Устройство для определения фазы сигналов

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 09) (11) 8 1) 4 С 01 К 25 ОПИСАН РЕТЕН ТВУ атизирозле онен(088 .8)виде тел ьс01 К 25/ ССР 986 ЕНИЯ ФАЗЫ испольгналов ьРй ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТ(71) Томский институт автванных систем управлениятроники(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛСИГНАЛОВ(57) Изобретение может быт овано при измерении фазы с нестационарным средним значением. Цель изобретения - повышение точности определения фазы. Устройство содержит генератор 1 копии сигнала,фаозовращатель 2 на 90 , перемножители 3 и 6, интеграторы 4 и 7, вычислитель 5 отношения, сумматоры 8 и 11, блок 9 привязки уровня, блоки 10 и 12 выборки и хранения, интегратор 13 и формирователь 14 импульсов. Введение триггера 15, блока 16 привязки уровня и коммутатора 17 позволяет полностью исключить составляющую погрешности определения фазы, обусловленную конечной величиной времени обнуления и блоком 16 привязки уровня, 1 ил.(3) где х(С) сову-х(с ),(4) Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнике при измерении фазы сигналов с нестационарнымсредним значением.Целью изобретения является повышение точности определения фазы гармонического сигнала с линейно изменяющимся средним значением. 10На чертеже изображена структурная схема устройства.Устройство для определения фазысигналов содержит последовательносоединенные генератор 1 копии сигонала, фазовращатель 2 на 90 , перемножитель 3, интегратор 4; вычислитель 5 отношения, а также подключенные к выходу генератора 1 копии сигнала последовательно соединенные 20перемножитель 6, интегратор 7, сум-,матор 8, выходом подключенный к второму входу вычислителя 5 отношения,подключенные к входу устройства по- .следовательно соединенные блок 9 25привязки уровня, блок 10 выборки ихранения, сумматор 11, блок 12 выборки и хранения, выходом подключенный к второму входу сумматора 8, атакже включенный между выходом перемножителя 6 и вторым входом сумматора 11 интегратор 13 и подключенныйк выходу генератора 1 копии сигналаФормирователь 14 импульсов, первыйвыход которого подключен к входу35триггера 15, к установочным входаминтеграторов 4 и 7, управляющему входу блока 10 выборки и хранения, авторой выход формирователя 14 импульсов подключен к установочному входу 40интегратора 13 и блока 12 выборки ихранения, подключенный к входу устройства блок 16 привязки уровня, выход которого подключен к второмусигнальному входу коммутатора 17,выходы триггера подключен соответственно к управляющим входам блока 9и блока 16 привязки уровня и соответственно к управляющим входам коммутатора 17, вторые входы перемножителей 3 и 6 подключены к выходу коммутатора 17.Устройство работает следующимобразом,Генератор 1 копии сигнала Форми"рует гармоническое напряжение с час тотой О , которое поступает на входперемножителя 6 непосредственно, ана вход перемножителя 3 - через фаэовращатель 2 на 90 . В результате наперемножители 3 и 6 поступают сигналы соответственно Одновременно сигнал с выхода генератора 1 копии сигнала поступает на двухполярный формирователь 14 импульсов, в результате на одном из выходов формирователя 14 вырабатываются короткие импульсы в моменты н нуль-переходов с положительной производной сигнала генератора 1, на втором выходе формирователя последовательность импульсов в моменты нуль- переходов с отрицательной производной сигнала генератора 1Короткие импульсы с выхода Формирователя 14 импульсов поступают на вход триггефра 15, на выходах триггера Формируются прямой и инверсный сигналы вида меандр с частотой У/2, которые поступают на управляющие входы блоков 9 и 16 привязки уровня и на управляющие входы коммутатора 17, в результате чего сигнал на выходах блоков 9 и 16 привязки уровня, в моменты поступления на управляющий вход блока привязки уровня логической единицы, попеременно привязывается к нулю, а в моменты поступления на управляющий вход логического нуля поступает на сигнальные входы коммутатора 17. Таким образом, выходные сигналы блоков 9 и 16 привязки уровня поочередно передаются на выход коммутатора 17. Сигнал на выходе коммутатора 17 имеет вид, который соответствует сигналу с выхода блока привязки уровня основного изобретения, но с исключенными переходными процессами, что повышает точность измерений 0 в(С) =ц соэ(ЫС)++1 +1 С+х ( С),случайная составляющая помехиопределяется иэ условия равенства сигнала (3) нулю в моменты привязки уровней С=Жш/о, ш =1, 2, 3,где К,К - параметры медленно меняющейся составляющей помехи.