Цифровой фазометр

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 7251 19 у 5 6 01 Я 25/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение ной технике и мож АЗОМЕТРносится к измерительт быть использовано вУ(71) Центральный научнский институт "Электропр% 594464, кл,6 01 й 25/ОАвторское свидетельсМ 646269, кл. 6 01 Р 25/ОАвторское свидетельсМ 1323980, кл. 6 01 й 25/ радиотехнических устройствах различного назначения. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона цифрового фазометра за счет вспомогательного преобразования младших разрядов кода в фазовый сдвиг путем суммирования взвешенных квадратурных напряжений. Цифровой фазометр содержит системы фазовой автоподстройки опорного и информационного сигналов, включающие замкнутые в кольцо суммирующие усилители 1, 2, фазовые детекторы 5, 6, фильтры 7, 8, преобразователи 9, 10 напряжения в частоту, реверсивные счетчики 11, 12, цифровые сумматоры 13 - 15, генератор 16 импульсов, делитель 17 частоты и цифроаналоговые преобразователи 18, 19. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах и системах различного назначения,Известны фазометры, содержащие генератор импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик, два фазовых детектора. Известен также цифровой фазометр,содержащий два фазовых детектора, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные первые и вторыефильтры и преобразователи напряжения вчастоту связаны с входами соответственнопервого и второго реверсивных счетчиков,генератор импульсов, выход которого черезделитель частоты присоединен к первомувходу первого цифрового сумматора, к второму входу которого подключен первый выход первого реверсивного счетчика, первыйвыход первого реверсивного счетчика, первый выход первого цифрового сумматорасоединен с первым входом первого фазового детектора, а второй выход подключен кпервому Входу второго цифрового сумматора, первый выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, авыход второго реверсивного счетчика является выходом фазометра.Известный фазометр имеет повышенную точность, которая однако резко снижается при увеличении частоты сигналов врезультате недостаточной разрешающейспособности.Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона цифрового фазометра.На чертеже представлена блок-схемафазометра.Цифровой фазометр содержит суммирующие усилители 1 и 2, к одним входам которых.присоединены входы 3 и 4 фазометра.Фазовые детекторы 5 и 6 (с косинусоидальной характеристикой преобразования),фильтры 7 и 8, преобразователи 9 и 10 напряжения в частоту, (п +)-разрядные реверсивные счетчики 11 и 12, и-разрядныецифровые сумматоры 13 и 14, (и + 1)-разрядный цифровой сумматор 15, генератор 16импульсов, и-разрядный делитель 17 частоты, 1-разрядные цифро-аналоговые преобразователи 18 и 19, выход счетчика 12является выходом 20 фазометра,Цифровой фазометр работает следующим образом.Сигналы Ооп, Ои, разность фаз которыхнеобходимо измерить, подаются на входы 3и 4 фазометра и через усилители 1 и 2, где кним добавляются вспомогательные сигналыЛО 1 в, Л О 19, формируемые преобразовате 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 лями 18 и 19, передаются на первые входыфазовых детекторов 5 и 6, Фазы сформиованных в усилителях 1 и 2 сигналов Опо иОи сравниваются в детекторах 1 и 2 с фазами сигналов обратной связи Ооп, Ои, поступающих с выходов старших разрядовсумматоров 13 и 14. Фазовые детекторы 5 и6 преобразуют разность фаз поступающихна их входы сигналов в напряжения, которыми через фильтры 7 и 8 управляются преобразователи 9 и 10. Импульсы,вырабатываемые преобразователями 9 и 10,изменяют коды счетчиков 11 и 12 и, следовательно, фазы сигналов обратной связиОоп, Ои, формируемых в сумматорах 13 и14. Сигнал О оп формируется на выходестаршего разряда сумматора 13 путем сложения кода старших и разрядов счетчика 11с кодом, формируемым в делителе 17 приподсчете импульсов генератора 16. СигналОи формируется на выходе старшего разряда сумматора 14 путем сложения п-разрядного кода сумматора 13 с кодом старших иразрядов счетчика 12, поступающим на входсумматора 14 через сумматор 15. Кодымладших разрядов счетчика 11 и сумматора 20 подаются соответственно на цифроаналоговые преобразователи 18 и 19,управляя амплитудами вспомогательныхсигналов ЬО 1 з, Л О 19 путем изменениякоэффициентов передачи сигналов обратной связи Ооп Ои, ,Блоки 1, 5, 7, 9, 11, 13 и 16 - 18 образуютсистему фазовой автоподстройки опорногосигнала; блоки 2, 6, 8, 10, 12, 14, 15 и 19 -систему фазовой автоподстройки информационного сигнала.Гри частоте Р сигнала Ооп, равной 1/2",где 1 - частота импульсов генератора 16,после подачи сигнала Ооп на вход 3 фазометра происходит переходной процесс, т.