Фазометр

,р,1О П- И С-"А-Н-И Е ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз СоветскихСоцкалмсткчеекикРеспублнк765750. К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51)М. Кд. 6 01 Я 25/00 Риударстееиицй комитет СССР аа лолам изобретений и аткрцтий(54) ФАЗОМЕТР Изобретение относится к фаэоиэмерительнойтехнике и может быть использовано для создания прецизионного автоматического цифрового фазометра широкого диапазона частот.Известен низкочастотный фазометр с преоб 5раэованием входной частоты, содержащее в каждом иэ каналов последовательно соединенныевходные устройства, балансные смесителя,фильтры нижних частот, формирователи коротких импульсов, подключенные к схеме совпадЕния, общий перестраиваемый гетеродин, охва.ченный системой ФАПЧ и опорный делитель (1),Недостатком известного фаэометра являетсяограниченность частотного рабочего диапазонаи наличие погрешности за счет аддитивной составляющей,Известен также фаэометр, содержащий в каждом иэ каналов последовательно соединенные входные устройства, смесителя, фильтры нижних частот, формирователи коротких им. пульсов, триггеры, подключенные к схеме совпадения, общий перестраиваемый гетеродин, охваченный системой ФАПЧ, и опорный кварцевый генератор, подсоединенный к схеме совпадения и через опорный делитель к системе ФАПЧ, кроме того, фаэометр содержит счетчик импульсов, дешифратор и индикатор (2,Недостатком известного фазометра является ограниченность диапазона рабочих частот, наличие погрешности эа счет аддитивной составляющей, отсутствие автоматизации переноса фазовых соотношений на промежуточную частоту в рабочем диапазоне и отсутствие автоматической коррекции ацднтнвной погрешности. Диапазон рабочих частот в известном фаэометре составляет 500 Гц - 200 кГц. Расширение диапазона частот болыпе указанных преде. лов приводит к тому, что в полосу пропускания полосовых фильтров попадают комбинацнон. ные составляющие и гармоники сигнала, значительно увеличивающие погрешность измерения и ограничивающие использование фаэометра в более широком диапазоне частот, Перенос фазовых соотношений на промежуточную частоту в, известных фазометрах осуществляется ручной перестройкой частоты гетеродина под частоту3 7657 входного сигнала до выполнения требованияпц 1Операция калибровки и измерения фазового сдвига осуществляются также вручную, Ручное выполнение этих операций приводит к возникновению аддитивной погрешности.Цель изобретения - расширить диапазон рабочих частот и повысить;точность измеренияЭто достигается тем, что известный фазометр, содержащий в каждом из каналов после. довательно соединенные входные формировате.ли, смесители, фильтры нижних частот, форми.рователи коротких импульсов, триггеры, под.ключенные к элементу совпадения, выход которого соединен с последовательно включенными15 реверсивным счетчиком импульсов, дешифратором и индикатором, а также соединенные меж. ду собой кварцевый генератор и делитель опорной частоты, снабжен умножнтелем частоты в гп раз, в-фазным фазорасщепителем, гп позици 20 онным коммутатором, дополнительным дешифратором и управляющим счетчиком, причем, вход первого канала через умножитель частоты в в раз подключен к гп-фазному фазорасщепителю, выходные фазы которого подключены к сигнальным входам в-позиционного коммутатора, управляющие входы которого через дополнительный дешифратор и управляющий счетчик соединены с делителем опорной частоты, а вьсход указанного коммутатора подсоединен к ге 30 теродинным входам смесителей, снабжен также первым ключом, включенным между входными формирователями, и вторым ключом, включенным на входе второго канала, триггером управления, прямой выход которого соединен с пер.35 вым ключом и управляющим входом "вычитание" реверсивного счетчика импульсов, а инверсный выход - со вторым ключом и входом "сложение" реверсивного счетчика импульсов, и блоком управления, соединенным по входу с триггером управления, а,по выходу - с ре 40 версивным счетчиком импульсов. Блок управ.ления состоит из счетчика импульсов йизкой, частоты, элемента задержки, трех логических элементов, формирователя импульсов индикации и формирователя импульса сброса, причем45 триггер второго канала фазометра через первый логический элемент соединен со счетчиком им. пульсов низкой частоты, выход которого связин с импульсным входом второго логического элемента и через элемент задержки - с импуль 50 сным входом третьего логического элемента, выход которого подключен к триггеру управ.