Амплифазометр с дискретной ортогональной обработкой сигнала

Амплифазометр с дискретной ортогональной обработкой сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиотехнике и измерительной технике и может быть использовано при измерениях амплитуды и фазы сигнала. Цель .изобретения заключается в повышении точности и быстродействия измерения амплитуды и фазы сигналов. Для этого введены блок 2 аналоговых делителей .напряжения, блок 3 коммутаторов, аналofo-дифpoвoй преобразователь 5 и счетчики импульсов 12 и 13. Увеличение точности и быстродействия измерений удается добиться за счет иэме нения порядка следования операций и соответствующего сокращения длительности операции перемножения. В предлагаемом устройстве эта операция осуществляется в аналоговой форме в блоке 2 аналоговых делителей напряжения, т.е. производится перемножение выборки входного сигнала н значения опорных функций, которые используются при измерении ортогональных составляющих входного сигнала. После операции аналогового перемножения осуществляется аналого-цифровое преобразование и суммирование полученных результатов с целью получения (вычисления) амплитуды и фазы входного сигнала по полученным в сумматорах 6 и 7 ортогональных составляющих входного сигнала . За счет увеличения быстродействия удается также расширить частотный диапазон входных сигналов, обрабатываемых амплифазометром. Кроме того, амплифазометр содержит стробоскопи ческий преобразователь Г, аналогоцифровой преобразователь 4, суммато ры 6 и 7, вычислительный 6jjOK 8, ум ножитель 9 частоты, делитель 10 частоты и формирователь 11 стробирующих импульсов. 2 ил. (Л Од СП ОР

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

6513 А1 (51)4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КбМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4157743/24-21 (22) 08,12.86 (46).30.06.88. Бюл. У 24 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (72) Г.П.Белаш (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 490039, кл.G 01 R 25/00, 1975.

Чмых М.К. Метод расширения частотного диапазона измерителей фазы с дискретной ортогональной обработкой;

Измерительная техника. 1981, У 1, с.40-42. (54) АМПЛИФАЗОМЕТР. С ДИСКРЕТНОЙ ОР. ТОГОНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиотехнике и измерительной технике иможет быть использовано при измерениях амплитуды и фазы сигнала. Цель .изобретения заключается в повышении точности и быстродействия измерения амплитуды и фазы сигналов. Для этого введены блок 2 аналоговых делителей напряжения, блок 3 коммутаторов, аналого-цифровой преобразователь 5 и счетчики импульсов 12 и 13. Увеличение точности и быстродействия измерений удается добиться за счет изме нения порядка следования операций и соответствующего сокращения длительности операции перемножения. В предлагаемом устройстве зта операция осуществляется в аналоговой форме в блоке 2 аналоговых делителей напряжения, т.е. производится перемножение выборки входного сигнала на значения опорных функций, которые используются при измерении ортогональных составляющих входного сигнала. После операции аналогового перемножения осуществляется аналого-цифровое преобразование и суммирование полученных результатов с целью получения (вычисления) I амплитуды и фазы входного сигнала по полученным в сумматорах 6 и 7 ортогональных составляющих входного сигнала. 3а счет увеличения быстродействия удается также расширить частотный диапазон входных сигналов, обрабатываемых амплифазометром. Кроме того, > я амплифазометр содержит стробоскопи фь ческий преобразователь 1, аналогоцифровой преобразователь 4, суммато" ф ры 6 и 7, вычислительный блок 8, ум .{ д ножитель 9 частоты, делитель 10 час тоты и формирователь 11 стробирующих. © импульсов. 2 ил.

1406513

Изобретение относится к радиотехнике и измерительной технике и может быть использовано при измерениях амплитуды и фазы сигналов.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения амп литуды и фазы сигнала за счет изменения порядка следования операций и соответствующего сокращения длителвнос"10

: ти операции перемножения.

