Фазоизмерительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 260778 (21) 2648609,с 18-21 Р 1) М с присоединением заявки Мо(23) Приоритет С 01 11 25/00 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300780 В.Р. Мтварелишвилислсс(54) ФАЗОИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к фазоиэмерительной технике и предназначено для измерения сдвига фаз двух гармонических сигналов в радиогеодеэических системах.5Известен цифровой фазометр с время в импульсн преобразованием, содержащий формирующие устройства, триггеры, входы одного из которых соединены с выходами формирующих устройств, делитель частоты, электронные ключи, генератор счетных импульсов, счетчик импульсов, триггер, входы которого соединены с другими выходами формирующих уст ройств, а также алгебраическим сумматором, входы которого через фильтр нижних частот, последовательно включенные триггеры, связаны с выходами формирующих устройств, а выход 20 сумматора через усилитель постоянного тока соединен со входами формирующих устройств 11 .Однако известный цифровой фаэо- . 25метр имеет низкую точность измерения фазового сдвига на высоких час"тотах.Известно также фазоизмерительноеусттзойство, включающее преобразова тель частоты с опорным и исследуемымканалами преобразования, каждый иэкоторых содержит последовательно .соединенные смеситель и формирователь,причем входы смесителей подключенык выходу гетеродина и к соответствующим входным клеммам преобразователя и подключенный к выходам преобразователя цифровой индикатор,состоящий из генератора квантующихимпуЛьсов, электронного ключа и счетчика с индикацией 23 .Цель изобретения - повышение точности измерения фазового сдвига.Укаэанная цель достигается тем,что в известный фазометр, включающий опорный и исследуемый каналы преобразования частоты, каждый.из которых содержит последовательно соединенные смеситель и формирователь,причем входы смесителей подключенык зажиму гетеродинного сигнала и ксоответствующим зажимам опорного иисследуемого сигналов, и подключенный к выходам каналов преобразования частоты цифровой индикатор,введены дополнительный канал преобразования частоты, содержащийпоследовательно соединенные коммутатор, входы которого подключенык зажимам опорного и исследуемого сигналов, смеситель, первый входкоторого подключен к зажиму гетеродинного сигнала, а второй в . к выходу коммутатора, и формирователь, второй коммутатор и триггер один5 вход которого через второй коммутатор подключен к выходам опорного и исследуемого каналов преобразования частоты, а другой вход - к выходу дополнительного канала преобразования частоты, введены также подключенный к выходу триггера формирователь порогового уровня, выход которого соединен с управляющим входом формирователя исследуемого канала преобразования частоты и триггерный делитель частоты, вход которого подключен к выходу формирователя опорного канала преобразования частоты, а выход - к управляющимвходам коммутаторов и к управляющему 20 входу Формирователя порогового уровня, достигается также за счет того, что формирователь порогового уровня выполнен в виде двух электронныхключей, подключенными своими выхода ми к одной обкладке конденсатора, а управляющими входами - к выходамкоммутатора, входы ключей через резисторы подключены к разнополярным полюсам источников напряжения, другие полюса которых объединены и соединены с другой обкладкой конденсатора.На фиг, 1 представлена функциональная схема Фазоизмерительного устрой-, ства; на фиг, 2 - функциональная схема формирователя порогового уровня.Фазоизмерительное устройство содержит 1,2 каналы преобразования частоты, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные смеситель 3,4 и Формирователь 5,6 и подключен- .40 ный к выходам каналов цифровой индикатор 7, дополнительный канал 8 преобразования частоты, содержащий коммутатор 9, смеситель 10, формирователь 11. Кроме того, в Устройство 45 введены второй коммутатор 12, триггер 13, формирователь 14 порогоного уровня и триггерный делитель 15частоты.50фазоизмерительное устройство работает следующим образом. Опорный О и исследуемый Ок сигналы частоты Г поступают на входы55 смесителей 3,4,10, на вторые входы которых поступает гетеродинный сигнал О частоты 1 . Сигналы промежуточной частоты, частота которыхпр - с выходов, смесите лей 3,4 поступают на Формирователи 60 5,б, которые вырабатывают импульсы начала и конца интервала времени,соответствующие моментам положительных нуль-переходов сигналов промежуточной частоты. Длительность интерва ла времени, пропорционального измеряемому фазовому сдвигу, равнад 1оо 2 1 7пргде ь 1 - измеряемый фазовый сдвиг;пр - промежуточная частота;ьс - временной сдвиг импульса начала интервала времени, обусловленный фаэовой задержкой сигнала Оов смесителе 3 и нестабильностью пороговогоуровня Формирователя 5;ьС - временной сдвиг импульсаконца интервала времени,обусловленный фазовойзадержкой сигнала О нсмесителе 4 и нестабильностью порогового уровняформирователя б.Этот интервал времени измеряется цифровым индикатором 7. Если фаэоные задержки опорного и исследуемого каналов ранны, т.е. ь 1= д, то, как видно из выражения (1), ошибки, вносимые фазовой неидентичностью каналов 1 и 2, взаимно компенсируются при Формировании интервала времени.