Способ преобразования фазового сдвига в цифровой код

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) (И) 01 Р. 25/О С 5 ем ко и Мое зеп-в 1967,оаиал Опар ниисигнал ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(56) Авторское свидетельств9 245914, кл, С 01 К 25/00,Вегеег Б. 2 ц рг 1 пкр 1 е 1111 с 1 йе 1 геп Йег РуТа 1 еп РЬзцпе. "Иасйг 1 сЬгепгесЬп.Е",17, 9 11, 443-446.(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ФАЗОВОГОСДВИГА В ЦИФРОВОЙ КОД(57) Изобретение относится к электрон радиоизмерительной технике и можетиспользоваться в электро- и радиотехнических установках различногоназначения. Цель изобретения - повышение точности - достигается путумножения сигналов, опорного и измеряемого, на число, равное 2, фиксирования фазового сдвига умноженныхсигналов и деления полученного значения на 2 Фазовый сдвиг получают опросом состояния делителей измеряемого сигнала при нулевом положении делителей опорного сигнала.Устройство, реализующее данный способ, состоит из умножителей 1, 2фазы и частоты, формирователей 3 и4 импульсов, триггеров опорного сигнала 5.1-5 Ф и измерительного сигнала 6 . 1-6. (триггерные делители),формирователей 7 и 8 импульсов записи опорного и измерительного сигналов, цифровых фазовых компараторов 9,1-9. 1 ил.1221 30 Изобретение относится к электрои радиоизмерительной технике и можетбыть использовано н электро- и радиотехнических установках различного назначения, 5Цель изобретения - повышение точности лутем умножения опорного иизмерительного сигналов на число,равное 2 , Фиксирования фазового31сдвига умноженных сигналов и деления 10полученного значения на 2 Крометого фазовый сдвиг получают опросомсостояния делителей измерительногосигнала при нулевом положении делителей опорного сигнала. 5На чертеже дано устройство преобразования Фазового сдвига в цифровой код, реализующее предлагаемыйспособ,Устройство состоит из умножителей 201 и 2 Фазы и частоты, Формирователей3 и 4 импульсов, триггеров опорногосигнала 5.1-5,и измерительного сигнала 6,1-6.11(триггерные делигели)формирователей 7 и 8 импульсов записи опорного и измерительного сигналов, цифровых Фазовых компараторон (ФК) 9, 1-9, + 1.При этом вход опорного сигналаподключен к последовательно .соединенным умножителю, формирователю ипервой цепочке из-последовательно.соединенных триггеров, входизмерительного сигнала аналогичноподключен к последовательно соединенным умножителю, Формирователю ивторой цепочке из-триггеров,при этом выход каждого из формирователей соединен с входами фазовыхкомпараторов, выходы каждого из40триггеров соединены с входами соответствующих фазовых компараторов,выходы фазовых компараторов образуюткодовую комбинацию фазы, а установочные входы триггеров соединены с45формирователями импульсов записи,входы которых соединены с входамиопорного и измерительного сигналовсоответственно.Устройство работает следующимобразом.На входы устройства поступают сигналы частоты-опорный с фазойи измерительный с фазой. Принимая фазу опорного сигнала равнуюнулю, имеем измеряемый фазовыйсдвиг между измерительным и опорнымсигналами, равный Т , Фаза опорного и измерительного сигналов умножа-,614 2ется в 2 раз умножителями 1 и 2, Формиронатели 3 и 4 преобразуют аналоговое напряжение с выходов умножителей 1 и 2 в импульсное напряжение типа "Меандр, Триггерные делители 5, 1-5.и 6, 1-6 и последовательно делят фазу поступающих на них импульсов на 2 обычным бинарным делением частоты. Фазовые сдвиги на входе делителей могут иметь величионы много большие 360 , и при периодической форме сигнала определить их величину затруднительно. Обычный делитель. может потерять целое количество периодов фазы, и фазовый сдвиг на его выходе не равен поделенному входному Фазовому сдвигу, Чтобы этого не случилось, надо пронести запоминание (запись) фазового сдвига, т.е. сделать аналогично записи количества импульсов, пропустив весь фазовый сдвиг через делители, меняя плавно фазу сигнала от нуля до текущего значения, Однако при этом все равно требуется импульс обнуления цифровых делителей. Запись можно провести и какими-либо другими устройствами сравнения, В данном случае это производится подачей импульсов записи, сформированных по положительным переходам через 0 сигналон, на установочные входы делителей. Если делители учитывают поступающий на них фазовый сдвиг независимо от его величины (т.е.,если в них произведена запись фазового сдвига), то фазовые сдвиги выходных напряжений делителей 5.