Оптимальный фазометр

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.08.79 по лелем нзабретениоткрытий) Автор изобретени Бураков Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(71) Заявитель 54) ОПТИМАДЬН АЗОМЕТР носитс Изобретение от я к фазоизмерительной технике.Известно устройство для оптимального обнаружения сигналов, содержащее пере- множители, генераторы опорных функций, делители и тригонометрические преобразователи 11.Однако такое устройство требует для своего построения идеальных гармонических перемножителей, известные приближения к которым не позволяют достичь высокой точности измерений.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содсрхкащес чстырс фазовых детектора, два смесителя, подстраиваем ый генератор, с- стему ФАПЧ, блоки деления выходных напряжений, блок Агс 1 д отношения напряжений 21.Однако наличие смесителей, как нелинейных элементов, приводит к фазовым искажениям исследуемого сигнала при наличии шума; кроме того, фазовые детекторы должны быть идеальными гармоническими перемножителями, реализация которых прн помощи простых схем резко снижает точность измерений; 90 сдвиг при помощи фазовращателей должен выполняться с очень высокой степенью точности, что делает устройство нетехнологичным при настройке, а точность измерений в сильной мере оказывается зависимой от стабильности параметров сигнала опорного генератора и элементов фазовращателя; к генератору опорного5 сигнала кроме стабильности частоты должно предъявляться очень высокое требование к коэффициенту нелиненых искажений, величина которого прямо влияет наточность измерений,О Целью изобретения является повышениеточности.Цель достигается тем, что в оптимальный фазомстр, содержащий подстранваемый генератор, два идентичных канала,каждь 3 которых содержит пос,едовательно сосдиненныс блоки деления выходных напряжений и Агс 1 отношения напряжений, соеднненныс соответственно с первым и вторым входами блока вычитания,20 выход которого соединен с отсчетным устройством, введены кольцевой пер есчетныйэлемент и в каждый нз каналов - блокфильтров нижних частот, блоки масштаб 2-., 2 кных коэффициентов вии соз25 /П тпервый и второй сумматор, т ключей, причем входы всех ключей каждого из каналовсоединены между собой, а выходы подсоединены соответственно к входам блока30 фильтров нижнх частот, выходы которого5 1 О 15 по числу ключсй соединены с одноименными входами блоков масштабных коэффи 2 д . 2 кциентов з 1 пи соз , выходы кот тторых соединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами блока деления выходных напряжений, управляющие входы одноименных ключей обоих каналов присоединены к соответствующим выходам кольцевого пересчетного элемента, вход которого соединен с выходом подстраиваемого генератора, а управляющий вход генератора присоединен к выходу сумматора одного из каналов. На чертеже изображена структурная схема предлагаемого фазометра.Он содержит два идентичных канала, состоящих из группы ключей 11 - 1, 2, - 2, подключенных сигнальными входами к входу своего канала, выходы ключей подсоединены к блоку 3 (4) фильтров нижних частот, выходы которого по числу каналов соединены с одноименными входами блока2 5(6) масштабных коэффициентов з 1 п и блока 7(8) масштабных коэффициентов2 г.соз 1; выходы блока 5(6) масштабнь 1 хткоэффициентов подключены к сумматору 9 (10), выход которого соединен с одним из входов блока 11(12) деления выходных напряжений; выходы блока 7(8) масштабных2 ккоэффициентов сов с подключены ктсумматору 13(14), выход которого соединен с вторым входом блока 11(12) деления выходных напряжений, выход последнего связан с блоком 15(16) Агс 1 д отношения напряжений; выходы блоков 15 и 16 Агс 1 д отношения напряжений соединены с входами блока 17 вычитания, а его выход подключен к отсчетному устройству 18. Управляющие входы одноименных ключей 11 - 1, 21 - 2 обоих каналов соединены между собой и подключены к соответствующим выходам кольцевого псресчетного элемента 19, вход которого связан с выходом подстраиваемого генератора 20. Управляющий вход подстраиваемого генератора 20 подсоединен к выходу сумматора одного из каналов, например сумматора 10.Фазометр работает следующим образом.