Цифровой фазометр

Цифровой фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (ii)822075

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 08 . 06 . 79 (2! ) 2777213/18-21 с присоединением заявки И9 (23) Приоритет

Опубликовано 150481. Бюллетень Мо 14

Дата опубликования описания 15 . 04 . 81 (51) И. К.з

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий

G 01 R 25/00 (53) УДК 621. 317. 77 (088.8) т

М.К; Чмых и С.ll. Панько /

/ Я

Красноярский политехнический инс итут, с (72} Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) ЦИФРОВОЙ ФЛЗОМЕТР

Изобретение относится к технике радиоэлектроизмерений и может быть использовано при разработке фазометрической аппаратуры с повышенными метрологическими характеристиками.

Известен оптимальный измеритель фазовых сдвигов, содержащий два перемножителя, два интегратора, вычислительный узел и генератор копии сигнала с фазовращателем íà 90 $1(.

Его недостаток состоит в низкои точности измерения фазовых сдвигов, обусловленной низкой точностью выполнения математических операций аналоговыми устройствами.

Известен также измеритель сдвига фаз, содержащий стробоскопическии и аналого-цифровой преобразователи,два перемножителя, два сумматора с регистрами, вычислительный узел, синхронизирующее устройство, делитель частоты, дешифратор, постоянныи запоминающий элемент и формирователь.

Этот фазометр реализует идею оптимального измерения в цифровом виде (2) ., Недостаток этого устройства невозможность измерения фазовых сдвигов на разных частотах.

Цель изобретения — расширение диапазона частот.

Это достигается тем, что цифровой фазометр, содержащий стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, первый делитель частоты, два перемножителя и связанный с ними через два сумматора с регистрами вычислительныи узел, формирователь и постоянный запоминающий элемент, снабжен последовательно соединенными элементом И, подключенный к формирователю, первым счетчиком, вторым делителем частоты, третьим перемножителем, регистром памяти и последовательно соединенными вторым счетчиком, блоком совпадения ксдов, а также генератором импульсов, соединенным с элементом И, причем постоянный запоминающии элемент соединен с вторым делителем частоты, блок сравнения кодов — c третьим перемножителем, первым счетчиком, вычислительным узлом, формирователем, стробоскопическим и аналого-цифровым преобразователями, вычислительный элемент соединен с регистром памяти, первым и вторым перемножителями, а первый делитель частоты — с элементом И и

ЗО вторым счетчиком.

822075

Данное устройство обеспечивает измерение фазовых сдвигов в соответствии с алгоритмом ки

Е х.ьп ыдС ,.м =0 ю

X COS1Ld tie =о

55 где x; — отсчеты мгновенных значений входного сигнала; д t — интервал квантования входного сигнала;

N — количество отсчетов в одном из периодов входного сигнала; частота входного сигнала.

Для обеспечения возможности работы в диапазоне частот необходимо определять частоту (d вычислять аргумент i ы дс, а з атем — тригонометрический коэффициент. В результате 20 этих предварительных операций появляется возможность измерения фазовых сдвигов в широком диапазоне частот.

На черте>хе приведена схема устройства. 25

Устроиство содержит стробоскопический преобразователь 1, соединенный через аналого-цифровой преобразователь 2 и через первый перемножитель 3 с регистром 4, второй перемно>китель 5, второи сумматор — с регистром б. Ко второму входу фазометра подключен формирователь 7. Второй счетчик 8 через блок 9 сравнения кодов соединен с вычислительным узлом 10. Устройство содержит также элемент Н 11, первый делитель 12 частоты, третий перемножитель 13, регистр 14 памяти, генератор 15 импульсов и первый счетчик 16, соединенный через второй делитель 17 час- 40 тот с постоянным запоминающим элементом 18, входы устройства 19 и 20.

Работа устройства осуществляется в дза этапа. На первом этапе производится извлечение информации 45 для формирования отсчетных импульсов и вычисления аргумента тригонометрических коэффициентов. На втором этапе производятся отсчеты мгновенных значений входного сигнала и преобразование по.описанной методике для получения результата измерения.

Устройство работает следующим образом.

На входы 19 и 20 поступают напряжения с измеряемым фазовым сдвигом. Формирователь 7, элемент

И 11 и генератор 15 импульсов представляют собой преобразователь длительности периода входного сигнала 6О в количество импульсов Н, Значение

N может меняться в зависимости от частоты входного сигнала в очень больших пределах. В ряде случаев (особенно при больших И -) целесообразно производить отсчеты мгновенных значений входного сигнала не каждым импульсом из N>,а ограничиться определенными количеством точек р. Значение р определяется содержанием гармоник во входном сигнале, влияние которых на измеряемый фазовый сдвиг нужно нейтрализовать. Если сигнал содержит, например, 1 и 8 гармоник, то, следуя теореме Котельникова, необходимо выбирать p=16.