пения, а потенциальные входы первого и третьего логических элементов, элемагта совпадения, дешифратора и формирователя импульсов сбро 55 са соединены через формирователь импульса индикации с выходом второго логического элемента, потенциальный вход которого связан с 50 4 прямым выходом триггера управления, при этом выход формирователя импульса сброса подключен ко входу "сброс" реверсивного счетчика импульсов.На чертеже представлена структурная схема предлагаемого фазометра.Он содержит триггер управления 1, ключи 2 и.3, входные формирователи 4 и 5, умножи. тель 6 в в раз, гп.фазный,расщепитель 7, в-по. зиционный коммутатор 8, дополнительный дешифратор 9, управляющий счетчик 10, смеси. тели 11 и 12, фильтры 13 и 14 нижних частот, кварцевый генератор 15, опорный делитель 16, формирователи 17 и 18 коротких импульсов, триггеры 19 и 20, элемент совпадения 21, реверсивный счетчик импульсов 22, дешифратор 23, индикатор 24, блок управления 25, состоящий из формирователя 26 импульса сброса, формирователя 27 импульса индикации, первого логического элемента 28, второго логического элемента 29, счетчика 30 импульсов низкой частоты, элемента задержки 31 и третьего логического элемента 32.Устройство работает следующим образом.Напряжение входной частоты 1 поступает через входной формирователь 4 на вход смесителя 11, а через ключ 3 и входной формирователь 5 на вход смесителя 12. На вторые входы смесителей 11 и 12 подается напряжение сигнала,смещенное по частоте на значение промежуточной частоты 1 С + 1 ЛЛя формиропч(вания этого напряжения сигйал опорного канала 1 через широкополосный умножитель б в в раз, например, импульсного типа, поступает на в-фазный расщепитель 7, На выходе в.фазного расщегппеля 7 формируется в напряжений частотой 1 фазы которых смещены от 0С 1кдо 2 гг дискретными ступенями 2 в . Получен. ные напряжения с помощью в.позиционного коммутатора 8 поочередно подключаются к гетеродинным входам смесителей 11, 12.Управляющий счетчик 10 и дополнительный дешифратор 9 обеспечивают последовательное от 1 до в срабатывание в-позиционного коммутатора 8. Частота срабатывания коммутатора 8 1 п выбирается равнойпер ви вЧастоты 1 и, при, например, гп = 4 выбирается равной 2,7 (7)10 Гц, где р = 1, 2, 3, , а 1 пя , соответственно равной 11,1 (1) 10"Гц, где 1 с = 1, 2, 3, . Последовательное от 0 до 2 я дискретное изменение фазы колебания на выходе в-позиционного коммутатора 8 приводит к смещению частоты его выходного сигна. ла до значениящ+РевМком. вьх с гт 1 с пч (Напряжение полученной частоты подается на гетеродинные входы смесителей 11, 12, на вы7657 5ходе которых фильтрами 13, 14 выделяетсянапряжение промежуточной частоты 11.Через формирователи 17, 18 коротких им.пульсов и триггеры 19, 20 это напряжениепопускает на элемент совпадения 21, осуществляющий формирование временного интервала,пропорционального сумме измеряемого фазового сдвига ри фазовых набегов, вносимыхканалами фазометра д(, рг.асс Р х+ Р( - Рг10и его кодирование частотой кварцевого генератора 15, равной, например, 1 = 110 мГц,кьт,гдеп=0,1,2,С выхода элемента совпадения 21 пачкиимпульсов длительностью р( поступают навход реверсивного счетчика 22, включенногопри замкнутом ключе 3 и разомкнутом 2 насложение.Параллельно с выхода триггера 20 импульсынизкой частоты подаются через первый логичес. 20кий элемент 28 на счетчик 30 импульсов блокауправления 25. При поступлении 10 г импульсов(г = О, 1, 2 - натуральный ряд чисел, определяющий величину усреднения измеряемого фа.зового сдвига) на выходе счетчика 30 формируется перепад напряжения, проходящий черезэлемент задержки 31 и открытый третий логический элемент 32, на вход триггера управле.ния 1. Импульс с выхода логического элемента 32 сбрасывает также счетчик 30 в нулевое 30положение, Триггер управления 1 размыкаетключ 3, замыкает ключ 2, устанавливает ревер.сивный счетчик 22 в режим вычитания и открывает второй логический элемент 29.Реверсивным счетчиком 22 осуществляетсяподсчет пачек импульсов, длительность которыхпропорциональна фазовым набегам в каналахфаэометраРсс = Р( - 4 гВ реверсивном счетчике 22 за время подсчета 10 импульсов низкой частоты счетчиком30 блока управления 25 записывается значениеизмеряемого фазового сдвигаР - Р,о= х1 Н рПо окончании 10 У импульсов счетчик 30 бло ка управления 25 формирует перепад напряжения, запускающий через логический элемент 29формирователь 27 импульса времени индика.