Способ измерения сдвига фаз

Способ измерения сдвига фаз

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может.быть использовано для измерения сдвига фаз эашумленных электрических сигналов в широком диапазоне частот. Цель изобретеИия - повышение точности измерения. Устройство, реализующее способ, содержит ограничители I и 2 сигнала, фазосдвигающий блок 3, элементы 4 и 5 ИСКЛЮЧАЩЕЕ ИЛИ, перемножители 6 и 7, преобразователи 8 и 9 интервал времени - код, генератор 10 последовательности импульсов, вычислитель 11 сдвига фаз и блок 12 регистрации . Введением операции инвертирования измеряемого либо опорных сигналов в течение половины времени измерения с последующим вычитанием результатов накопления устраняется систематическая погрешность измерения сдвига фаз, которая достигает больших значений при низких отношениях сигнал/шум, а также при широкой полосе частот шума или при высокой частоте сигнала. 1 э.п. ф-лы, 2 ил. а (Л N0 СО со О5 INU QD

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G Ol К 25/00

Г

1т

1 фъ

1 юг

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11ъ!1!1,1 | |.вУ.

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3828254/24-21 (22) 24.12.84 (46} 23,06.86. Бюл. 11| 23 (7l) Научно-производственное объедиlt нение "Сибцветметавтоматика (72) З.Я.Биншток, Ю.Ф.Ворожейкин и П.А.Лопардин. (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 412565, кл. G Ol К 25/00, 1973. ,Авторское свидетельство СССР .

11 928247, кл. G 01 R 25/00, 1981, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ (57) Изобретение может быть использовано для измерения сдвига фаз зашумленных электрических сигналов в широком диапазоне частот. Цель изобретения — повьппение точности измерения, „.SU 1239629 А 1

Устройство, реализующее способ, со-держит ограничители l и 2 сигнала, фазосдвигающий блок 3, элементы 4 и 5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, перемножители

6 и 7, преобразователи 8 и 9 интервал времени — код, генератор 10 последовательности импульсов, вычислитель 11 сдвига фаз и блок 12 регистрации. Введением операции инвертирования измеряемого либо опорных сигналов в течение половины времени измерения с последующим вычитанием результатов накопления устраняется систематическая погрешность измерения сдвига фаз, которая достигает больших значений при низких отношениях сигнал/шум, а также при широкой полосе частот шума или при высокой частоте сигнала. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

1239629

Изобретение относится к Радиоизмерительной технике и может быть ис пользовано для измерения сдвига фаз зашумленных электрических сигналов в широксм диапазоне. частот.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности .преобразования исключением влияния квадратурных перемножителей.

На фиг. 1 дана структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — временные диаграммы управляющих сигналов, формируемых генератором последовательностей импульсов.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит первый 1 и второй 2 ограничители сигнала, фазосдвигающий блок 3, первый 4 и второй 5 элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый 6 и второй 7 перемножители, первый 8 и второй 9 преобразователи интервал времени — код генератор 10 последовательностей импульсов, вычислитель 11 сдвига фаз и блок 12 регистрации, причем выход ограничителя

1 соединен с первым входом первого перемножителя 6, выход ограничителя

2 соединен с входом фазосдвигающего блока 3 и первым входом первого элемента 4 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, вторые входы элементов 4 и 5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ присоединены к первому выходу генератора .10 последовательностей импульсон, выходы пед>ного 4 и второго

5 элементов ИСКЛIОЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединень. с вторыми входами первого 6 и второго 7 перемножителей, выходы которых соединены с первыми входами первого 8 .и второго 9 преобразователей интервал нремени — код, к вторым входам преобразователей 8 и 9 присое динен второй выход генератора 10 последовательностей импульсов, к третьим входам преобразователей 8 и 9 присоединен третий выход генератора 10, четвертый выход генератора

l0 соединен с первым входом вычислителя 11 сдвига фаз, второй и третий входы которого соединены с ныходами преобразователей 8 и 9 интервал времени — код, выход вычислителя Il соединен с входом блока lI2 регистрации, Способ осуществляется следующим образом.

Измеряемый сигнал подают на вход первого ограничителя I, с выхода ко!

5 .го выхода генератора 10 последовательностей импульсов (фиг.2, эпю45

«1| 5 торого подают на первый вход первого перемножителя 6. Опорный сигнал пс цают на вход нторого ограничителя 2, с выхода которого подают на первый вход первого элемента 4 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ и на вход фазосдвигающего блока 3, которым сдвигают фазу опорного сигнала на 1!/2, формируют вторую, ортогональную состанляющую опорного сигнала, ортогональный опорный сигнал подают на первый вход второго элемента 5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ HJIH.