и и 6, равны фазоным сдвигам опорного и измерительного сигналов соответственно. Импульсы записи выполняют это условие, приравнивая их фронты, Импульсы записи одновременноявляются и установочными для делителей, При непрерывном изменении фазы достаточна однократная подача импульсов записи. Для исключения сбоев, а также для исключения фазовых погрешностей умножителей 1 и 2 формирователей 3 и 4 в данном устройстве производится периодическая подача импульсов записи, чем осуществляется следящее запоминание (запись). Цифровые фазрвые компараторы 9.1-9.1+1 производят сравнение Фазовых сдвигов, поступающих на их входы, и выдают в зависимости от результата сравнения уровни "1 (при равенстве или более 180 ) или "0" (если менее 180 )в соответствующие разряды цифрового кода, Компаратору 9.1.соответствует младший разряд, компаратору 9, И + 1 - старший разряд двоичного параллельного цифрового кода фазового сдвига. Штрих-пунктиром на схеме указаны дополнительные делители 5, + 1, 6,Ь + 1, дополнительный Фазовый компаратор 9.И + 2, которые могут использоваться при непрерывном изменении фазового сдвига опорного и измерительного сигналов в пределах более 360 , в данном случае до 720 . Фазовому компаратору 9.,п + 2 при этом соответствует более старший разряд цифрового кода, Частота подачи импульсов записи на делители 5,и + 1 и 6.6 + 1 должна быть уменьшена в 2 раза, При этом коэффициент деленияЬ+12 больше коэффициента умножениял2 , Аналогичным увеличением разрядности можно преобразовывать в цифровой код любой поступающий на вход устройства фазовый сдвиг, что важно для цифровых фазовых детекторов фазовой и частотной модуляций,Фазовый сдвиг Ч можно представить в виде180 , 180 180 180 180 фо2 и 1н 2 и У где И Я,М - целые числа 0или 1, в зависимости от значенияПосле умножителей фазы и частоты имеем разность фазовых сдвигов2 чм на выходе умножителей2180 И, +2 180 И+++ 2 180 И.1+ 180 И, (2) Таким образом, методом поразрядного параллельного кодирования приделении (с помощью компаратора 9.1)можно определить значение И , соответствующее младшему разряду кода,После делителей 5.1 и 61 фазовыйсдвиг Р равент-- 2180 И +(3)С помощью компаратора 9.2 можноопределить значение ИАналогично определяются все значения коэффициентов М,М.Фазовый сдви У можно представить в видео+ в.Значение а 1 дискретности измерения фазового сдвига равноу 180(6)Формула справедлива при измеряе мых фазовых сдвигах не более 360 ф(за вычетом дискретности измерения).Коэффициент деления умноженных фазовых сдвигов К при этом выбираетсяравным весовому коэффициенту пристаршем разряде И, - 2". При этомзначения коэффициентов умножения и,деления получаются равными, В случаеесли измеряемый фазовый сдвиг неопревосходит 180 (за вычетом дискЗ 0 ретности измерения), то значениекоэффициента деления К можно огранидчить величиной 2" , т.е. весовымкоэффициентом при М, так как Впри этом равно О, Аналогично, применьших измеряемых углах можно выб,рать коэффициент К меньший и соответствующий весовому коэффициентуоставшегося старшего разряда. Приэтом коэффициент деления становится 40 меньше коэффициента умножения К. Соответственно, при углах, не превышающих 720 (за вычетом дискретностиизмерения) при разложении измеряемого фазового сдвига в форму, анало гичную (4), значение весового коэффициента при старшем разряде равно.2 " . Коэффициент деления К приэтом выбран равным 2 " (указано начертеже штрихпунктиром). Коэффициент 50 Кд при этом получается больше коэффициента К, Коэффициент деления Кумноженных фазовых сдвигов опорногои измерительного сигналов равен весовому коэффициенту старшего разря да измеряемого фазового сдвига ввыражении типа (4) и (5), т.е. определяется диапазоном преобразования фазового сдвига и цифровой код.Заказ 1609/52 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Коэффициент К выбирают постояйным, определяемым диапазоном преобразования разрабатываемого устройства.В общем виде выражение для коэффициента Кд можно записать какК = 2 (7) где ш - целое число 1, 2, , и,п + 1. , определяемое диапазоном преобразования фазового сдвига.Предлагаемый способ обеспечивает точность преобразования фазового сдвига в цифровой код по сравнению с известным не менее чем в 2-3 раза,В некоторых случаях при получении цифрового кода фазового сдвига опрос делителей измерительного сигнала можно проводить по положительному переходу напряжения опорного сигнала через нулевое значение, сформировав при этом импульс с крутым фронтом, При этом не требуетсяумножение и деление фазового сдвигаопорного канала, что может еще больше повысить и упростить реализациюспособа за счет исключения погрешностей формирующих устройств опорного сигнала,Оформула измерения Способ преобразования фазовогосдвига в цифровой код, основанныйна умножении входных сигналов в 2 " 15 раз, где- целое число, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности, умноженные сигналы формируют в импульсы и последовательно делят в 2 раз, а код, 2 О пропорциональный сдвигу фаз, определяют в моменты перехода опорногосигнала через нуль путем опроса состояния делителей.