Устройство для определения фазы сигналов

. с,й ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Томский институт авванных систем управления тизироадиореход СССР1972.ССР1986.НИЯ ФА) Изобрет электробыть ние относится технике и мож измерительно использовано налов с нест кием. 11 елью вышение точи при измеренииционарным средзобретения явлсти определени м значе тся поГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР электроники(53) 621317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство В 410331, кл. 0 01 В 25/00,Авторское свидетельство С В 1345134, кл. 0 01 В 25/00, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ 01 РЕДЕЛЕ ЗЫ СИГНАЛОВ 2монического сигнала при наличиивходе нелинейно изменяющегося нап ряжения, т.е. при нестационарностисреднего значения сигнала (помехи).Устройство содержит генератор 1 копии сигнала, фазовращатель 2 на 90перемножитель 3, интегратор 4, вычислитель 5 отношения, блок 6 выборки и хранения перемножитель 7,интегратор 8, блок 9 привязки уровня, аттенюатор 10, формирователь 11импульсов, счетный триггер 12 и элемент И 13. Достижение цели обеспечивается регулированием амплитудыизмеряемого сигнала по определенномузакону и формированием определенныхвременных границ регулирования амплитуды и интегрирования перемноженныхсигналов, что позволяет свести к ную в результирующем сигнале составля" (щие нелинейно изменяющегося напряжеия. 2 ил.Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано в радиотехнике при измерении фазы сигналов с нестационарнымсредним значением,Целью изобретения является повыше ние точности оценки фазы гармонического сигнала при наличии на входе нелинеМного изменяющегося напряжения,т.е при нестационарности среднегозначения сигнала (помехи).На фиг. показана структурная схема устройстна; на фиг.2 - временныедиаграммы работы устройства. 5Устройство для определения фазысигналов содержит последовательно соединенные генератор 1 копии сигнала,фазовращатель 2 на 90 , перемножитель 3, интегратор 4, вычислитель 5отношения, блок 6 выборки и хранения,а также подключенные к выходу генера-.тора 1 копии сигнала последовательносоединенные перемножитель 7, интегратор 8, выходом подключенный к второму входу вычислителя 5 отношения,при этом вторые входы первого 3 и нторого 7 перемножителей объединены, пос"ледовательно соединенные блок 9 привязки уровня, аттенюатор 10, выходомподключенный к объединенным входамперемножителей 3 и 7, а также подключенные к выходу генератора 1.копиисигнала последовательно соединенныеформирователь 11 импульсов, счетныйтриггер 12, элемент И 13, выходомподключенный к управляющему входу блока 9 привязки уровня, установочнымвходам интеграторов 4 и 8 и управляющему входу блока 6 выборки и хранения, а управляющий вход аттенюатора1 О подключен к выходу счетного триггера 12, другой вход элемента И 13 подключен к второму выходу формирователя 11 импульсов, выход блока 6 выборки и хранения является выходом устройства.Устройство работает следующим образом.1Генератор 1 копии сигнала формиру ет гармоническое напряжение (фиг,2, Ц,) с частотой Я, которое поступает на вход перемножителя 7 непосредственно, а на вход перемножителя 3 - через фаэонращатель 2 на 90 . В резуль118(С) при 011 зо (С)ЗО (С) при Т/ тате на перемножители 3 и 7 поступаютсоответственно сигналыБ = сонсА;Н = эпой, . (2)Одновременно сигнал с выхода генератора 1 копии сигнала поступает надвухполупериодный формирователь 11импульсон, в результате на одном извыходов формирователя 11 вырабатываются короткие импульсы н моменты нульпереходов с положительной производной "сигнала генератора 1 (фиг.2, 11, )на другом выходе формирователя - последовательность импульсов в моментынуль-переходов с отрицательной произ"водной сигнала генератора 1 (фиг.2,11,), Короткие импульсы с выходаформирователя 11 поступают на входсчетного триггера 12, с выхода триггера 12 сигнал типа меандр (фиг,2, Н )поступает на вход элемента И 13, надругой вход которого поступают короткие импульсы с формирователя 11, Короткие импульсы (фиг.2, 1,) с выхода элемента И 13 с частотой, в дна раза меньшей частоты сигнала, поступают на управляющий вход блока 9 привязки уровня, в результате чего сигнална выходе блока 9 привязки уровняпривязывается к нулю. Сигнал на выходе блока 9 