Цифровой фазометр

(51)5 С 01 В 25/08 НИЕ ИЗОБРЕТЕН к электр ет быть ских уст- назначеьппение стигаетс переключ аОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 1323980, кл. С О 1 Б 25/08, 1986(57) Изобретение относитсяизмерительной технике и можиспользовано в радиотехничеройствах систем различногония. Цель изобретения - повточности измерения, Цель довведением двух усилителей с 8015415 емым коэффициентом усиления и двухэлементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, что позво"ляет проводить измерение разности фазпервых гармоник сигналов со сложнымспектром путем исключения погрешности от ряда высших гармоник. На чертеже показаны фазовые детекторы 1,2,входы 3,4 фазометра, цифровые сумма"торы 5,6, Фильтры 7,8, преобразователи 9,10 напряжения в частоту, реверсивные счетчики 11,12, делитель 13частоты, генератор 14 импульсов, выход 15 Фазометра, усилители 16,17 спереключаемым коэФФициентом усиле"ния, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18,19.250 Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в радиотехнических устройствах в системах различного назначения,и является усовершенствованием изобретения по авт.св. У 1323980.Цель изобретения - повышение точности измерения.На Фиг.1 представлена структурная схема Фазометра; на Фиг.2 - эпюры коэффициентов передачи, поясняющие работу Фазометра.цифровой фазометр содержит Фазовые детекторы 1 и 2, входы 3 и 4 Фазометра, цифровые сумматоры 5 и 6, Фильтры 7 и 8, преобразователи 9 и 10 напряжения в частоту, реверсивные счетчики 11 и 12, делитель 13 частоты, генератор 14 импульсов, выходы 15 Фазометра, усилители 16 и 17 с переключаемым коэффициентом передачи и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 и 19, при этом первые входы Фазовых детекторов 1 и 2 связаны с входами 3 и 4 фа- У 5 зометра, а вторые соединены с выходами цифровых сумматоров 5 и 6, выходы детекторов 1 и 2 через последовательно соединенные Фильтры 7 и 8, преобразователи 9 и 10 напряжения в частоту и реверсивные счетчики 11 и 12 подключены к первым входам цифровых сумматоров 5 и 6. К второму входу сумматора 5 через делитель 13 частоты подключен генератор 14 импульсов, а к второму входу сумматора 6 - выход сумматора 5. Выход счетчика 12 является выходом 15 фазометра. Связь входов 3 и 4 Фазометра с фазовыми детекторами 1 и 2 осуществляется через 40 усилители 16 и 17 с переключаемым коэффициентом передачи, к управляющим входам которых через элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 и 19 подключены выходы (и)-го и (и)-го разрядов суммато ров 5 и 6 соответственно.Цифровой Фазометр работает следующим образом.Сигналы, разность Фаз которых необходимо измерить, подаются на входы 3 и 4 фазометра. Сигнал И оп, проходя через усилитель 16 и фазовый детектор 1, перемножается на их коэффициенты передачи К, Кизменяющиеся в сой ( ответствии с сигналами Ио, И(завимости коэффициентов от времени придены на Фиг.2 а, б). В результате перемножения на выходе детектора 1 формируется напряжение рассогласования, постоянная составляющая которого пропорциональна разности фаз Ии 11 О, Сигнал И Формируется путем суммирования кодов делителя 13 и счетчика 1. Напряжение рассогласования через фильтр 7 управляет преобразователем 9 напряжения в частоту. Импульсы преобразователя 9 подсчитываются в счетчике 11 и в виде кода добавляются в сумматоре 5 к текущему коду делителя 13 частоты генератора 14. Частота и Фаза сигнала Иравны алгебраической сумме частот и Фаз выходных сигналов старших (и-х) разрядов счетчика 1 1 и делителя 13. Система Фазовой автоподстройки частоты, образованная блоками 1,5,7,9,11,13,14,16 и 18, обеспечивает подстройку частоты(и Фазы сигнала 11, до равенства с частотой и Фазой первой (основной) гармоники сигнала И , при этом код сумматора 5 соответствует мгновенной фазе первой гармоники сигнала И , Сигнал 11" Формируется элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 18 из выходных сигналов (п.)