(8) Напряжение (7) поступает на один из входов вычислителя 5 отношения, а напряжение (8) - на один из входов сумматора 8. Интегратор 13 устанавливается в нулевое состояние импульсами со второго выхода формирователя 14, в результате чего на выходе интегратора 13 напряжение будет интегрироваться на интервале времениТ Т--С( - т.е.2 2 Б(Т) = - Увхяз.пЮ с 3.(9)1ТХПусть на интервале времени -Т 1-0 сигнал Б(с) на выходе коммутатора 17 описывается выражениемП,(е)=У соя(ас-ср) +1 с,+1 с,е, (0) где К определяется иэ условия раовенства сигнала 11(с) нулю в момент времени с = -Т-1 с = У соя ч - 1 сТ,Интегратор 13 устанавливается в нулевое состояние импульсами со второго выхода формирователя 14. Сигнал (3) поступает на перемножители 3 и 6, на вторые входы которых поступают сигналы соответственно (1) и (2). После перемножения сигналов (1)-(3) выходные напряжения перемножителей 3 и 6 поступают на интеграторы соответственно 4 и 7. В результате интегрирования к концу интервала интегрирования (Т) напряжения на выходах интеграторов 4 и 7 будут иметь вид соответственнота (П = - ,и(с) сависаар, (5)11та (1) -ц, совийс. (6)Подставляя в выражения (5) и (6) значения 11из (3), после несложных преобразований имеемти,(т) = -а со.-1аТаким образом, сигнал на выходе интегратора 13 за время интегрнроваТ Т ния на интервале -- с.с: в ,- имеет 2 2(15)2 (дТ Так как уТ = 27,Напряжение (13) с выхода интегратора 13 поступает на один из входовсумматора 11, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блокаЗ 0 10 выборки и хранения. Сигнал на выходе блока 10 выборки и хранения формируется следующим образом. С выходаформирователя 14 импульсов импульсы,характеризующие конец интервала интегрирования основных интеграторов 4и 7, поступают на управляющий входблока 10 выборки и хранения, По переднему фронту этих импульсов выбирается и запоминается значение напря 40 жения в момент времени, предшествующий привязке уровней. Это соответствует значению напряжения У (й) (10)в момент времени С = и Т, где и == О, 1, 2 т.е. на выходе блока45 10 выборки и .хранения в момент й = 0запомнится значение напряжения, равное11(О) = и (О) = с,Т, . (14)Напряжение (14) с выхода блока 10поступает на сумматор 11, где происходит его суммирование с сигналом(13) с выхода интегратора 13. В результате на выходе сумматора 11 имеем сигнал5В выражении (15) учтено, что,согласно соотношений (4) и (11),справедливо 1479887 6Следовательно, введение в известноеустройство дополнительных узлов позволяет полностью исключить состав 5ляющую погрешности определения фазы,обусловленную конечной величиной времениобнуления" схемой привязкиуровня 1 с, (Т) = 1 +Н сов = 1 с -К . (16)Напряжение (15) с выхода сумматора поступает на сигнальный вход блока 12 выборки и хранения, на управляющий вход которого поступают корот. 10 Ф о р м у л а кие импульсы со второго выхода формирователя 14 импульсов, по переднему фронту этого импульса,Напряжение (15) с выхода сумматора 11 запоминается на выходе блока 12 выборки и хранения и посту. -пает на вход сумматора 8, на второйвход которого поступает сигнал (6)с выхода интегратора 7. В результа.те на выходе сумматора 8 к моментувремени С = Т напряжение будет равно изобретения Устройство для определения фазысигналов по авт. св. У 1345134,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности определения фазы сигнала с линейно изменяющимся средним значением, в неговведены последовательно соединенныетриггер, второй блок привязки и коммутатор, выход которого подключен ксигнальному входу первого блока выборки и хранения, второй выход триггера подсоединен к второму входупервого блока привязки, выход кото 2 б рого соединен с вторым сигнальнымвходом коммутатора, при этом сигнальный вход второго .блока привязки подключен к входу устройства, выходытриггера подключены к соответствую щим управляющим входам коммутатора,, выход которого соединен также с объе.диненными вторыми входами перемножителей, а вход триггера подключен кпервому выходу формирователя импульсов. Ц (Т) - П (Т)+и (Т) Н зхпц, (17)Напряжение (17) поступает на входвычислителя 5 отношения, на второйвход которого поступает сигнал (7)с выхода интегратора 4, На выходевычислителя 5 отношения Формируетсясигнал, пропорциональный отношениюсигналов, поступающих на его входы Н (Т) и (Т)/Н (т) 2 8 У.Таким образом, на выходе устройства получается несмещенная оценка тангенса Фазы исходного колебания. Составитель А. СтаростинаРедактор Т,Парфенова Техред А, Кравчук Корректор М.Максимишинец Заказ 2539/44 Тираж 714 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,Ужгород, ул. Гагарина,101