Устройство измерения сдвига фазы сигнала

(50 С 01 К 25 0 ыьюнеды ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 123617, кл. С 01 К 25/00, 1959.2. Заявка Японии 9 52-34467, кл. 0 01 й 25/00, 1977.(54)(57) УСТРОИСТВО ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗЫ СИГНАЛА, содержащее первый и второй формирователи, триггер, блок отсчета и первый и второй элементы И выходы которых подключены к блоку от счета, а выход второго формирователя подключен к входу триггера, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него введены инвертор, дополнительный триггер и третий элемент И, прн этом вход установки в "1" дополнительного триггера подключен к входу установки в "1" триггера, вход инвертора и один иэ входов третьего элемента И подключены к выходу первого формирователя, а выход инвертора - к входу установки в "0" триггера, прямой выход которого подключен к входу второго элемента И, второй вход третьего элемента И подключен к инверсному выходУ триггера, а выход третьего элемента И - к входу установки в "0" дополнительного триггера, выход которого подключен к входу первого эле мента И.Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения сдвига фазы сигнала относительно опорного и может быть использова.но в радионавигационной, радиолокационной аппаратуре, в аппаратуре централизованного контроля параметров и управления.Известно устройство измерения сдвига Фазы сигнала, содержащее два формирователя начала и конца временного 10 интервала, пропорционального измеряемому фазовому сдвигу, срабатывающих по положительному фронту подаваемых сигналов,триггер с входами установки в состояние "0" и "1", устанавливаемый в состояние "1" на время: указанного временного интервала, схему совпадения, пропускающую счетные импульсы во время этого временного интервала, и счетчик,. подсчитывающий количество счетных импульсов, прошед ших за этот временный интервал, Выходы формирователей подключечы к источникам опорного и принятого сигнала, их выходы - к входам установки триггера в состояние "0" и "1" к входам схемы совпадения подключены единичное плечо триггера и выход источника счетных импульсов, выход схемы совпадения подключен к входу счет.чика11, 30Недостатком данного устройства является низкая точность измерения, обусловленная тем, что все сосавляющие ошибки временного положения фронтов указанных сигналов полностью 35 входят в погрешность измерения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащеепервый и второй формирователи, преобразующие из О меряемое и опорное напряжение в прямоугольные импульсы, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, триггер с входами установкив "0" и "1", соединенными с выходами формирователей, первый и второй элементы И, подключенные выходами к блоку отсчета2.Недостатком известного устройства является низкая точность измерения, особенно в области 180 сдвига фазы,Цель изобретения - повышение точности.Указанная цель достигается тем, что в устройство измерения сдвига фазы сигнала, содержащее первый и второй Формирователи, триггер, блок отсчета и первый и второй элементы И, выходы которых подключены к блоку отсчета, а выход второго формирователя подключен к входу триггера, введены инвертор, дополнительный триггер 6 О и третий элемент И, при этом вход установки в "1" дополнительного триггера подключен к входу установки в "1" триггера, вход инвертора и один из входов третьего элемента И подклю чены к выходу первого Формирователя, а выход инвертора - к входу установки в "0" триггера, прямой выход которого подключен к входу второго элемента И, второй вход третьего элемен таИ подключен к инверсному выходу триггера, а выход третьего элемента И - к входу установки в "0" дополнительного триггера, выход которого подключен к входу первого элемента И,На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит первый 1 и второй 2 Формирователи, дополнительный триггер 3 и триггер 4, первый 5, второй б и третий 7 элементы И, инвертор 8 и блок 9 отсчета, причем входы установки триггеров 3 и 4 в "1" подключены к выходу второго формирователя 2. Вход установки в "0" триггера 4 подключен через инвертор 8 к вь:ходу формирователя 1 и первому входу третьего элемента И 7, выход которого подключен к входу установки в "0" дополнительного триггера 3, Второй вход третьего элемента И 7 подключен к инверсному выходу триггера 4, Прямые выходы триггеров 3 и 4 подключены к первым входам первого и второго элементов И 5 и б соответственно, к вторым входам которых подключен источник счетных импульсов. Выходы элементов И 5 и б подключены к блоку 9 отсчета сдвига фазы в цифровой Форме, который выголнен в виде суммирующего счетчика.