е.выработка преобразователем 9 некоторогоколичества импульсов, которые при подсчете в счетчике 11 формируют в нем п-разрядный код ч, соответствующий с точностью доединицы ц 1 младшего из разрядов (ц 1 = 2ж/2 = 2 л - ) фазовому сдвигу сигнала Оопи Ротносительно кода делителя 17 (или сигналана выходе его старшего разряда). В установившемся после этого состоянии в результате дискретного характера осуществляемогов сумматоре 13 преобразования код - фазасигнал обратной связи Ооп либо отстает(при коде ч), либо опережает(при коде М +1) положение, квадратурное к сигналу Ооп,при этом напряжение на выходе фазовогодетектора 5 либо меньше (при коде й), либобольше (при коде К+1) нуля. Под действиемэтого напряжения преобразователь 9 выраНа входы сумматоров 14 и 15 поступают непосредственно и через сумматор 13 коды делителя 17 и счетчика 11, соответствующие величинам 1/2" и гр(с) + уЪ, т,е, в систему фазовой автоподстройки информационного сигнала вводится код полной фазы опорного сигнала Ооп. Информационный сигнал Ои = Ом.зп(2 лг Е 1 +Ьр +сро, ) передается через усилитель 2 и сравнивается по фазе в детекторе 6 с сигналом обратной связи О, фаза которого соответствует сумме кодов счетчиков 11, 12 и делителя 17, т,е. сумме полной фазы опорного сигнала и фазового сдвига Ьу, фиксируемого в счетчике 12. Система фазовой автоподстройки информационного сигнала работает аналогично сис 40 455055 батывает импульсы, изменяющие код младшихразрядов и, следовательно, амплитуду вспомогательного сигнала Ь О 1 в, квадратурного к сигналу Ооп, так, что при добавлении сигнала ЬО 1 к сигналу Ооп 5 суммарный сигнал Оол на выходе усилителя 1 становится квадратурным по отношению к сигналу обратной связи Ол. При этом напряжение на выходе фазового детектора 5 становится равным нулю, а (и + )-разряд ный код счетчика 11 соответствует с точностью до единицы младшего из (п + ) разрядов фазовому сдвигу сигнала Оо относительно кода делителя 17 (или сигнала на выходе его старшего разряда). 15В общем случае частота Р сигнала Ооп отличается от частоты 1/2", Сигнал Ол с частотой РОоп = Ом.8 п(2 ж Рт+ дЪ )воспринимается системой фазовой ав топодстройки как сигнал2О= О,.зп 2 л ( -)т+ р(т) ро 12 дс частотой 1/2" и изменяющейся во времени25 фазой р (т)+ ро,где р(1) =2 л(Е )1.)д Система фазовой автоподстройки отслеживает изменение фазы сигнала Ооп, вырабатывая в преобразователе 9 импульсы с частотой 30 и+12 (Р - - ). Импульсы преобразователя2 д9 добавляются в сумматоре 13 к импульсам генератора 16, в результате чего частота сигнала Ол на выходе старшего разряда 35сумматора 13 равна частоте сигнала Ол, а код счетчика 11 соответствует р (с) + Ъ,теме автоподстройки опорного сигнала и непрерывно отслеживает изменение АО Точное согласование системы осуществляется путем фазового сдвига сигнала О в усилителе 2 при добавлении к нему вспомогательного сигнала Ь О 1 о,амплитуда которого в результате .взвешивания в преобразователе 19 соответствует состояниюмладших разрядов кода сумматора 15. Вывод кода Ьу иэ счетчика 12 на выход 20 фаэометра допускается в любой момент, кроме времени изменения состояния счетчика после прихода импульса из преобразователя 10.Формула изобретения Цифровой фазометр, содержащий два фазовых детектора, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные фильтры и преобразователи напряжения в частоту соединены соответственно с входами первого и второго реверсивных счетчиков, генератор импульсов, выход которого через делитель частоты присоединен к первому входу первого цифрового сумматора, к второму входу которого подключен первый выход первого реверсивного счетчика, первые выходы первого и второго цифровых сумматоров соединены соответственно с первыми входами первого и второго фазовых детекторов, а второй выход первого цифрового сумматора соединен с первым входом второго цифрового сумматора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введены третий цифровой сумматор, два суммирующих усилителя и два цифроаналоговых преобразователя, первые входы которых соединены соответственно с первыми выходами первого и второго цифровых сумматоров, а вторые входы - соответственно с вторым выходом первого реверсивного счетчика и первым выходом третьего цифрового сумматора, а, выходы через соответствующие суммирующие усилители, вторые входы которых соединены с соответствующими входами фазометра, подключены соответственно к вторым входам первого и второго фазовых детекторов, первый и второй входы третьего цифрового сумматора соединены соответственно с выходом второго и вторым выходом первого реверсивных счетчиков, а его второй выход подключен к второму входу второго цифрового сумматора.