ции, Импульс времени индикации закрываетэлемент совпадения 21, логический элемент 28, 50логический элемент 32 и открывает дешифра. тор 23. Элемент задержки 31 введен для задержки перепада напряжения на время, достаточноедля уверенного закрытия логического элемента32 импульсом формирователя 27., 55РЗначение измеряемого фазового сдвига черезоткрытый дешифратор 23 переписывается наиндикатор 24. Время индикации определяется 50 бдлительностью импульса формирователя 27.Задний фронт импульса индикации запускаетформирователь 26 импульса сброса, которыйустанавливает реверсивный счетчик 22 в нуле.вое состояние. По окончании импульса индикации логический элемент 32 открывается и триггер управления 1 размыкает ключ 2 и замыкает ключ 3. Процесс измерения д повторяетсяаналогично описанному,Предлагаемый фазометр обеспечивает работув диапазоне частот, определяемом быстродействием триггеров гп-фазного расщепителя 7,развязкой закрытых ключей т-позиционногокоммутатора 8 и составляет от десятков Герцдо десятков мегаГерц.Исключение аддитивной составляющей погрешкости на 0,1 - 0,2 улучшает основную погрешность фазометра.Полная автоматизация процесса измеренияпозволяет использовать фазометр в производ.ственных и лабораторных условиях как автономно, так и в составе автоматизированныхсистем с обработкой информации электронно.вычислительной техники.Формула изобретения1, Фазометр, содержащий в каждом из каналов последовательно соединенные входные формирователи, смесители, фильтры нижних частот, формирователи коротких импульсов, триггеры, подключенные к элементу совпадения, выход которого соединен с последователь. но включенными реверсивным счетчиком им. пульсов, дсшифратором и индикатором, а так. же соединенные между собой кварцевый генератор и делитель опорной частоты, о т л ич а ю щ и й с я тем, что с целью расширения диапазона рабочих частот и повышения точ. ности измерения, он снабжен умножителем частоты в (т( раз, и(-фазным фазорасщепителем, т-позиционным коммутатором, дополнительным дешифратором и управляющим счетчиком, при. чем вход первого канала через умножитель частоты в гп раз подключен к гп.фазному фа.зорасщепителю, выходные фазы которого под. ключены к сигнальным входам в-позиционного коммутатора, управляющие входы которого через дополнительный дешифратор и управляющий счетчик соединены с делителем опорной частоты, а выход указанного коммутатора подсоединен к гетеродинным входам смесителей, он снабжен также первым ключом, включенным между входными формирователями, и вторым ключом, включенным на входе второго канала, триггером управления, прямой выход которого соединен с первым ключом и управляющим входом "вычитание" реверсивногоКорректор С. Шекмар Составитель А. СтаросТехред М. Рейвес Редактор О. Степина каз 6502/4 3 Тираж 1019ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская набд, 4/5 ное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ктная, 4 7 . 7657 счетчика импульсов, а инверсный выход - со вторым ключом и входом "сложение" ревер. сивного счетчика импульсов, и блоком управления, соединенным по входу с триггером уп. равления, а по выходу - с реверсивным счетчиком импульсов,2. Фаэометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок управлении состоит из счетчика импульсов низкой частоты, элемента задержки, трех логических элементов, формирователя импульсов индикации и формирователяимпульса сброса, причем триттер второго канала фаэометра через первый логический элемент соединен со счетчиком импульсов низкой частоты, выход которого связан с импульсным входом второго логического элемента и через элемент задержки с импульсным входом треть 50 8его логического элемента, выход которого под.ключен к триггеру управления, а потенциальные входы первого и третьего логических элементов, элемента совпадения, дешифратора иформирователя импульса сброса соединены через формирователь импульса индикации с выходом второго логического элемента, потенциальный вход которого связан с прямым выходомтриггера управления, при этом выход формирователя импульса сброса подключен ко входу"сброс" реверсивного счетчика импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР М 370542,кл. 6 01 В,25/00, 1971.2. Авторское свидетельство СССР М 447639,кл, 6 01 В 25/00, 1973.