Устройство работает следующим образом.Сигнал с вьхода второго Формирователя .2 одновременно устанавливает в единичное состояние триггеры 3 и 4 в момент времени, соответствующий нулевому значению фазы опорного напряжения. В момент времени,. соответ - ствующий нулевому значению Фазы принятого сигнала, на выходе первого Формирователя 1 появляется сигнал, который устанавливает триггер 4 в состояние "0". Этим заканчивается Формируемый триггером 4 временчой интервал, пропорциональный базовому сдвигу принятого сигнала относительно опорного.В момент времени, соответствующий значению Фазы принимаемого. сигнала 180 , сигнал на выходе первого форо,миравателя 1 принимает значение "0" и поступает на первый вход третьего элемента И 7. В этом случае, когда на втором входе элемента И 7 присутствует единичный потенциал, на его выходе происходит изменение логического уровня сигнала с единичного значения на нулевое. Этим сигналом дополнительный триггер 3 устанавливается в состояние "0", и заканчивается формирование вРеменного интервала, ,цлительность которого пропорциональЗаказ 7546/47 Тираж 710 Подписное ЬНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб , , -., 5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, П сектная,на фазовому сдвигу принятого сигнала, сдвинутого на 180 относительно опорного.Так как третий элемент И 7 пропускает на выход перепад сигнала только при наличии сигнала с инверсного выхода триггера 4, то временной интервал, задаваемый состоянием "1" сигнала на прямом выходе дополнительного триггера 3, заканчивается только после окончания временного интер вала, задаваемого сигналом с уровнем "1" триггера 4, Таким образом, продолжительность временного интервала, задаваемого сигналом дополнительного триггера 3, пропорциональна 15 сумме Фиксированного Фазового сдвига 180 и измеряемого фазового сдвига принятого сигнала относительно опорного, На выходе элементов И 5 и б счетные импульсы проходят при на. о личии сигналов с уровнем "1" на их первых входах. Таким образом, количество импульсов, прошедших на выход элементов И 5 и б пропорционально продолжительности временных интвервалов, в течение которых триггеры 4 и 3 находятся в состоянии "1". Суммарное количество этих импульсов пропорционально сумме фиксированного фазового сдвига 180 О и удвоенчому значению измеряемого Фазового сдвига принятого сигнала относительно опорного.Счетные импульсы с выходов элемен,тов И 5 и б поступают на входы блока 9 отсчета сдвига Фазы, представляюще-З 5 го собой суммирующий счетчик, который подсчитывает суммарное количест-. во импульсов, поступивших на его входы, Он не имеет существенных особенностей, При его реализации необходимо, чтобы счетные импульсы, проходящие через элементы И 5 и б, либо были сдвинуты один относительно другого во времени, либо подавались бы на первый младший разряд суммирующего счетчика при их разновременном приходе и на второй разряд при их совпадении во времени, что эквивалентно их сложению.Результат измерения сдвига фазы сигнала относительно опорного пропорционален сумме двух временных интервалов, начинающихся одновременно, один из которых, формируемый триггером 4, заканчивается по положительному, а другой, формируемый триггером 3, по отрицательному фронту принятого сигнала. Поэтому ошибки временного положения фронтов как принятого сигнала, вызванные смещением нулевого уровня этих сигналов при неидеальном симметричном двустороннем ограничении или смещении их относительно нулевого уровнявзаимно компенсируются при любых значениях фазовых сдвигов между сигналом и опорой, в том числе и в районе 180. Необходимо отметить, что неравенство полу- периодов опорного напряжения может возникнуть не только из-за смещения нулевого уровня сигнала ри его предельном ограничении, но и при цифровом методе синтеза опорного сигнала. Таким образо, в предлагаемом устройстве оба указанных выше временных интервала начинаются одновременно и второй интервал может закончиться только после окончания первого.За счет этого исключаются ошибки неоднозначности, свойственные иэф вестным устройствам, а также компенсируются ошибки временного положения фронтов опорного и принимаемого сигналов во всем диапазоне измеряемых вазовх сдвигов.