Входные сигналы, содержащие высшие гармонические составляющие и шум, поступают на входы фазометра, Ключи 1 и 2 пропускают сигналы в определенные промежутки времени, В течение каждого промежутка времени происходит умножение сигнала на копию, задаваемую с помощью блока 5 (6) масштабных коэффициентов 81 п с. и блока 7(8) масштабных коэф- т 20 ЗО З 5 40 50 55 60 65 42фициснтов соз, и интегрирование блотком 3(4) фильтров нижних частот. Поскольку копия сигнала задана с помощью постоянных коэффициентов, то операция умножения входного сигнала и интегрирование могут меняться местами, Поэтому сигналы с выходов ключей 1 и 2 подаются на блок 3 (4) фильтров нижних частот, с с-го выхода которого поступают на с-й вход блока 5(6)2 д масштабных коэффициентов з 1 п 1 и нат -й вход блока 7(8) масштабных коэффици 2 кснтов соз " с . Сигналы с с-го выхода блоика 5(6) поступают на сумматор 9(10), а сигналы с т-го выхода блока 7(8) подаются на сумматор 13(14). С выходов сумматоров 9 и 13 (10 и 14) постоянные напряжения подаются на блок 11(12) деления выходных напряжений. Блоки 15 и 16 Агс 1 д отношения напряжений выдают оптимальную оценку фаз входных сигналов относительно начальной фазы со системы выходных сигналов кольцевого пересчетного элемента 19. Таким образом, на один вход блока вычитания 17 поступает значение фазы р - сро, а на второй вход - срп - сро На выходе блока 17 - результат оптимальной оценки разности фаз р - сп входных сигналов фазометра, который поступает на отсчетное устройство 18. Подстраиваемый генератор 20 управляется постоянным напряжением с выхода одного из сумматоров, например сумматора 10, и генерирует сигнал в т раз большей частоты основной гармоники сигнала, Выходшяе колебания подстрапваемого генератора 20 поступают на вход кольцевого пересчетного элемента 19, с 1-го выхода которого сигналы прямоугольной формы подаются на управляющие входы 1-х ключей 1, и 2; (с = 1, 2, 3 т).Фазометр свободен от погрешностей, вносимых смесителями. Копия сигнала в фазометре задается с помощью делителей постоянного напряжения и может быть выполнена с любой, наперед заданной точностью;90 сдвиг между квадратурными составляющими копии зависит только от точности расчета и воспроизведения коэффициентов2 т, 281 п с, и соз 1 и не зависит от чат тстоты измеряемого сигнала и может быть точнее 0,01. Кроме того, собственные шумы делителей напряжения постоянного тока могут быть сведены к тепловым шумам проводников, т. е. на 3 - 4 порядка ниже собственных шумов генератора копии сигнала в прототипе. Гармонический перемножитель предлагаемого фазометра содержит лишь линейные элементы - ключи, ФНЧ, делители постоянного напряжения. Конструктивно предлагаемый фазометр может быть полностью в интегральном исполнении, а при изготовлении не нуждается в какого682842 ставитель М. Барашков едактор Е, Караулова Корректор Л. Орлова аказ 2003/9ПО Поиск Изд. ЛЪ 505 Тираж 1090дарственного комитета СССР по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 у 5 дписное крытий Типография, пр. Сапунова,либо рода подстройках, что свидетельствует о его высокой технологичности. Формул а изобретенияОптимальный фазометр, содержащий 5подстраиваемый генератор, два идентичныхканала, каждый из которых содержит последовательно соединенные блоки делениявыходных напряжений и Агс 1 д отношениянапряжений, соединенные соответственно с 10первым и вторым входами блока вычитания, выход которого соединен с отсчетнымустройством, отл ич а ищи йс я тем, что,с целью повышения точности измерений, онснабжен кольцевым пересчетным элементом 15и в каждый канал введены блок фильтровнижних частот, блоки масштабных коэффи 2-,циентов 51 п 1 и сов - , первый ит твторой сумматор, т ключей, причем входывсех ключей каждого из каналов соединены между собой, а выходы подсоединенысоответственно к входам блока фильтров нижних частот, выходы которого по числу ключей соединены с одноименными входами блоков масштабных коэффициентов2 2 я31 п 1 и сов , выходы которых сот ,тединены соответственно с входами первого и второго сумматоров, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока деления выходных напряжений, управляющие входы одноименных ключей обоих каналов присоединены к соответствующим выходам кольцевого пере- счетного элемента, вход которого соединен с выходом подстраиваемого генератора, а управляющий вход генератора присоединен к выходу сумматора одного из каналов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Пестряков В. Б. Фазовые радиотехнические системы. М Сов, радио, закл.1968, с. 236.2. Авторское свидетельство СССР459741, кл. б 01 К 25/00, 1973.