Нв фиг.l изображена схема предлагаемого амплифазометра; на фиг.2— временные диаграммы работы отдельных блоков амплифазометра. 15

Амплифаэометр содержит стробоскопический преобразователь 1, блок 2 аналоговых делителей напряжения, блок 3 коммутаторов, первый 4 и второй 5 аналого-цифровые преобразовате-20 ли (АЦП), первый 6 и второй 7 накапливающие сумматоры, вычислительный блок 8, умножитель 9 частоты, дели. тель 10 частоты, формирователь 11

1 стробирующих импульсов, первый 12 и 25 ,второй 13 счетчики импульсов.

Амплифаэометр содержит последова- . тельно соединенные умножитель 9 часто,ты делитель 10 частоты и, формирователь 11, первый выход кото рого соединен со стробируемым входом

:,первого аналого-цифрового преобразователя 4 и первым входом стробоскопи ческого преобразователя 1, второй !

Вход KOTopoI о является измеритюльНым !

@ходом амплифаэометра, выходы перво го 6 и второго 7 сумматоров соедине иы соответственно с первыми и вторыйи цифровыми входами блока 8, цифровые выходы которого являются выходами40

Ьмплифазометра, вход умножителя 9 является входом опорного сигнала амплифазометра,, выходы первого счетчиka J2 импульсов подключены к управля-. ющим входам блока 3, первый и второй 45

ФЫходы которого подключены к измерительным входам соответственно первого АЦП 4 и второго АЦП 5, выходы которых соединены с цифровыми входами

,оответственно aepaoro 6 и второго 7

Сумивторов выход преобразователя 2

Соединен с входом блока 2, выходы ко1орога лодключены к аналоговым вхо 1ам блока 3, первый выход формироваfears ll подключен к тактовому входу цервого счетчика 3 2 и стробируемому (,55 входу второго АЦП 5, входы установки

Муля первого счетчика 12, второго сЧетчика 13, блока 8, первого сумматора 6 и второго сумматора 7 обьединены и являются входом установки амплифазометра в исходное состояние, второй выход формирователя JJ подключен к тактовому входу..второго счетчи" ка 13 и стробируемым входам первого 6 и второго 7 сумматоров, выход второго счетчика J3 соединен с входом запуска вряислительного блока 8, Амплифаэометр работает следующим образом.

Опорный сигнал поступает на умножитель 9, который формирует прямоугольные импульсы с частотой f pF (где-р — целое число; F — - частоте входного сигнала). Импульсы с выхода умножителя 9 поступают на делитель J0 с инзменяемым коэффициентом k деления, где k y — целое число. Импульсы с выхода делителя 10 управляют работой формирователя ll. По переднему фронту импульсов с делителя 10 на первом выходе формирователя ll появляются импульсы, которые поступают на стробируемые входы АЦП 4 и 5 и на первый вход преобразователя 1. По заднему фронту импульсов с делителя 10 на втором входе. формирователя .11 формируются импульсы, которые поступают на тактовый вход счетчика 12 и нв стробируемые входы сумматоров 6 и 7. Цикл из- . мерения амплитуды и фазы начинается с приходом внешнего импульса нв вход установки амплифазометрв в исходное состояние. По этому сигналу сумматоры 6 и 7, счетчики 12 и 13 и блок 8 устанавливаются в исходное состояние. По сигналу с формирователя 11 преобразователь 1 запоминает значение входного сигнала S(t), которое поступает нв вход блока 2, а с его выходов.преобразованные значения амплитуды входного сигнала поступают на блок 3, работой которого управляет счетчик 12,при" чем это управление осуществляется таким образом, что на измерительные входы АЦП 4 и 5 поступают соответственно значения

S(kit) .U,„,(kit); и

S (1 4") U one(kit) 1 где k — номер. выборки входного сигнала;

S(kate) — значение амплитуды

k-й выборки

U.,(kit)= — текущее значение

"- здп(2ВТМ) первой (опорной синус ной) функции;, 1406513

Uolte(kit) - текущее значение

cos (2tFTk) второй (косинусной) опорной функции;

Т 1/Е - интервал дискретиэа5 ции сигнала во вре" мени.