привязки уровня имеетвид11 ь (С) = 11 эп(ь)С + Ч ) + К С ф ++ ,С + К, + х(С), (3)где К - определяется из. условия раовенства сигнала (3) нулюв момент привязки уровнейС,п = 4 йп/со (где ш = 1,2,оо)1х(С) - составляющая, учитывающаявоздействие случайного шума,Далее х(С) = О,Одновременно импульс с выхода элемента И 13 поступает на установочныевходы интеграторов 4 и 8, устанавливая тем самым последние в нулевое состояние, подготавливая их к очередному циклу работы (фиг.2)Сигнал (3) поступаетна вход аттенюатора 10, на управляющий вход которого поступает сигнал типа меандр свыхода триггера 12, в результате чего сигнал с выхода аттенюатора имеетвил1(12) 55 5Сигнал (4) поступает на перемножители 3 и 7, на вторые входы которых поступают соответственно сигналы (,17 и (2),.После перемножения сигналов (1), (2) и (4) выходные напряжения5 перемножителей 3 и 7 поступают на интеграторы 4 и 8 соответственно, В результате интегрирования к концу интервала интегрйрования напряжения на выходах интеграторов 4 и 8 имеют вид соответственнот13 (2 т) = - 1 /,соой ы ) (5)ОДТ 15Цф яп(ф)1 (6)0Подставляя в выражения (5) и (6) цоиз (4) получаем выражениятИг 2011(2 Т)= -13, (1) сояоййС +дт т о2 т3+ - 1 ц(в) вьюи + -о (с)3 1т/2 ЗИтвяп(иСйС . (8) 30 После преобразований имеют так жекак и в известном устройстве не учитыва"ется влияние случайной составляющейпогрешности определения фазы, т,е,полагают х(С) и О) 51.1 соя 9,Ц,( Т) = --- (10) 402 ыТт,к, суммарное эначен)1 р результатов интегрирования членов, содержащих составляющие члены к,1 с(; и Ку равно нулю,Напряжения (9) и (1 О) поступают 45 с интеграторов 4 и 8 на вход вычислителя 5 отношения, на выходе которого формируется сигналП) (2 Т)0(2 Т) = Ц-(РТ 7 - 8 Ч, (11) 50П (2 Ткоторый поступает на вход блока 6 выборки и хранения, на выходе которого запоминается сигнал с момента прихода короткого импульсас выхода элемента И 13 на управляющийвход блока 6 выборки и хранения. Таким образом, на ныходе устройства получается несмещенная оценка тан 1генса фазы исходного колебания, Следовательно, введение в известное устройство дополнительных узлов позволяет исключить составляющую погрешностиопределения фазы, обуслонленную наличием на входе устройства изменяющегося среднего значения помех,Сравнение предлагаемого устройства с известным показывает, что простое увеличение времени измерения ви раз уменьшает погрешность определения Фазы в и раз, тогда как в предлагаемом устройстве погрешность измерения фазы с нелинейным изменениемсреднего значения исключена,Формул а и з о б р е т е н и я Устройство для определения фазы сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор копии сигнала, фаэовращатель на 90 С, первый перемножитель, первый интегратор и вычислитель отношения, подключенные к выходу генератора копии сигнала последовательно соединенные второй перемножитель и второй интегратор, при этом вторые входы перемножителей объединены, вторые входы интеграторов объединены и подключены к управляющему входу блока привязки уровня, формирователь импульсов, подключенный к выходу генератора копии сигнала, иблок выборки и хранения, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности оценки фазы сигнала при изменении среднего значения помех, в него введены управляемый аттенюатор, элемент И и счетный триггер, при этом вход аттенюатора соединен с выходом блока привязки уровня и выход аттенюатора соединен с вторыми входами перемножителей, управляющий вход аттенюатора соединен с выходом счетного триггера и с одним из входов элемента И, другой вход которого подключен к первому выходу формирователя импульсов, второй выход которого подключен к входу счетного триггера, а выход элемента И соединен с управляющим входом блока привязки уровня и с управляющим входом блока выборки и хранения, сигнальный вход которого соединен с выходом вычислителя отношения, второй вход которого соединен с выходом второго интегратора, а выход блока выборки и хранения является выходом устройства.1541529 Составитель М. Катановаактор И. Шулла Техред М.Дидык. .Корректор М, Самборск 6 Тираж дписн при ГКНТ СС роизводственно-издательский комбинат "11 атент", г, Ужгоро Гагарина, 10 Заказ ВНИИП сударственного коми113035, Мос ета по изобретени а, Ж, Раушская и открытия б., д. 4/5 ффсЭ л