Преобразователь фаза-код

Преобразователь фаза-код

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и960656 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 030780 (2! ) 2949395/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 2309.82. Бюллетень. ¹ 35

fgq) М Кл 3

Б 01 R 25/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317. 77 (088. 8) Дата опубликования описания 23 ° 09 ° 82 (72) Авторы

В. Г. Анисимов и Г.Ф. Дегтярев (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ФАЗА — КОД

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании фазометров и устройств выделения информации в фазовых радиотехнических системах.

Известен интегрирующий преобразователь фаза — код, используемый в цифровых фазометрах, позволяющий обеспечить высокую точность преобразования при значительных .изменениях амплитуды, частоты, фазы входных сигналов (1). Основным недостатком этого устройства является наличие эоны неопределенности в области.Оо (360 ), где определение среднего значения флуктунрующей (меняющейся) разности фаэ сопровождается большими погрешностями, которые могут достигать 180о.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь фаза — код, содержащий в каждом из каналов последовательно соединенные входные элементы, преобразующие входные синусоидальные сигналы в прямоугольные колебания, формирователи импульсов,.общие для обоих каналов, измерительный триггер,два элемента совпадений, счетчик, причем один из входов первого элемента совпадений соединен с выходом измерительного триггера, другой — с выходом генератора счетных импульсов, а выход первого элемента совпадений соединен с одним из входов второго элемента совпадений, другой вход которой соединен с выходом времязадающего блока, а выход — с входом счет1О чика t2 3

Недостатком данного устройства является наличие зоны неопределенности в области 0 о (360o)

Целью изобретения является повншение точности оПределения среднего значения флуктуирующей разности фаз в области Оо (360о)

Эта цель достигается тем, что в преобразователь фаза — код, содержащий в опорном и измерительном кана20 лах формирователи меандров, формирователи запускающих импульсов, общий для обоих каналов УК-триггер, входы которого соединены с выходами формирователей запускающих импульсов, блок

25 дискретизации, первый вход которого соединен с соответствующим выходом

УК-триггера, второй вход — с выходом генератора счетных импульсов, третий с времязадающим входом преобразоваЗ0 теля, а выход — со счетчиком, ввеле960656 ны в каждый из каналов переключающие элементы, сигнальные входы которых соединены с прямымн и инверсными выходами формирователей меандров, -а выходы - co входами формирователей запускающих импульсов, два управляю- 5 щих .триггера, два элемента совпаде- ний, причем прямые и инверсные выходы управляющих триггеров соединены с управляющими входами переключающих элементов соответствующего канэла, -ll0 установочные входы триггеров объединены и через инвертор подключены к вреиязадающей цепи, а другие входы триггеров соединены с выходами элементов совпадений, первые входы которых под- 5 ключены к выходам формирователей запускаюш) х импульсов, вторые — через блок задержки подключены к соответствующим выходам измерительного триггера, третьи входы объединены и подключены к времязадающей цепи, а также формирователь корректирующих последовательностей и блок ввода. коррекции, включенные таким образом,что импульсный вход формирователя соеди" нен с выходом генератора счетных импульсов, первый вход формирователя соединен с прямым выходом управля ющего триггера, измерительного канала, второй управляющий вход - с инверсным выходом управляющего триггера опорного канала, третий управляющий вход †.с времязадающей цепью, а выход — с корректирующим входом блока ввода коррекции, информационный вход которого подключен к выходу бло- 35 ка дискретизации, а выход — к входу, счетчика, причем установочный вход объединен с установочных входом счетчика и подключен к установочному входу преобразователя. 40 На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Преобраэователь фаза-код содержит формирователи 1,2 меандров, переключающие элементы 3 и 4, формирователи

5, 6 запускающих импульсов, измерительный УК-триггер 7, управляющие триггеры 8 и 9, элементы 10 и 11 совпадений, блоки 12 и 13 задержки, инвертор 14, блок 15 дискретизации, генератор. 16 счетных импульсов, формирователь 17 корректирующих последовательностей (включающий триггерный делитель. 18 частоты на 2, I элементы 19 и 20, совпадений, элемент ИЛИ 21)., блок 22 ввода коррекции (включающее элемент 23 антисовпадений, элемент 24 и 25 совпадений, счетный триггер 26, элемент ИЛИ 27), счетчик 28.

