Устройство для измерения разности фаз разноимпульсов

Устройство для измерения разности фаз разноимпульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Завалено 141 276 (21) 2429006/18-21 с присоединением ааввки Ио— (23) Приоритет

Опубликовано 25.0979 Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 28.09.79

Союз Советских

Социалистических

Республик 1687574 (5 )М. Кл.2

Н 03 К 5/00II

G 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР оо дмам нзобретеннй н открытнй (53) УДН 621.317. .77(088.8) (72) Авторы

ИЗО6 3ЕТЕНИЯ В . Ф. Отчалк о, Н. Н. Штарев и Н.A . Каратаева (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ

РА ДИОИМ ПУЛЬСОВ

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения разности фаэ радиосигналов в фазовых системах .

Известен фаэомер, содержащий ряд запоминающих устройств, на вход которых через ключи, управляемые сдви-. говым регистром, поступают. входные сигналы. Сдвиговый регистр управЛяется импульсами со специального генератора. Частота следования импульсов с генератора значительно больше частоты заполнения радиоимпульсов, что позволяет сделать требуемое количество выборок эа период заполнения и записать эти выборки в запоминающих устройствах. К генератору импульсов через делитель частоты подключен другой сдвиговый регистр, который управляет работой ключей, стоящих на выходе запоминающих устройств.

В результате считывания с запоминающих устройств выборок входных сигналов и их фильтрации создаются напряжения низкой частоты с разностью фаз, равной разности фаз высокочастотного заполнения радиоимпульсов. Эти напряжения подаются на низкочастотный фаэометр, который и регистрирует результат измерения.

Недостатками этого метода являются низкое быстродействие схемы, что. обусловлено переносом фазовых соотношений на низкую частоту, н большая сложность исполнения схем и узлов фазометра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения разности фаэ радиоимпульсов, содержащее два последовательно соединенных фазовых детектора и парафазных усилителя, входы фазовых детекторов соединены через фаэосдвигаюшие цепи.

Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие процесса измерения, что обусловлено переносом фазовых соотношений на низкую частоту, и возникновение ошибок, определяемых дополнительной обработкой сигналов с выходов фазовых детекторов и неидентичностью характеристик парафазных усилителей. Кроме того, это устройство может работать лишь при малой частоте.следования радиоимпульсов на входе, так как минимальное время между двумя последующими радиоимпульсами опре687574

60 деляется в основном временем измерения разности фаз напряжений с выходов резонансных усилителей. В связи с т«ем,- что частота этих напряжений мала, время измерения велико, необходимо ограничивать возможную 5 частоту следования радиоимпульсон снерху.

Цель изобретения — повышение быстродействия измерения фаз между высокочастотным заполнением коротких радиоимпульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемое устройство для измерения разности фаз радиоимпульсов, содержащее дна последовательно соединенных фазовых детектора и парафазных усилителя, причем входы фазовых детекторов соединены через фазосднигающие цепи, введены N каналов, к аждый и з которых состоит и з резистивного сумматора и элемента сравнения, при этом входы сумматоров подключены к выходам парафазных усилителей, а их выходы соединены с входами элементов сравнения соответственно.

С выходов элементон сравнения снимается значение кода, соответствующее измеряемой разности фаз. В связи с «ем, что обработка выходных сигналов фазовых детекторов произ- 30 водится параллельно во нсех каналах без преобразования на низкую частоту, быстродействие устройства велико к определяется н основном лишь применяемой элементной базой. 35

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройстна; на фиг. 2 — эпюры напр юкений, поясняющие его работу, Устройство содержит фазовые де- 40 текторы 1 и 2, фазосдвигающие цепи

3 и 4, парафазные усилители.5 и 6, элементы сравнения 7, 8 и 9, резис.тивные сумматоры 101 -10 состоящие из. резистОрОв Rg u Rg КОличестВО 45 каналов N, состоящих из резистинных сумматоров и элементов сравнения, определяется требуемой разрешающей способностью и равно

Ч, 50 где Ч ; дискрет и змерени я ..