- го и (и)-го разрядов сумматора 5, частота сигнала И", в два раза больше частоты сигнала 11 он сдвинут(относительно Ина 1/8 периода последнего.Сигнал И проходит через усилитель 17 и Фазовый детектор 2, перемножается на коэффициенты передачи К , К этих узлов, в результате чего на выходе Фазового детектора 2 формируется напряжение рассогласования, постоянная составляющая которого пропорциональна разности Фаз Ии И. Изменение К, Кво времени происходит в соответствии с сигналами И "И ф аналогично Фиг, 2 а, б. Сигнал 11 формируется на выходе и-го разряда сумматора 6 путем сложения кодов сумн матора 5 и счетчика 12, сигнал И, формируется элементом ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 19 из выходных сигнапов (и)-го и (и)-го разрядов сумматора 6. В результате мгновенная фаза сигнала И отличается от мгновенной фазы сигнала И, на величину, пропорциональную коду счетчика 12, а сигналНс винут относительно И на 1/8ц перно а последнего, Система Фазовой автоподстройки частоты, образованная блоками 2,6,8,10,12,17 и 19, обеспечивает автоподстройку Фазы сигнала Ии до равенства с фазой первой гармоники И, при этом код счетчика 12 соответствует разности Фаз сигналов1 (Ци П , а следовательно, разнос, ти Фаз первых гармоник сигналов 11и П , т.е, является кодом разности5Фаэ входных сигналов и непрерывно выдается.на выход 15 фазометра. Техническая эффективность предлагаемогофазометра заключается в том, что внем измерение разности фаэ входныхсигналов обеспечивается с большей точностью, чем в известном за счет исключения погрешности от ряда высшихгармоник входных сигналов.Напряжение рассогласования на выходе фазовых детекторов в известномфазометре образуется в результатеперемножения входных сигналов Уо иУц на коэффициент передачи соответствующих Фазовых детекторов, изменяющийся во времени аналогично фиг.2 б,Постоянная составляющая напряженийрассогласования образуется суммойпроизведений амплитуд гармоническихсоставляющих сигналов и коэффициен; 25тов передачи фазовых детекторов с одинаковыми номерами на разность фаз между этими гармониками. Посколькуспектр временной зависимости коэффициента передачи фазового детектора(фиг.2 б) содержит все нечетные гармоники с коэффициентами 1 Я, где 11,3,5- номер гармоники, всенечетные гармоники входных сигналоввносят вклад в постоянную составляю 35щую напряжения рассогласования,В предлагаемом Фазометре напряжение рассогласования на выходе фазовых детекторов образуется в результате перемножения входных сигналов Пи Уд на произведение коэффициентов передачи усилителей и Фазовых детекторов, т.е. Ц(С) К., (С) К (С) и 13,(С) К (С) К (С), Поскольку спектр произведений К, (С) К(С) и К ,(С) фК(С) (Фиг.2 в не содержит (при соблюдении указанных на фиг.2 а, б соотношений) гармоник с номерами,ш = = 4+1, в том числе 3-й и 5-й, соответствующие гармоники входных сигналов не вносят вклад в напряжение рассогласования и, соответственно, не вызывают погрешности измерения разности Фаз основных (первых) гармоник Ц,и ПФормула изобретенияЦифровой фаз оме тр по авт. св .В 1323980, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностиизмерения, в него введены два усилителя с переключаемым коэффициентомпередачи, выходы которых подключенык первым входам фазовых детекторов,и два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых подключены к управляющимвходам усилителей, а входы соединеныс выходами (п)-го и (ъ)-го разрядов цифровых сумматоров,1541531 Хайнацкий СоставительТехред М,Дидь Кор рек 1 Пекмар едак Заказ 277 Тираж 544 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат Патент Гагарина,10 о