Последовательно соединенные в каж- 6О дом канале (измерительном и опорном) формирователь меандров 1 (2), имеющий прямой и инверсный выходы, соединенные, соответственно, с прямым и инверсным сигнальными входами пе- 65 реключающего элемента 3 (4), формирователь 5 (6) запускающих импуль сов и общий для обоих каналов измерительный УК-триггер 7, образуют двухканальный преобразователь входной разности фаз в интервал времени.

Соответствующий выход измерительного триггера 7 соединен с одним из входов блока 15 дискретизации, второй вход которой подключен к выходу генератора 16 счетных импульсов тре) тий - с времязадающей цепью. Выход блока 15 дискретизации соединен с информационным входом блока 22 ввода коррекции, образуемым за счет объединения входов, элемент 23 антисовпадений (цепи логической неравнозначности) и элемент 24 совпадений, другие входы которых также объединены и образуют корректирующий вход блока 22 ввода коррекции. Выход элемента антисовпадений 23 соединен с входом счетного триггера 26 и одним из входов элемента 25 совпадений, другой вход которого подключен к выходу счетного триггера 26. Выход элемента 25 совпадений соединен с одним из входов элемента ИЛИ 27, дру-. гой вход которой подключен к выходу элемента 24 совпадений, а выход, являющийся одновременно выходом блока 22 ввода коррекции, подсоединен к выходу счетчика 28. Установочный вход счетного триггера 26, являющийся установочным входом блока 22 ввода коррекции объединен с.установочным входом счетчика 28 и подключен к установочной цепи преобразователя.

Корректирующий вход блока 22 введения коррекции подключен к выходу элемента ИЛИ, являющемуся одновременно выходом формирователя 17 корректирующих последовательностей. Один из входов элемента ИЛИ 21 подключен к выходу элемента 19 совпадений, другой — к выходу элемента 20 совпадений. Первый вход элемента 20 совпадений, объединенный с первым входом элемента 19 совпадений и входом триггера-делителя 18 частоты на 2, образует импульсный вход формирователя 17 корректирующих последовательностей и подключен к выходу генератора 16 счетных импульсов.

Второй вход элемента 20 совпадений является первым управляющим входом формирователя 17 корректи— рующих последовательностей и соединен с прямым выходом управляющего триггера 8 (измерительного канала), оба выхода которого соединены с управляющими входами переключающего элемента 3, второй же вход элемента

19 совпадений подключен к выходу триггера-делителя 18 частоты на 2, .

Третьи входы элементов 19 и 20 совпадений объединены и образуют второй

960656 управляющий вход формирователя 17

- корректирующих последовательностей,, подключенный к инверсному выходу уп- равляющего триггера 9 (опорного канала), оба выхода которого еоедине вЂ, ны с управляющими входами переключающего элемента 4. Четвертый вход эле.мента 19 совпадений образует третий управляющий вход формирователя корректирующих последовательностей, подключенный: к времязадающей цепи.

Входы управляющих триггеров 8 и 9 подключены к выходам элементов 10 и

11 совпадений, первые входы которых подключены к выходам формирователей

5 и б запускающих импульсов, вторые через блоки 12 и 13 задержкй подключены к соответствующим выходам измерительного триггера 7, третьи объединены и подключены к времязадающей цепи. Установочные входы управляющих триггеров 8 и 9 объединены и через инвертор 14 подключены к времязадающей цепи .

Устройство работает следующим образом.