ФЙ з оные детекторы 1 и 2, между, парами входов которых нключены 45-ые фазосдвигающие цепи 3 и 4, через парафазные усилители 5 и 6 соединены с соответствующими входами резистивных сумматоров 10 -10@ выходы которых, в свою очередь, подключены к входам элементов сравнения 7, 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Каждый из входных радиосигналов, разность фаз ф которых необходимо измеоить, подают на один из фазовых 65 детекторов непосредственно. а на другой фазовый дЕтектор чЕОЕз- 45 -ую о фазодвигающую цепь (3 либо 4) . В этом случае на выходах фазовых детекторов 1 и 2 получают видеосигнапы, амплитуда которых пропорциональна cos+ u sin CP. Парафазные усилители обеспечивают создание сигналов вида + cos g и > sin, поступающих затем на соответствующие входы резистинных сумматоров. Весовые коэффициенты резистивных сумматоров определяются требуемым дкскретом измерения и номером канала. Выходные напряжения сумматоров подаются на входы элементов сравнения. B качестве элементов сравнения могут быть использованы дифференциальные усилители с достаточным коэффициентом усиления. Практически эти пороговые устройства, выполняющие операцию сравнения. Порог срабатывания устанавливается в самих элементах сравнения.

Работа каналов поясняется приведенными на фиг. 2 эпюрами напряжения на выходах парафазных усилителей, резистивных сумматоров и элементов сравнения °

Пусть максимальное значение напряжения на выходах элементов сравнения имеет значение 1 кода, а минимальное напряжение — значение 0 кода.

Значение напряжения на выходе элемента сравнения какого-либо канала определяется в каждом конкретном случае величиной сигнала, снимаемого с выхода соответствующего резистинного сумматора. Этот сигнал равен

V =U,(+) U v - (R U (т)R +Và(ю)й, i+ г Рi+Rë если подать на сумматор сигналы

Ui +Sin и (3 (f) = — созф, то у R$in

Rg, можно добиться переброса элемента сравнения из состояния 0 в состояние 1 кода при определенном, наперед заданном, значении разности фаз ср входных сигналов. Обратный переброс схемы (из состояния 1 в состояние 0 кода) может произойти, как это видно из эпюр на фиг. 2, только при изменении входной разности фаз на 180, т.е. при „, =,+186

Выбирая величины сопротивлений резистивных сумматоров, можно заставить срабатывать элементы сравнения в каждом канале при наперед заданных значениях разности фаз, определяемых дискретом измерения и номером канала.

В нашем примере элемент сравнения в

1-ом канале должен срабатывать, т.е. перебрасываться из состояния 0 в

687574 состояние 1 кода, при значении измеряемой разности фаз где — дискрет измерения;

i=1,2,...,N — номер канала.

Добавка - в этом выражении опреЬ делена тем, что в примере реализации устрой ст ва точка н ачала от счета (нуль) расположена в середине дискрета. Значение 1 кода на выходе элемента сравнения i-orc канала существует при

<р; ((р ((щ + I 80 ).

В процессе измерения на выходах всех элементов сравнения создается кодовая комбинация, однозначно связанная с измеряемой разностью фаз. Иа приведенных эпюрах дискрет измерения выбран равным 22,5, а порог срабатыо вани я элементов сравн ени я равен нулю.

В этом случае первый канал срабатывает при

=33,75 и т.д. Как и в любых диск- 15 ретных системах, фазовая характеристикаа предл агаемого у строй ст ва имеет ступенчатый вид, т. е. изменению входной разности фаз в пределах дискрета соответствует только одно конк- 3Р ретное значение измеренной разности фаз . В нашем примере нулевому ди скрету соот ветст ву ет область входной разности фаз f от -11,25 до

+11, 25, т . е. точка 0 находится в середине дискрета. Если это нежелательно, то нулевую точку достаточно просто вывести на край дискрета.

Первому дискрету, т.е. f > =22,5 соответствует область входной разности фаз ср от 11,25 до 33, 75О и т.д.

