Цифровой фазометр

Цифровой фазометр

Реферат

 

Изобретение относится к импульсной и радиоизмерительной технике и может быть использовано в разработке и построении цифровых фазометров, предназначенных для измерений сдвига фаз гармонических сигналов на высоких частотах. Цель изобретения - повышение точности сдвига фаз. Устройство содержит преобразователи 1,2 входного сигнала, D-триггеры 3,4, преобразователь фаза - интервал времени, блок 10 квантования, счетно - регистрирующий блок 11, генератор 12 импульсов, элемент И 13, элемент 14 задержки; счетчик 15 времени измерения, блок 16 синхронизации, а счетно - регистрирующий блок 11 выполнен в виде формирователя коротких импульсов, счетчика кода фазы, регистра индикации и индикатора. Введение в устройство последовательных регистров 5,6 сдвига, мультиплексоров 7,8 и буферных регистров 17,18 позволяет фазу сигналов на входах преобразователя 9 фаза - интервалы времени изменяться в процессе измерения относительно входных сигналов устройства, за счет чего результат отсчета фазового сдвига содержит усредненное значение основной погрешности измерения. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной и радиоизмерительной технике и может быть использовано в разработке и построении цифровых фазометров, предназначенных для измерений сдвига фаз гармонических сигналов на высоких частотах. Цель изобретения повышение точности измерения сдвига фаз. На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 вариант реализации счетно-регистрирующего блока. Цифровой фазометр (фиг. 1) содержит в обоих каналах последовательно соединенные преобразователи 1 и 2 входного сигнала, D-тригерры 3 и 4, последовательные регистры 5 и 6 сдвига, мультиплексоры 7 и 8, подключенные к входам преобразователя 9 фаза-интервалы времени, с которым последовательно соединены блок 10 квантования и счетно-регистрирующий блок 11, генератор 12 импульсов, подключенный к входам синхронизации D-триггеров 3 и 4, к тактовым входам последовательных регистров 5 и 6 сдвига, элемент И 13, второй вход которого подсоединен к генератору 12, а выход через элемент 14 задержки к входу блока 10 квантования, счетчик 15 времени измерения, вход которого соединен с выходом элемента И 13, блок 16 синхронизации, первый вход которого соединен с выходом счетчика 15 времени измерения, второй вход с выходом счетно-регистрирующего блока 11, а выход с первым входом элемента И 13 и вторым входом счетно-регистрирующего блока 11, буферные регистры 17 и 18, входы синхронизации которых подсоединены к выходам мультиплексоров 7 и 8, выходы к их адресным входам, а вторые входы буферных регистров 17 и 18 объединены и подсоединены к второму выходу счетчика 15 времени измерения. Счетно-регистрирующий блок 11 (фиг. 2) содержит последовательно соединенные формирователь 19 коротких импульсов, счетчик 20 кода фазы, регистр 21 индикации, индикатор 22, причем первый вход счетчика 20 кода фазы является первым входом (а) блока 11, вход формирователя 19 коротких импульсов и второй вход регистра 21 индикации (b) его вторым входом, а выход формирователя 19 коротких импульсов (с) является выходом счетно-регистрирующего блока 11. Устройство, изображенное на фиг. 1, работает следующим образом. Входные гармонические сигналы, преобразованные преобразователями 1 и 2 входных сигналов в прямоугольные импульсы со стандартными логическими уровнями, поступают на D-входы D-триггеров 3 и 4, где осуществляется привязка их фронтов и срезов к последовательности счетных импульсов генератора 12 импульсов, имеющих частоту f_кв, поступающих на входы синхронизации D-триггеров 3 и 4. Сигналы с выходов D-триггеров 3 и 4 поступают на информационные входы последовательных регистров 5 и 6 сдвига. На тактовые входы последовательных регистров 5 и 6 сдвига поступают счетные импульсы генератора 12. Таким образом, на выходах разрядов последовательных регистров 5 и 6 сдвига имеют место измеряемые сигналы, задержанные относительно сигнала на информационном входе на время, кратное периоду счетных импульсов t= n ,где n номер разряда. В процессе времени измерения с помощью мультиплексоров 7 и 8 осуществляется поочередное подключение разрядов последовательных регистров 5 и 6 сдвига на вход преобразователя 9 фаза интервалы времени. Номера подключенных разрядов определяются состоянием счетчика 15 времени измерения. Для исключения ложных импульсов при переключении мультиплексора 7 и 8 смена кодов на их адресных входах осуществляется через буферные регистры 17 и 18 под действием собственных выходных сигналов. Преобразователь 9 фаза интервалы времени формирует импульсы, длительность которых пропорциональна фазовому сдвигу входных сигналов. В блоке 10 квантования производится их квантование задержанной с помощью элемента 14 задержки последовательностью счетных импульсов. Время задержки этого элемента выбирается так, чтобы не было наложения счетных импульсов на фронты и срезы квантуемых интервалов. Импульс времени измерения формируется блоком 16 синхронизации и управляет прохождением счетных импульсов через элемент И 13 (совпадений). По окончании этого импульса, вызванного переполнением счетчика 15 времени измерения, осуществляется запись информации, накопленной счетчиком 20 кода фазы (фиг. 2) в регистр 21 индикации и запуск формирователя 19 коротких импульсов, который осуществляет сброс счетчика 20 кода фазы и пуск блока 16 синхронизации. Преобразователь 9 фазы в интервалы времени, а также блок 10 квантования и счетчик 20 кода фазы являются источниками синхронных с входным сигналом помех на формирователе входных сигналов, что приводит к паразитной межканальной взаимосвязи, проявляющейся как составляющая основной погрешности измерения. Величина этой погрешности при фиксированных сигналах на входах преобразователя на высоких частотах достигает значений единиц градусов. Преимущество цифрового фазометра по сравнению с прототипом заключается в том, что фаза сигналов на входах преобразователя 9 фаза интервалы времени изменяется в процессе измерения относительно входных сигналов устройства. За счет этого результат отсчета фазового сдвига содержит усредненное значение указанной погрешности. Эффективность метода уменьшения погрешности зависит от соотношения периода входного сигнала и величины максимальной задержки сигнала на старшем разряде последовательных регистров 5 и 6 сдвига. При кратном соотношении указанная погрешность исключается полностью. При отсутствии кратности она уменьшается минимум в раз, где N общее число разрядов последовательного регистра сдвига 5(6).

