Устройство для измерения разности фаз разноимпульсов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеслублик о 1687574 61) Дооолнитель авт, саид-в 1)м. Кл 2,76 (21) 2429006/18-21 2) Завале нением ааявки Ио -Н 03 Государственный комнте СССР оо дмам нзобретеннй н открытнй(23) Прио Бюллетень Мо 35 (53) УДН 621.317(5 ЗНОСТИ СТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН РАДИОИМПУЛЬСОВИзобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть ис пользовано для измерения разности фаз радиосигналов в фазовых системах . регистрирует реИзвестен фазомер, содержащий ряд запоминающих устройств, на вход которых через ключи, управляемые сдви-. говым регистром, поступают. входные сигналы. Сдвиговый регистр управЛяется импульсами со специального генератора. Частота следования импульсов с генератора значительно больше частоты заполнения радиоимпульсов, что позволяет сделать требуемое количество выборок эа период заполнения и записать эти выборки в запоминающих устройствах. К генератору импульсов через делитель частоты подключен другой сдвиговый регистр, который управляет работой ключей, стоящих на выходе запоминающих устройств. В результате считывания с запоминающих устройств выборок входных сигналов и их фильтрации создаются напряжения низкой частоты с разностью фаз, равной разности фаз -высокочастотного заполнения радиоимпульсов. Эти напряжения подаются на низкочастотный фа(72) Авторы ИЗОбрЕтЕНИя В.ф. Отчалко,тарев и Н,А . Каратаева эометр, который иэультат измерения.Недостатками этого метода являются низкое быстродействие схемы, что.обусловлено переносом фазовых соотношений на низкую частоту, и большая сложность исполнения схем и узлов фазометра.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство для измерения разностифаэ радиоимпульсов, содержащее двапоследовательно соединенных фазовыхдетектора и парафазных усилителя,входы фазовых детекторов соединенычерез фазосдвигаюшие цепи.Недостатками этого устройства являются низкое быстродействие процесса измерения, что обусловлено пере О носом фазовых соотношений на низкуючастоту, и возникновение ошибок,определяемых дополнительной обработкой сигналов с выходов фазовых детекторов и неидентичностью характеристик парафазных усилителей. Кроме того, это устройство может работать лишь при малой частоте.следования радиоимпульсов на входе, таккак минимальное время между двумяпоследующими радиоимпульсами опре б 8757460 деляется в основном временем измерения разности фаз напряжений с выходов резонансных усилителей. В связи с тем, что частота этих напряжений мала, время измерения велико,необходимо ограничивать возможную 5частоту следования радиоимпульсонснерху.Цель изобретения - повышение быстродействия измерения фаз между высокочастотным заполнением короткихрадиоимпульсов.Поставленная цель достигаетсятем, что в предлагаемое устройстводля измерения разности фаз радиоимпульсов, содержащее дна последовательно соединенных фазовых детектораи парафазных усилителя, причем входыфазовых детекторов соединены черезфазосднигающие цепи, введены Х каналов, каждый из которых состоит изрезистивного сумматора и элементасравнения, при этом входы сумматоров подключены к выходам парафазныхусилителей, а их выходы соединены свходами элементов сравнения соответственно,25С выходов элементон сравненияснимается значение кода, соответствующее измеряемой разности фаз, Всвязи с ем, что обработка выходныхсигналов фазовых детекторов производится параллельно во нсех каналахбез преобразования на низкую частоту, быстродействие устройства велико к определяется н основном лишьприменяемой элементной базой. 35На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройстна;на фиг. 2 - эпюры напрюкений, поясняющие его работу,Устройство содержит фазовые детекторы 1 и 2, фазосдвигающие цепи3 и 4, парафазные усилители 5 и б,элементы сравнения 7, 8 и 9, резис.тивные сумматоры 101 -10 состоящиеиз. резисторов Й 1 и В Количество 45каналов И, состоящих из резистинныхсумматоров и элементов сравнения,определяется требуемой разрешающейспособностью и равноН180Ч,50где Ч. - дискрет измерения,.