Разность фаз входных сигналов с помощью формирователей 1 и 2 меандров формирователей 5 и 6 запускающих импульсов, измерительного триггера 7 преобразуется в интервал времени, который заполняется счетными импульсами (блок 15 дискретизации и генератор. 16 счетных импульсов) и далее в счетчике 28 преобразуются в вы" ходной код. Переключающие элементы

3 и 4 позволяют вести калиброванный фазовый сдвиг + 180 за счет изменения полярности прямоугольных колебаний на входе формирователей 5 и б в любом,иэ каналов преобразователя фаза - код. Перед каждым циклом преобразования начальной установкой (через инвертор 14) управляющих триггеров 8 и 9 переключающие элементы

3 и 4 устанавливаются в состояние, при которых на вход формирователя 5 запускающих импульсов измерительного канала поступает сигнал с.инверсного выхода формирователя 1 меандров, а на вход формирователя б запускающих импульсов опорного канала поступает сигнал с прямого выхода формирователя

,2 меандров,при этом на прямом выходе измерительного триггера 7 выделяются нрямоугольные импульсы соответствующие д 9180, где ьМ- входная разность фаз.

С приходом времязадаюшего сигнала открывается блок 15 дискретизации и счетные импульсы, заполняющие фазовый интервал (импульсы с выхода измерительного триггера 7), начинают поступать на информационный вход блока 22 ввода коррекции.

Одновременно времяэадающий сИгнал поступает ыа входы элементов 19 и 20 совпадений формирователя 17 корректирующих последовательностей. Состояния управляющих триггеров 8 и 9 при этом не меняются (0 — на прямых и 1 - на инверсных выходах), следовательно, элемент 20 совпадений остается закрытый, а элемент 19 совпа-. дений открывается, и через элемент

ИЛИ 21 на корректирующий вход блока

22 ввода коррекции начинают поступать импульсы с длительностью, равной длительности счетных импульсов, и частотой - в два раза меньшей, чем частота счетных импульсов., Дальнейшая работа устройства определяется значением и характером изменения вход15 ной разности фаз.

Если в течение времени измерения (Т„з ) мгновенное значение входной разности фаз лежит в пределах -180... о

0О .. 180О без перехода через точку

Я +180, то сбои в работе измерительного триггера 7 отсутствуют, т.е. на каждый приходящий с выходов формирователей 5 и б запускающий импульс измерительный триггер 7 соответствую25 щим образом меняет свое состояние.

Так появление запускающего импульса на У-входе обеспечивает переход 0 — 1 на прямом выходе(Я) триггера 7, а запускающий импульс на

ЗО К-входе обеспечивает переход 0 ™вЂ” 1 на инверсном выходе (g ) этого триггера. на вторые входы элементов

10 и 11 совпадений выходные сигналы измерительного триггера 7 приходят с задержкой по отношению к времени появления запускающих импульсов на первых входах элементов и при выполнении условия O

В»

Т "3 "и1

40 где ь - время задержки срабатывания триггера;

L3 — время задержки сигналов в блоках 12 и 13; — длительность запускающих импульсов, сигналы на выходах схем 10 и 11 совпадений.в течение всего времени преобразования (Т„ )отсутствуют, так

О что установленные перед началом цикла преобразования состояния управ.ляющих триггеров 8 и 9 в процессе формирования кодов не меняются.Та ким образом, за время Т„ на информационный вход устройства ввода коррекции поступит количество импульсов, соответствующее аЧ,„- 180 где лЧЭ„- среднее значение входной разности фаз, а на корректирующий количество импульсов, соответствующее 180 . Элемент 23 антисовпадений не пропускает на вход счетного триггера 26 совпадающие по времени импульсы, которые через элемент 24 сов падений и элемент ИЛИ поступают не960656 посредственно на вход счетчика 28.»

Несовпадающие по времени импульсы через элемент 23 антисовпадений поступают на вход счетного триггера (делителя частоты на 2 ) 26. С помощью элемента 25 совпадений выходные импульсы счетного триггера 26 укорачиваются и через элемент ИЛИ

27 также подаются на вход счетчика

28. Таким образом, с помсщью блока

22 ввода коррекции производится сум- 10 мирование последовательностей по ин. формационному и корректирующему входам с двукхратным увеличением веса выходного импульса, и при емкссти счетчика 28, соответствующей. 180 выходной код соответствует дУвх+ 180 + 180 д Рвх i т.е. входной разности фаэ.

