Устройство для определения фазы сигналов

(50 4 С 01 К 25/00 БРЕТЕНИ САНИ СТУ МУ СВИ Н АВТО атизирорадиозлекход о СССР 1974. адиотехское раГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(7 1) Томский институт автомванных систем управления итроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗЫ СИГНАЛОВ(57) Изобретение может быть использовано при измерении фазы сигналов с нестационарным средним значением. Устройство для определения фазы сигналов содержит генератор 1 копии сиго нала, фазовращатель 2 на 90 , пере- множители 3, 6, интеграторы 4, 7, 13, вычислитель 5 отношения, сумматоры 8, 11, блок 9 привязки уровня, блоки 10, 12 выборки и хранения, формирователь 14. Изобретение повышает точность определения фазы сигнала с линейно изменяющимся средним значением. 1 ил.Изобретение относится к Фазоиэмерительной технике и может быть использовано в радиотехнике при измерении фазы сигналов с нестационарным средним значением.Целью изобретения является повышение точности определения Фазы сигнала с линейно изменяющимся средним значением.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство для определения фазы сигналов содержит последовательно соединенные генератор 1 копии сигнала, фаэовращатель 2 на 90, перемножитель 3, интегратор 4, вычислитель 5 отношения, а также подключенные ,к выходу генератора 1 копии сигнала, последовательно соединенные перемножитель 6, интегратор 7, сумматор 8, выходом подключенные к другому входу вычислителя 5 отношения, подключенные к входу устройства последовательно соединенные блок 9 привязки уровня, блок 10 выборки и хранения, сумматор 11, блок 12 выборки и хранения, выходом подключенный к другому входу сумматора 8, а также включенный между выходом перемножителя 6 и другим входом сумматора 11 интегратор 13 и подключенный к выходу генератора 1 копии сигнала формирователь 14 импульсов, один выход которого подключен к установочным входам интеграторов 4 и 7 и управляющим входам блока 9 привязки уровня и блока 10 выборки и хранения, а второй выход формирователя 14 подключен к установочному входу интегратора 13 и блока 12 выборки и хранения, другие входы пере- множителей 3 и 6 подключены к выходу блока 9 привязки уровня, выходом устройства является выход вычислителя 5 отношения.Устройство работает следующим образомм.Генератор 1 копии сигнала формирует гармоническое напряжение с частотой и , которое поступает на вход перемножителя 6 непосредственно, а на вход перемножителя 3 - через фазоовращатель 2 на 90 . В результате на перемножители 3, и 6 поступают сигналыП = сопят ОТ; (1) П = зп уе. (2)Одновременно сигнал с выхода генератора 1 копии сигнала поступает на формирователь 14 импульсов, в результате на одном из выходов Формирователя 14 вырабатываются короткие импульсы в моменты нуль-переходов с положительной производной сигнала геснератора 1, на втором выходе формирователя - последовательность импульсов в моменты нуль-переходов с отрицательной производной сигнала генератора 1. Короткие импульсы с выхода формирователя 14 импульсов поступают на управляющий вход блока 9 привязки уровней, в результате чего сигнал на выходе блока 9 привязки уровней в зти моменты "привязывается" к нулю. Сигнал на выходе блока 9 привязки уровней имеет вид Бвх И) = Псов (ас - ) + Е,+ 1+ х(с), 20(3)где к определяется иэ условия равенства сигнала (3) нулю в моменты привязки уровней с = 2 Уш, где ш = 1, 2, 3:25 1 с = -Бсоэ Г - х(Т) . (4)Иэ выражения (3) следует, что припериодической "привязке" исследуемогосигнала к нулю смещение напряженияна входах перемножителей, интегратоЗ 0 ров, вычислителя отношения, вызванноенестационарностью среднего значениясигнала, не превышает величины271/я, что позволяет более рационально использовать динамический диапазонвходных сигналов в данном устройствеи в конечном итоге повышает точностьизмерений.Одновременно импульс с выхода формирователя 14 поступает на установочные входы интеграторов 4 и , устанавливая тем самым последние в нулевое состояние, подготавливая их кочередному циклу работы. Сигнал (3)поступает на перемножители 3 и 6, навторые входы которых поступают сигналы, .соответственно, (1) и (2). Послеперемножения сигналов (1), (2) и (3)выходные напряжения перемножителей 3и 6 поступают на интеграторы 4 и 7.50В результате интегрирования к концуинтервала, интегрирования напряженияна выходах интеграторов 4 и 7 имеютвид"вх (г) соя ы йс 1; (5)1о551(Т) = - 3 Пвхвпис 1. (6)1 ГоПосле нескольких преобразований(не учитывается влияние случайной сос-.1345134 тавляющей погрешности определения фазы) напряжение О поступает на один из входов вычислителя 5 отношения, а напряжение О - на один из входов сум-1 5 матора 8.