При ь 1д 1 появляется ошибка, которая компенсируется временным положением импульса конца интервала времени. Для этого сигналы Оо и О через коммутатор 9 подаются на исполнительный канал 8 преобразования частоты. Коммутаторы 9 и 12 переключаются частотой, равнойпр1(где 1 - коэффициент деления делителя 15 частоты.При этом, когда коммутаторы находятся в положении 1, на один входтриггера 13 поступают импульсы,соответствующие моментам положительных нуль-переходов сигнала с выхода формирователя 5, а на другой вход - импульсы, соответствующие моментам отрицательных нуль- переходов сигнала с выхода формирователя 11, триггер 13 формирует импульсы,длительность которых равнафк,= - м-ьИгде ьз 2 пр- круговая частота;ь - временной сдвиг импульса, соответствующего моменту отрицательного нуль-перехода нходного сигнала.Когда коммутаторы находятся н положений 2, то на один вход триггера 13 поступают импульсы, соответствующие моментам положительных нуль-переходов сигнала с выхода752185 60 рормирователя 6, а на другой вход -импульсы, соответствующие моментамотрицательных нуль-переходов с выхода формирователя 11, и триггер13 формирует импульсы, длительность которых равна Формирователь 14 порогового уровнявырабатывает постоянное напряжение,пропорциональное разности длительностей импульсов триггера 13 ТаКИМ ОбРазОМ, ПРИ Ь С с = Ь С,согласно выражению (1), ошибки,обусловленные фазовой неидентичностью каналов, взаимно компенсируются.Если Ь СьС, то Формирователь14 задает пороговый уровень с учетом знака рассогласования и формирование импульса конца интервалавремени происходит раньше моментануль-перехода исследуемого сигнала О (при ь с сь с) или позже1(при дс ь с ),Функциональная схема формирователя порогового уровня содержитэлектронные ключи 16,17, подключенные своими выходами к однойобкладке конденсатора 18,коммутатор19, выходы которого соединены с управлякьДими входами электронных ключей, входы которых через соответствующие резисторы 20, 21 подключены к разнополярным полюсам источников 22, 23 напряжения, другие полюса которых соединены вместе иподключены к другой обкладке кондей.сатора 18.На вход формирователя пороговогоуровня поступают импульсы с выходатриггера 13 с и с, Коммутатор 19переключается синхронно коммутаторами 9 и 12, при этом ключи 16 и,17замыкаются на время, соответствующее длительностям импульсов с и ".,конденсатор 18 перезаряжается. Приусловии, что сопротивления резисторов 20 и 21 и напряжения источников22 и 23 равны, на конденсаторе 18устанавливается нулевое напряжение,если 7 с: с,т.е. если фазовые задержки опорного и исследуемого каналов одинаковы, то выходное напряжение формирователя 14 равно нулю, апороговый уровень формирователя ббудет нулевым.Если Фаэовые задержки различны,с ф и на конднавливается напряжение, соответствующее разности ь сс = -с с учетомзнака рассогласования. 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Таким образом, в фаэоиэмерительном устройстве компенсируются временные сдвиги импульсов начала и конца интервала времени и тем самым повышается точность измерения в целом. Формула изобретения 1. Фаэоизмерительное устройство, содержащее опорный и исследуемый каналы преобразования частоты, каждый из которых содержит последовательно соединенные смеситель и Формирователь, и подключенный к выходам каналов преобразования частоты, цифровой индикатор, причем первые входы смесителей подключены к зажиму гетеродинного сигнала, а вторые - к соответствующим зажимам опорного и исследуемого сигналов, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения точности измерения, э него введены дополнительный канал преобразования частоты, содержащий последовательно соединенные коммутатор, входы которого подключены к соответствующим зажимам опорного и исследуемого сигналов, смеситель, первый вход которого подключен к зажиму гетеродинного сигнала, а второй - к выходу коммутатора, и формирователь, второй коммутатор и триггер, один вход которого через второй коммутатор подключен к выходам опорного и исследуемого каналов преобразования частоты, а другой вход - к выходу дополнительного канала преобразования частоты, введены также подключенный к выходу триггера Формирователь порогового уровня, выход которого соединен с управляющим входом Формирователя исследуемого канала преобразования частоты и триггерный делитель частоты, вход которого подключен к выходу Формирователя опорного канала преобразования частоты, а выход - к управляющим входам коммутаторов и к упраэлякнцему входу формирователя порогового уровня.2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что формирователь порогового уровня выполнен в виде двух электронных ключей, подключенных своими выходами к одной обкладке конденсатора, а управляющими входами - к выходам коммутатора, входы ключей через резисторы подключены к разнополярным полюсам источников напряжения, другие полюса которых объединены и соединены с другой обкладкой конденсатора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское .свидетельство СССРР 369509, кл. С 01 к 25/00, 1973. 2. Смирнов П.Т, Цифровые Фаэометоы. "Энергия", М.-Л., 1974, с. 42,ор С аказ 4735/2 енн ете иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн Тираж 10 ЦНИИПИ Государс по делам изо 035, Москва, ЖПодписноео комитета СССРй и открытийская наб., д. 4/5