Таким образом, в блоке 2 производится перемножение аналогового вход" .ного сигнала $() на значения первой ц) и второй опорных функций. Поскольку значения опорных функций по модулю всегда меньше или равны единице, то такое перемножение легко осуществляется посредством деления входного сиг- 15 нала в блоке 2. При этом коэффициенты деления делителей, входящих в блок 2, подбираются в соответствии со значениями опорных функций в определенные выбранные моменты времени. 20

Моменты стробоскопического преобразования соответствуют дискретным значениям фазы опорного сигнала, изменяющимся на ag,= 2У/р, т,е. выборки: входного сигнала производятся с интер-25 валом дискретизации Dt Т/р.

Далее осуществляется процесс аналого-цифрового преобразования этих перемноженных значений в цифровые коды, поступающие с АЦП 4 и 5 соответ- 30 ственно на цифровые входы сумматоров 6 и 7. При поступлении стробирующего импульса на стробируемые вхо" ды в них производится суммирование входных кодов с кодами, накопленны" ми на предыдущих тактах работы на капливающих сумматоров (на первом такте работы, т,е, после установки в исходное состояние, — в них отсутствует информация). На следующем так- 40 те работы формирователь I) опять фор. мирует необходимые стробирующие импульсы и процесс аналого-цифрового преобразования преобразованных блоком 2 входных напряжений повторяется, 45 а на накапливающие сумматоры 6 и 7 поступает новая цифровая информация, которая суммируется с накопленными кодами, После ш тактов работы, т.е. после того, как амплифазометр npoas- 50 ведет обработку ш выборок входного сигнала, блок 8 по команде со счетчика 13 произведет вычисление амплитуды и фазы входного сигнала. На выходе блока 8 можно получить цифровые значения измеренных ампдитуды и фазы, Поскольку при прочих равных усло. ° виях быстродействие при измерениях предлагаемым амплифазометром возрастает в п раз, то на входных сигналах удается взять в и раз больше выборок, чем в прототипе, Такое увеличение числа выборок входного сигнала позволяет существенно сократить погрешность измерения амплитуды и фазы.

Формула и э о б р е т е н и я

Амплифазометр с дискретной ортогональной обработкой сигнала, содержащий последовательно соединенные умно." житель частоты, делитель частоты и формирователь стробирующих импульсов, первый выход, которого соединен со . стробнруемым входом первого аналогоцифрового преобразователя и первым входом стробоскопического преобразователя, второй вход которого является измерительным входом амплифазометра, выходы первого и второго накапливающих сумматоров соединены соответст венно с первыми и вторыми цифровыми входами вычислительного блока, цифровые выходы которого являются выхо" дами амплифазометра, вход умножителя частоты является входом опорного сиг" нала амплифаэометра, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности измерения амплитуды н фазы за счет изменения порядка следования операций и соответствующего сокращения длительности операции перемножения, в него введены блок аналоговых делителей напряжения, блок коммутаторов, второй аналого-цифровой преобразователь,первый и второй счетчики импульсов, вы-" ходы первого счетчика импульсов подключены к управляющим входам блока коммутаторов, первый и второй выхо ды которого подключены к измерительным входам соответственно первого и второго аналого-цифрового преобразователей, выходы которых соединены с цифровыми входами соответственно первого и второго накапливающих сумматоров, выход стробоскопического пре-. образователя соединен с входом блока аналоговых делителей напряжения,выходы которого подключены к аналого", вым входам блока коммутаторов, первый выход формирователя стробирующих импульсов подключен к тактовому входу первого счетчика импульсов и стробируемому входу второго аналого-цифрового преобразователя, входы уста ковки нуля первого и второго счетчи140651

5 ков импульсов, вычислительного блока, : первого и второго накапливающих сумйаторов обьединены и являются входом установки амплифазометра в исходное состояние, второй выход фор5 .мирователя стробирующих импульсов ,1

Мю® дх. AflC2 дх. AflCD

Baix. ю ыф п

ZОид » le

Фиг. Z

Составитель Старостина

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Бутяга

Редактор А. Ревин

« ° ° Р««Л««<

Заказ 3188/41

Тираж 772

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений .и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 дьи.Rl FEE . дых..d4

ОЫХ. иМРе подключен к тактовому входу BToporo счетчика импульсов и стробируемым входам первого и второго накапливаю" щих сумматоров, выход второго счетчика импульсов соединен с входом saпуска вычислительного блока,