Интегратор 13 устанавливается в нулевое состояние импульсами со второго выхода формирователя 14, в результате чего на выходе интегратора 1 О 13 напряжение интегрируется на интервале времени -Т/2 ( с С Т/2, т.е.Тг1 з (Т) Т Пвх (")з 1 пис 1 с,(7)1тй 2 15Пусть на интервале времени -Т( ( О сигнал Бна выходе блокав9 привязки уровня описывается выражениемБв(е) = О соз(ыг. -У) +1 с +1 , (8) где 1 определяется из условия равеноства сигнала О(с) нулю в момент времени С = -Т: Устройство для определения Фазы сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор копии сигнала, фазовращатель на 90 , первый перемножитель, первый интегратор, вычисли, = Б соя 7 - кТ.25Таким образом, сигнал на выходе интегратора 13 за время интегрирования на интервале -Т/2 (( Т/2 принимает значениео1 ЗОП 1 (Т) Т 1 Овх з 1 п" 1" +т/29 Т т/, Ь+1) (й) з 1 пис й. (10)а Напряжение с выхода интегратора 13 поступает на один .из входов сумматора 11, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 10 выборкии хранения. Сигнал на выходе блока 10 выборки и хранения формируется сле дующим образом. С. выхода формирова.теля 14 импульсы, характеризующие конец интервала интегрирования основных интеграторов 4 и 7, поступают на управляющий вход блока 10 выборки и 45 хранения. По переднему фронту этих импульсов выбирается и запоминается значение напряжения в момент времени, предшествующий привязке уровней. Это соответствует значению напряжения Б(8) в момент времени= пТ, где п = О, 1, 2, , т.е. на выходе блока 10 выборки и хранения в :момент= О запоминается значение напряжения, равное 55 П (О) = П,(О) = к,т. (11)Напряжение (11) с выхода блока 10 поступает на сумматор 11, где происходит его суммирование с : сигналомс выхода интегратора 13Напряжение с выхода сумматора 11 поступает на сигнальный вход блока 12 выборки и хранения, на управляющий вход которого поступают короткие импульсы со второго выхода формирователя 14 импульсов. По переднему фронту этого импульса напряжение с выхода сумматора 11 запоминается на выходе блока 12 выборки и хранения и поступает на вход сумматора 8, на второй вход которого поступает сигнал (б) с выхода интегратора 7, В результате на выходе сумматора 8 к моменту времени= Т напряжение равно в 7 юЭто напряжение поступает на вход вычислителя 5 отношения, на второй вход которого поступает сигнал с выхода интегратора 4. На выходе вычислителя 5 отношения формируется сигнал, пропорциональный отношению сигналов, поступающих на его входы: Б (Т) = О (Т) /П (Т) = 2 ср 1. (13) Таким образом, на выходе устройстг ва получается :несмещенная оценка тангенса фазы исходного колебания Я(С) = асов(И- Ю ) + ЕС + 1 Следовательно, введение в известное устройство дополнительных узлов позволяет полностью исключить составляющую погрешности определения фазы, обусловленную наличием на входе устройства линейно изменяющегося напряжения.Известное устройство позволяет простым увеличением времени измерения в и раэ уменьшить погрешность измерения также в и раз (при условии, что смесь сигнала и линейно изменяющегоея напряжения не выходит за пределы линейного режима работы устройства) . В то же время в предлагаемомустройстве погрешность измерения фазысигналов, вызываемая нестационарностью среднего значения, полностью исключена. формула изобретения1345134 Составитель С. КулишТехред И.Попович Корректор М.Демчнк Редактор Л.Повхан Тираж 730 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Заказ 4915/44 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 тель отношения, выход которого является выходом устройства, а также подключенные к выходу генератора копиисигнала последовательно соединенныевторой перемножитель и второй интегратор, другие входы первого и второго перемножителей .объединены, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения фазысигнала с линейно изменяющимся средним значением, в него введены подключенные к входу устройства последовательно соединенные блок привязкиуровня, первыи блок выборки и хранения, первый сумматор, второй блок выборки и хранения, второй сумматор, одним входом подключенный к выходу второго интегратора, а выходом - .к другому входу вычислителя отношения, между выходом второго перемножителя и другим входом первогосумматора включен третий интегратор,к выходу генератора копии сигнала подключен введенный формирователь импульсов, первый выход которого подключен к установочным входам первогои второго интеграторов, к управляющему входу первого блока выборки и хранения и к управляющему входу блокапривязки уровня, а второй выход формирователя импульсов подключен к установочному входу третьего интегратора и управляющему входу второгоблока выборки и хранения, другие входы первого и второго перемножителейподключенык выходублока привязкиуровня.