Если в процессе формирования вы- 2О ходного кода имеет место переход значения входной разности фаэ через

180 в сторону увеличения угла, то на .)-вход измерительного триггера 7 запускающий импульс с выхода форми- 25 рователя 5 поступает, когда на прямом выходе триггера 7 и, следовательно, на выходе блока,12 задержки еще сохраняется уровень 1 . При этом на выходе элемента 10 совпадений вы- щ деляется импульс, изменяющий состояние управляющего триггера 8. Полярность .сигнала на входе формирователя 5 меняется, что равнозначно введению калиброванного фазового 35 сдвига -180. Одновременно открывается о элемент 20 совпадений формирователя

17 корректирующих последовательностей, и на корректирующий вход блока

22 ввода коррекции начинает поступать сигнал с длительностью и частотой следования счетных импульсов.

Общее количество вводимых импульсов и выхоДной коД пРи этом б Чэх+

+180О+(-180О+ 360 ) ьч х+180о +180 =Ю соответствует. входной разности фаз. 45

Аналогично, если изменения входной разности фаэ в процессе формирования кода сопровождается переходом значения 180ов сторону уменьшения угла, сигнал появляется на выходе элемента 11 совпадений, что приводит к изменению состояния управляющего триггера 9, Полярность сигнала на входе формирователя 6 меняется, что равнозначно введению калиброванного фазового сдвига +180 в опорный канал преобразователя. Одновременно закрывается элемент 19 совпадений, и поступление импульсов на корректирующий вход 22 ввода коррекции прекращается..Вводимое количество счетных импульсов и выходной код при этом соответствует д e<80 80 +(<8O 80 )=aV „ <80i<80 = эх. ьх

Таким образом, независимо от ве|личины и характера изменений входной разности фаэ в течение . времени измерения (Т„з,) непосредственно в процессе формирования выходного кода обеспечивается вывод измерительного триггера 7 из зоны неустойчивой ðàботы и соответствующая коррекции изменений величины фазового интервала, что позволяет обеспечить одно-. значность выходного кода и входной разности фаз в пределах каждого цикла преобразования.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с известным позволяет обеспечить устойчивость преобразования фазы в код во всем диапазоне измеряемых углов 0...360О при значительных изменениях частоты, фазы и амплитуды входных сигналов. По срав нению с известными это достигается значительно более простыми средствами беэ ухудшения таких важных параметров преобразования как точность, быстродействие, надежность результатов преобразования фазы в код. формула изобретения

Преобразователь фаза код держащий в опорном и измерительном каналах формирователи меандров, формирователи запускающих импульсов,общий для обоих каналов УК-триггер, входи которого соединены .с выходами формирователей запускающих импульсов, блок дискретизации, первый вход которого соединен с соответствующим выходом УК-триггера, второй входс выходом генератора счетных импульсов, третий - с времязадающим входом преобразователя, а выход — co счетчиком, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения среднего значения флуктуирующей разности в области Оо (360o) в него введены в каждый из каналов переключающие элементы, сигнальные входы которых соединены с прямыми и инверсными выходами формирователей меандров, а выходы — со входами формирователей запускающих импульсов, два управляющих триггера, два элемента совпадений, причем прямые и инверсные выходы управляющих триггеров соединены с управляющими входами переключающих элементов соответствующего канала, установочные входы триггеров объединены и через инвертор подключены к времязадающей цепи, а другие входы триггеров соединены с выходами элементов совпадений, первые входы которых подключены к выходам формирователей запускающих импульсов, вторые — через блок задержки подключены к соответствующим выходам измерительного триггера, третьи

960656 входы объединены и подключены к времязадающей цепи, а также формирователь корректирующих последовательностей и блок ввода коррекции, включенные таким образом, что импульсный вход формирователя соединен с выходом генератора счетных импульсов, первый вход формирователя соединен с прямым выходом управляющего триггера измерительного канала, второй управляющий вход — с инверсным выходом управляющего триггера опорного канала, третий управляющий вход - с времяэадающей цепью, а выход — с корректирующим входом блока ввода коррекции, информационный вход которого подключен к выходу блока дискретизации, а выход - к входу счетчика, причем установочный вход объединен с установочным входом счетчика и подключен.к установочному входу преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Цифровые методы измерения сдви10 ra фаэ. Новосибирск, Наука, 1970, с. 24.

2. Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерения. M., Энергия, 1975, с. 204.