фризовые детекторы 1 и 2, между,парами входов которых нключены 45-ыефазосдвигающие цепи 3 и 4, черезпара 4 азные усилители 5 и б соединены с соответствующими входами резистивных сумматоров 10 -10, выходы которых, в свою очередь, подключены к входам элементов сравнения 7, 8 и 9.Устройство работает следующим образом.Каждый из входных радиосигналов,разность фаз фкоторых необходимоизмеоить, подают на один из фазовых 65детекторов непосредственно. а на другой Фазовый детектор через 45 -уюо фазодвигающую цепь (3 либо 4), В этом случае на выходах фазовых детекторов 1 и 2 получают видеосигнапы, амплитуда которых пропорциональна соя и яи , Парафазные усилители обеспечивают создание сигналов вида + сояи ф я 1 п, поступающих затем на соответствующие входы резистинных сумматоров. Весовые коэффициенты резистивных сумматоров определяются требуемым дкскретом измерения и номером канала. Выходные напряжения сумматоров подаются на входы элементов сравнения, В качестве элементов сравнения могут быть использованы дифференциальные усилители с достаточным коэффициентом усиления. Практически эти пороговые устройства, выполняющие операцию сравнения, Порог срабатывания устанавливается в самих элементах сравнения,Работа каналов поясняется приведенными на фиг. 2 эпюрами напряжения на выходах парафазных усилителей, резистивных сумматоров и элементов сравненияПусть максимальное значение напряжения на выходах элементов сравнения имеет значение 1 кода, а минимальное напряжение - значение 0 кода, Значение напряжения на выходе элемента сравнения какого-либо канала определяется в каждом конкретном случае величиной сигнала, снимаемого с выхода соответствующего резистинного сумматора. Этот сигнал равен- у (у) М 1(Ч)Ъ(Р)Я +УВИВ+Р + если подать на сумматор сигналы 1 =Я 1 п и (3= - сояф тоу Рая(п Ч - к сов т.е., зная величину порога срабатывания элемента сравнения р путем выбора сопротивления резисторов В и В, можно добиться переброса элемента сравнения из состояния 0 в состояние 1 кода при определенном, наперед заданном, значении разности фаз рвходных сигналов, Обратный переброс схемы (из состояния 1 в состояние 0 кода) может произойти, как это видно из эпюр на фиг. 2, только при изменении входной разности фаз на 180, т,е, при : ,+18 У, Выбирая величины сопротивлений резистивных сумматоров, можно заставить срабатывать элементы сравнения в каждом канале при наперед заданных значениях разности фаз, определяемых дискретом измерения и номером канала. В нашем примере элемент сравнения в 1-ом канале должен срабатывать, т.е, перебрасываться из состояния О в( у щ + (80),5 П (Ь) Пд ( а) 0 45 мм азонедо .Г(, поПринапряже кан алов, сраба входной разнос даются сигналы этом положител ния на выходе значение 1 та сравнения, чение О ко тывающих в дн ти фаз ц от -совй -з 1 ьному значен сумматора со а вых атель ходею тветствуеоде элемен ому - зна элемента кода на отрицда на вы ожн ода состояние1кода, при значениии з мер яемой раз н ости фаз где- дискрет измерения;1=1,2 .М - номер канала,Добавка - в этом выражении опреЬа тем, что в примере реализациийства точка начала отсчета) расположена в середине дискЗначение 1 кода на выходента сравнения 1-ого канала суует при В процессе измерения на выходах всех элементов сравнения создается кодовая комбинация, однозначно связанная с измеряемой разностью фаз. Иа приведенных эпюрах дискрет измерения выбран равным 22,5 , а порог срабатыования элементов сравнения равен нулю. В этом случае первый канал срабатывает при 11,25, а второй - при 7"- =33,75 и т.д. Как и в любых дискретных системах, фазовая характеристика предлагаемого устройства имеет ступенчатый вид, т. е. изменению входной разности фазв пределах диск- рета соответствует только одно конкретное значение измеренной разности фаз . В нашем примере нулевому дискрету соответствует область входной разности фазот -11,25 до +11,25 , т.е. точка 0 находится в середине дискрета. Если это нежелательно, то нулевую точку достаточно просто вывести на край дискрета. Первому дискрету, т.