Деление Н на р выполняет первый делитель 12 частоты. Таким образом, в счетчике 8 записывается число m, равное количеству импульсов между точками отсчета, т.е. ме>кду отсчетными импульсами. В счетчике 16 записывается N>, а в постоянном запоминающем элементе 18 — число 360, равное выражению периода входного сигнала в градусах. На выходе второго делителя 17 частоты появляется код числа, равныи весу каждого импульса из N в градусах. На выходе третьего перемножителя 13 появляется код числа, равный весу каждого отсчетного импульса в градусах, т.е.

„,р Ъ60 rr>

"т где и> — целая часть отношения Н /р .

Таким образом, значение точек отсчета в градусах д ; = 360 и>; /p, 0 4 i (p. Код числа д Р„ хранится в регистре 14 памяти. Вычислительный узел 10 производит вычисление тригонометрических коэффициентов ь п д. Р; и сов Ь Р, а также результата изме- . рения аrctg x/у.

На этом первый этап работы заканчивается. На втором этапе работы счетчик 8 блокируется, т.е. число m, записанное в этом счетчике, сохраняется до конца измерения. Формирователь 7 формирует импульс в момент начала периода опорного колебания по входу 20. Этим импульсом1 запускаются стробоскопический преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2 и вычислительный узел 10, который формирует на своих выходах 0 и 1, поскольку в этот момент д Ро = G. Стробоскопический преобразователь 1 осуществляет опе, рацию квантования по времени, ана1лого-цифровой преобразователь 2 преобразует напряжение с выхода стро-. боскопического преобразователя в цифровой код. Таким образом, стробоскопический 1 и аналого-цифровой 2 преобразователи осуществляют операцию преобразования мгновенного сигнала в цифровой код. В первом 3 и втором 5 перемножителях цифровой код с выхода аналого-цифрового преобразователя 2 умножается.на тригонометрические коэффициенты siп д Р; и cos д Р; которые вырабатывает вы ислительный узел 10. Результаты пере822075

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 1841/69 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 мнох<ений накапливаются в сумматоре с регистрами памяти, соответственно

4 и 6. К концу времени измерения в сумматорах с регистрами 4 и 6 памяти накапливаются величины х и у, по которым вычислительный узел 210 производит вычисление результата измерения.

После появления импульса начала периода начинает заполняться счетчик

16. В момент записи в него количества импуль<;ов, равного m,ñðàáàòûâàåò блок 9 сравнения кодов. Это значит, что наступил момент второго отсчета.

Аналогично описанному включаются стробоскопический 1 и аналого-цифровой 2 преобразователи и вычислительный узел 10, который вычисляет для этого случая коэффициенты

ы п (360 m/N>) и cos (360 m/NT.).

Счетчик 16 при этом сбрасывается в нуль. Импульс третьего отсчета формируется в момент, когда в счетчике 16 снова будет записано число m

Подобные операции продолжаются до конца времени измерения.

Вычисление тригонометрических коэффициентов для каждого значсния частоты входного сигнала обеспечивает работоспособность устройства в широком диапазоне частот входных сигналов. При этом исключается погрешность, обусловленная влиянием высших гармоник в составе сигнала, а также обеспечивается оптималь-. ность оценки измеряемого фазового сдвига, когда сигнал по входу искажен шумами. Таким образом, введение перечисленных элементов обеспечивает устройству новое положительное свойство — возможность эффективного измерения фазовых сдвигов между rapмоническими сигналами в широком диапазоне частот.

Цифровой фазометр, содержащий стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, первый делитель частоты, два перемнох<ителя и связанный с ними через два сумматора с регистрами вычислительный узел, формирователь и постоянный запоминающий элемент, о т л и ч а ю щ и йс я тем, сто, с целью расширения диапазона частот,.он снабжен послеt5 довательно соединенными элементом И, подключенным к формирователю, первым счетчиком, вторым делителем час. тоты, третьим перемнох<ителем, регистром памяти и последовательно соединенными вторым счетчиком, блоком совпадения кодов, а также генератором импульсов, соединенным с элементом И, причем постоянный запоминающий элемент соединен с вторым делителем частоты, блок сравнения кодов — с третьим перемножителем, первым счетчиком, вычислительным узлом, формирователем, стробоекопическим и аналого-цифровым преобразователями, вычислительный элемент соединен с регистром памяти, первым и вторым перемножителями, а первый делитель частоты — с элементом И, и вторым счетчиком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пестряков В.E. Фазовые радиотехнические системы. М., 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2557673/21, 1977.