Для того чтобы напряжение с выхода сумматора переходило через О, являюшийся порогом срабатывания эл ементов сравнения, необходимо подавать на сумматоры напряжения, противополож- 45 ные по знаку. Для соблюдения указанного условия, как это видно из эпюр, на резистивные сумматоры с 1 по

Z каналов, подаются, например, sing u

К

cosf, а на сумматоры с (— + 1) по N каналов, срабатывающих в диапазоне входной разности фаз ц7 от - до Г(, подаются сигналы -cosgй — sing. При этом положительному значению напряже- 55 ния на выходе сумматора соответствует значение 1 кода на выходе элемента сравнения, а отрицательному — значение О кода на выходе элемента пор р +

U д — величина порога срабатыванчя элемента сравнения, (предпочтительно выбирать равной среднему назначению напряжения с выхода парафазных усилителей); — разность фаз входных сигналов, при которой должен произойти переброс элемента сравнения в i-oM канале из состояния 0 в состояние 1 кода; где

Ug(+o) i

U (P,.) — напряжения, подаваемые на резистивный сумматор i-ого канала, На эпюрах, приведенных на фиг, 2, рассматриваются все возможные варианты состояний указанных схем для различных значений измеряемой разности фаэ в пределах 0-360 . B процессе измерения ср принимает одно конкретное значение, лежащее в укаэанных пределах. В этом .случае величина выходного напряжения элемента сравнения в каждом канале определяется сигналом, снимаемым с выхода резистивного сумматора этого канала, т.е. определяется данным значением (Р. Таким образом, на выходах всех элементов сравнения создается комбинация единичного кода, соответствующая измеряемой разности фаз. Этот код может обрабатываться непосредственно ЭВИ, работающей по заданному алгоритму, либо с помощью преобразователя может быть переведен в обычный двоичный или десятичный код.

Ниже в качестве примера приведены кодовые комбинации на выходе устройства для различных значений входной разности фаз. В предложенном примере реализации устройства дискрет измерения Ч 22,9©, тогда количество каналов N = — =8.

Ф

Можно составить следующую таблицу кода ° сравнения. Возможны и другие комбинации сигналов, подаваемых на резистивные сумматоры каналов.

В каждом конкретном случае. весовые коэффициенты (т.е. значения сопротивпения резисторов R, и ) резистивных сумматоров в канале определяются иэ выражения

687574

Таблица

-1l,2 5 11,25

1l 25-33,75

0 0 О 0 0 0 0 0 0

22,5 1 0 О 0 0 0 0 0

33,75-56,25 45 1 1 О О 0 0 0 0

178,25-191,25 180 1 1 -1 1 1 1 1 1

191,25-213,75

213, 75- 236,25

202,5 0

225 0

1 1

0 1 1 1

326,25-348,75 337,5 0 0 0 О О 0 0 1

Формула изобретения

Из таблицы видно, что каждому дискрету измерения соответствует только одна определенная кодовая комбинация.

Возможно получение порогового на". пряжения не в самом элементе сравнения, а непосредственно из выходных напряжений парафазных усилителей. Предлагаемое устройство может работать как в случае подачи на его входы пбследовательности коротких радиоимцульсов с доетаточно большой частотой следования, так и в моноимпульсном режиме. Длительность радиоимцульсов может варьироваться в очень широких пределах: от нескольких периодов высокочастотного заполнения до практически непрерывного сигнала.

Предлагаемое устройство позволяет повысить быстродействие процесса измерения. Так как обработка сигналов производится параллельно во всех каналах, составленных из малоинерционных схем и узлов, быстродействие устройства велико и определяется лишь применяемвеи элементами. Если инерционность известного устройства достигает величины в несколько десятков или сотен микросекунд, что обусловлено проведением конечных измерений на низкой частоте (обычно кнлогерцы, десятки кнлогерц), то инерционность предлагаемого устройства на несколько порядков ниже и может достигать долей микросекунды.

Кроме того, вывод информации в предложенном устройстве осуществляется в виде кода, что позволяет произвоЗО дить обработку данных с помощью эВм.

3$ устройство для измерения разности фаз радиоимпульсов, содержащее два последовательно соединенных фазовых детектора и парафазных усилителя, входы фазовых детекторов соединены

4g через фаэосдвигающие цепи., о т л ич ающееся тем, что, сцелью. повышения быстродействия измерения, в него введены N каналов, каждый из которых состоит из резистивного сум4 матора и элемента сравнения, прн этом входы сумматоров подключены к выходам парафазных усилителей, а их выходы соединены с входами элементов сравнения соответственно.