е.Д,М :22,5 соответствует область входной разности фаз ср от 11,25 до 33,75 и т.д, Для того чтобы напряжение с выхода сумматора переходило через О, являюшИйся порогом срабатывания элементов сравнения, необходимо подавать на сумматоры напряжения, противоположные по знаку. Для соблюдения указанного условия, как это видно из эпюр, на резистивные сумматоры с 1 поЪ каналов, подаются, например, в 1 пр иК сов, а на су аторы с ( - + 1) по М сравнения. Возможны и другие комбинации сигналов, подаваемых на резистивные сумматоры каналов.В каждом конкретном случае. весовые коэффициенты (т.е. значения сопротивпения резисторов В, В) резистивных сумматоров в канале определяются иэ выражения в ели чин а порога с р абатыванчя элемента сравнения, (предпочтительно выбирать равнойсреднему назначению напряжения с выхода парафазных усилителей);разность фаз входныхсигналов, при которойдолжен произойти переброс элемента сравнения в 1-ом канале изсостояния 0 в состояние 1 кода;- напряжения, подаваемыена резистивный сумматор 1-ого канала,На эпюрах, приведенных на фиг, 2,рассматриваются все возможные варианты состояний указанных схем дляразличных значений измеряемой разности фазв пределах 0-360 , Впроцессе измерения р принимает одноконкретное значение, лежащее в указанных пределах. В этом случае величина выходного напряжения элементасравнения в каждом канале определяется сигналом, снимаемым с выхода резистивного сумматора этого канала,т,е. определяется данным значением.Р. Таким образом, на выходах всехэлементов сравнения создается комбинация единичного кода, соответствуюШая измеряемой разности фаз. Этоткод может обрабатываться непосредственно ЭВИ, работающей по заданномуалгоритму, либо с помощью преобразователя может быть переведен в обычный двоичный или десятичный код.Ниже в качестве примера приведеныкодовые комбинации на выходе устройства для различных значений входнойразности фаз. В предложенном примере реализации устройства дискрет измерения Чф 22,8, тогда количествоканалов Н = =8.180ФМ о составить следующую табли326,25"348,75 337,5 О О О О О О О 1 формула изобретения Из таблицы видно, что каждому дискрету измерения соответствует только одна определенная кодовая комбинация,Возможно получение порогового на" пряжения не в самом элементе сравнения, а непосредственно из выходных напряжений парафазных усилителей, Предлагаемое устройство может работать как в случае подачи на его входы пОследовательности коротких радиоимпульсов с доетаточно большой частотой следования, так и в моно- импульсном режиме. Длительность радиоимульсов может варьироваться в очень широких пределах: от нескольких периодов высокочастотного заполнения до практически непрерывного сигнала. Предлагаемое устройство позволяет повысить быстродействие процесса измерения. Так как обработка сигналов производится параллельно во всех каналах, составленных из малоинерционных схем и узлов, быстродействие устройства велико и определяется лишь применяеммн элементами. Если инерционность известного устройства достигает величины в несколько десятков или сотен микросекунд, чтообусловлено проведением конечных измерений на низкой частоте (обычнокнлогерцы, десятки кнлогерц), тоинерционность предлагаемого устройства на несколько порядков ниже и может достигать долей микросекунды.Кроме того, вывод информации в предложенном устройстве осуществляетсяв виде кода, что позволяет произво дить обработку данных с помощью эВм,35 Устройство для измерения разностиФаз радиоимпульсов, содержащее два последовательно соединенных Фазовых детектора и парафаэных усилителя, входы фазовых детекторов соединены 40 через Фаэосдвигающие цепи., о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью.повышения быстродействия измерения, в него введены Н каналов, каждый из которых состоит из резистивного сумматора и элемента сравнения, прн этом входы сумматоров подключены к выходам парафазных усилителей, а их выходы соединены с входами элементов сравнения соответственно,