Формула изобретения

ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР, содержащий в обоих каналах преобразователи входного сигнала, выходы которых соединены с D-входами D-триггеров, подключенных входами синхронизации к генератору импульсов, блок синхронизации, подключенный входом к выходу счетчика времени измерения, а выходом - к входу элемента И, который соединен вторым входом с генератором импульсов, а выходом - с входом счетчика времени измерения и через элемент задержки - с блоком квантования, вход которого подключен к выходам преобразователя фаза-интервалы времени, а выход - к входу счетно-регистрирующего блока, к второму входу которого подключен выход блока синхронизации, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фаз, в каждый канал введены последовательные регистры сдвига, мультиплексоры и буферные регистры, выходы которых соединены с адресными входами мультиплексоров, подсоединенных вторыми входами к выходам последовательных регистров сдвига, информационные входы которых подсоединены к выходам D-триггеров, а тактовые входы - к генератору импульсов, выходы мультиплексоров соединены с входами преобразователя фаза-интервалы времени и с входами буферных регистров, вторые входы которых объединены и подключены к вторым выходам счетчика времени измерения, при этом выход счетно-регистрирующего блока подсоединен к второму входу блока синхронизации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 04.05.1997

Номер и год публикации бюллетеня: 6-2002

Извещение опубликовано: 27.02.2002