счетчика 18.
Таким образом, предлагаемый фазометр позволяет измерять фазовые углы в полном диапазоне возможных зна чений (0-360 ) без мертвых зон и без явлений неустойчивости, при этом он обладает высокой помехоустойчивостью и обеспечивает наилучшее усреднение фазовых шумов при максимальном значении этих шумов вплоть до 90
Кроме того, при построении схемы индикации знака (два формирователя коротких импульсов, четыре элемента И и два триггера знака) в течение каждого полупериода исследуемого сигнала вырабатывается однозначная информация как о знаке, так и о величине измеряемого фазового угла, притом не только в прямом, но и в инверсном (co сдвигом 180 ) представлении. изобретения
Формула
Цифровой фазометр, содержащий два канала, состоящих из последовательно соединенных входного блока и ограничителя на выходе каждого as каналов, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два формнрователя коротких импульсов, первый триггер знака, два элемента совпадения, подключенные первыми входами соответственно к прямому и инверсному выходам элемента
ИСКЛЮЧА16ЦЕЕ ИЛИ, а вторыми входами — к генератору квантующих импульсов, счетчик, блок управления и индикатор, причем выходы ограничителей подключены к соответствующим входам элемента ИСКЛЮЧА10ЩЕЕ ИЛИ и к входам соответствующих формирователей коротких импульсов,. о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью исключения мертвых зон и повышения помехоустойчивости, в него введены четыре элемента И, второй триггер знака, два реверсивных счетчика и коммутатор, причем выход первого формирователя коротких импульсов подключен к объединенным первым входам первого и третьего элементов И, выход второго формирователя коротких импульсов подключен к объединенным первым входам второго и четвертого элементов И, вторые входы первого и второго элементов И объединены и подключены к прямому выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы четвертого и третьего элементов И объединены н подключены к инверсному выходу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы первого и второго элементов И подключены к соответствующим входам первого триггера знака, выход которого соединен с уп-! равляющим входом первого реверсивного счетчика, выходы третьего и четвертого элементов И подключены к соответствующим входам второго триггера знака, выход которого соединен с управляющим входом второго реверсивного счетчика, выход первого элемента совпадения подключен к счетному вхо"
55 .ду первого реверсивного счетчика и к входу счетчика, выход второго элемента совпадения подключен к счетному входу второго реверсивного
1215049
Составитель Н.Агеева
Редактор Е.Копча Техред 3.Палий Корректор С.Шекмар
Заказ 903/53 Тираж 730 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5
Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 счетчика, входы "Сброс" всех счетчиков и коммутатора объединены и подключены к первому выходу блока управления, второй выход которого соединен с входом "Перепись" индикатора, выходь1 реверсивных счетчиков соединены с соответствующимивходами коммутато ра управляющий вход которого подключен к выходу счетчика, а выход — к входу индикатора, а Формирователи коротких импульсов выполнены по двухполупери одной схеме преобразования.