На вторые входы элементов 4 и 5 подают управляющий сигнал с первора 14). Этот сигнал равен логическому "0" в первую половину времени измерения и логической 1 во вторую половику. Элементы 4 и 5 ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ используют в качестве управляемых инверторов, т.е. в первую половину времени, когда сигнал на втором входе равен "0, сигнал на выходе совпадает с сигналом на первом входе, а во вторую половину времени, когда сигнал на втором входе равен "1",, сигнал на выходе представляет собой инвертированный сигнал первого входа. В результате с элементов 4 и 5 на вторые входы неремножителей 6 и 7 подают в первую половину времени измерения прямые квадратурные составляющие опорного сигнала, а во вторую половину времени — инверсные.

Преобразователями 8 и 9 интервал времени — код накапливают результаты перемножения отдельно за каждую половину времени и в виде кода передают в вычислитель 11 сдвига фаз.

На преобразователи 8 и 9 подают два управляк>щих сигнала с генератора !О,, с второго и третьего выходов °

Сигнал "Накопление" (фиг.2, эпюра 13) состоит из двух равных интервалов длительностью Тд м./2, разделенных интервалом длительностью

Тскя . + Тсчит где Teer — время, достаточное для установки в нулевое состояние преобразователей

8и9;

Тсчнт — время, достаточное для считывания результатов накопления вычислителем II.

Во время действия сигнала "Накопление" преобразователями 8 и 9 ин25

T д м /2 (kq со s f + n дГ1) °

За вторую половину времени измерения, когда либо сигнал, либо опоры проинвертированы

ЗО

3 Тц м/2 (-kq s in P + n d Lq);

?, Тд я/2 (-kq cos f + и hler) .

Составляющая, обусловленная перемножением измеряемого и опорного сигналов, меняет знак, а составляющая, обусловленная разностью задержек фронтов, остается без изменения.

Отсюда следует, что

I3 = КЧТму $1пyl

kq T ><. созф, 1 !

1 где I°

? — I — результаты накопления в двух 45 каналах; — отношение сигHGJI/Шум; з 12396 тервал времени — код накапливаются результаты перемножения .

Сигнал "Сброс" (фиг.2, эпюра 16), состоит из двух равных импульсов длительностью Т я появляющихся перед сигналом Накопление . Во время действия сигнала "Сброс" преобразователя 8 и 9 устанавливают в начальное состояние.

Вычислитель ll сдвига фаз считывает результаты накопления с преобразо- вателей 8 и 9 во время действия управляющего сигнала Считывание", формируемого генератором 10 (фиг.2, эпюра 15). Сигнал состоит из двух

15 импульсов длительностью Тс ит, следующих после сигнала "Накопление" °

В результате накопления получаются следующие величины.

За первую половину времени измерения, когда не инвертируются ни

20 измеряемый сигнал, ни опорные

Тц д /2 (kq sin ф + и h L4);

29 4

1 — искомый фазовый сдвиг; к — коэффициент пропорциональности, зависящий от и равный приб— лиженно 0 5 при q (< 1.

После второго импульса Считывание" вычислителем ll вычисляют сдвиг фаз по формуле

Тл — I5

f = arctg — —---Tr. 4 и передают результат в блок 12 регистрации, Благодаря введению операции инвертирования измеряемого либо опорных сигналов втечение половины времени измерения с последующим вычитанием результатов накопления устраняется систематическая погрешность измерения сдвига фаз, которая достигает больших значений при низких отношениях сигнал/шум, а также при широкой полосе частот шума или при высокой частоте сигнала.

Формула изобретения

1. Способ измерения сдвига фаз, заключающийся в том, что измеряемый сигнал ограничивают, перемножают с ограниченными квадратурными составляющими опорного сигнала, накапливают результаты перемножения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности, инвертируют измеряемый сигнал в течение первой половины времени измерения, вычитают попарно результаты накопления за первую и вторую половины времени. измерения и затем вычисляют фазовый сдвиг по отношению полученных раз— ностей.

2. Способ по п.l, о т л н ч а юшийся тем, что инвертируют квадратурные составляющие опорного сигнала °

1?39629

7сдр

Корректор E ° Pîøêî

Тираж 728

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое прецприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

Редактор Л.Гратилло

Заказ 3391/45

Составитель В Шубин

Техред M.Õoäàíè÷