Цифровой фазометр

(72) Авторы изобретения Волегов и В.А. Комаро 7) Заяынтел 4) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР Изобретение о измерительной те применение в радь ствах радиолокац ции. носится к радионике и может найтиоприемных устройи и радионавигай пфазометр, исерительной техекиэИзвестен цифровойпользуемый в радиоизмнике Г 1 3Недостатком этого фазометра является то, что приизмерении фазы на высоких частотах невозможно измерить временные сдвиги фазы меньшие,чем период частоты следования счетных импульсов. Повышение частоты следования импульсов, а также уменьшение их длительности, влечет за собой необходимость применения высокочастотных счетчиков импульсов - сложных,дорогих и малонадежных приборов.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяцировой радиоимпульсный фазометр спостоянным измерительным временем,содержащий первыи и второй детекторы нулевых значении сигналов, изме тельный триггер, блок совпаден времязадающий блок совпацений, нератор счетных импульсов и два литудных детектора. Фазовые импу сы, сформированные с помощью де торов нулевых значений сигналов мерительного триггера, так, что длительность импульсов. пропорциональнаразности фаз, в блоке совпадений эа 10полняются счетными импульсами и наинтервал времени подаются на счетчик импульсов через времяэадающийблок совпадений, с помощью которогоопределяется фазовый сдвиг сигналов Г 23,Недостатком устройства являетсяневозможность измерения разности фазпри фазовом импульсе меньшим (по длительности) периода час оты следования счетных импульсов, поступающихс генератора. При измерении фазовыхсдвигов на частотах, например 10 МГц,с точностью 1 частота счетных им пульсов должна быгь в 360 раз выше,т,е, 3600 ИГц, РеализациЯ счетчиковимпульсов на такие частоты весьмасложна и требует больших затрат.Цель изобретения - расширениедиапазона рабочих частот и повышениеточности измерения,Поставленная цель достигается тем,, что в цифровой Фазометр, содержащийпервый и второй усилители-ограничители, последовательно соединенные через первый и второй детекторы с первым и вторым входами триггера фазысоответственно, и счетчик импульсов,введены линия задержки, устройствауменьшения и увеличения длительностиимпульса, Формирователь, селектор,усилитель, первый и второй коммутаторы, дополнительный счетчик импульсов, триггер периода, арифметическийи управляющий блоки, причем выходытриггеров фазы и периода соединены спервым входом селектора и с последовательно соединенньп 1 и между собой вкольцо устройством уменьшения длительности импульса, линией задержки,усилителем и устройством увеличениядлительности импульса, кроме того,выход усилителя через формировательподключен ко второму входу селектора и ко входу второго коммутатора,выходы которого подсоединены ко входам счетчиков импульсов , а выходысчетчиков подключены к соответствующим входам арифметического блока,при этом вход триг 1 ера периода подсоединен к первому входу триггера фазы, а выходы первого коммутатора подключены ко входам первого и второгоусилителей-ограничителей, причем синхрониэирующие входы триггеров, управляющие входы коммутаторов и арифметического блока подключены к соответствующим выходам управляющего бло ка, вхоц которого подключен к выходу.селектора.На чертеже представлена блок-схемацифрового Фазометра,Цифровой фазометр содержит первыйкоммутатор 1, усилители-ограничители2 и 3, первый и второй детекторы 4и 5, триггер 6 Фазы, устройство 7уменьшения длительности импульса,линию 8 задержки, усилитель 9, устройство 10 увеличения длительностиимпульса,. формирователь 11, селектор 12., второй коммутатор 13, первыйи второй счетчики 14 и 15 импульсовтриггер 16 периода, арифметический68627 4блок 17 и блок 18 управления. В качестве формирователя 11 может бытьиспользован Фантастрон, с выхода которого поступают импульсы одинаковойдлительности, не зависящей от дли 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 тельности запускающего фантастрон импульса.Устройства 7 и 10 уменьшения и увеличения длительности импульса могут быть выполнены, например, в виде транзисторных каскадов, находящихся в исходном состоянии для уменьшения длительности импульса в режиме насьпцения, а для увеличения длительности иппульса - в режиме отсечки. Эффект уменьшения длительности достигается благодаря тому, что транзистор находящийся в режиме глубокого насыщения, после прихода запирающего импульса запирается с запаздыванием на время 1. которое необходимо на рассасывание неосновных носителей в базе транзистора. Следовательно, передний Фронт импульса на выходе устройства 7 уменьшения длительности появляется с запаздыванием на время ТР . Если транг 1зистор находится в исходном состоянии в режиме отсечки, то входной отпирающий имнульс переводит транзистор в режим насыщения и транзистор запирается после окончания импульса только через время Тр , необходимое для рассасывания основных носителей. Таким образом, длительность импульса увеличивается на ьр.Фаэометр рабогает следующим образом.С выходов коммутатора 1 входные сигналы подаются на усилители-ограничители 2 и 3. Усиленные и ограниченные сигналы поступают на детекторы 4 и 5, которые выбирают импульсы, соответствующие моментам перехода входных сигналов через нулевые значения. При этом формируются импульсы, соответствующие только тем нулевым значениям, при которых входное напряжение переходит от положительного полупериода к отрицательному, т.е, через промежутки времени, соответствующие периоду входного напряжения, Эти импульсы поступают на входы измерительных триггеров 6 и 1 б фазы и периода. После прихода на синхрониэирующий вход триггера б синхронизирую- щего импульса на его выходе появляется импульс, длительность которого равна фазовому сдвигу между входными сигналами.68621 Этот импульс поступает одновременно на вход устройства 7 уменьшения длительности импульсов и на первый вход селектора 12, на выходе которого появляется импульс, поступающий на вход управляющего блока 18, а последний вырабатывает сигнал, запрещающий работу измерительных триггеров. На выходе устроства 7 уменьшения длительности импульса появляется импульс длительность которого меньше на 7 р. Этот укороченный импульс поступает на вход линии 8 задержки, в которой он задерживается на время большее или равное длительности периода исследуемого сигнала. Затем импульс через усилитель 9, который компенсирует потери по амплитуде в линии задержки, поступает на вход устройства 10 увеличения длительности импульса, где импульс увеличивается по длительности на величину ьр . При ьр )й 1 7 ь на выходе устройства 10 увеличенйя длительности импульса, импульс уменьшается на величину равную йТ = =7 р - ьр и поступает на вход устройства 7 уменьшения длительности импульса. Затем цикл работы повторяется.В следующем цикле длительность импульса еще раз укорачивается, при этом он меньше на 2 Ат. После и цик- лов длительность измеряемого импульса (7 - па 7 (Тр) меньше величины ьр. При этом с выхода устройства 7 уменьшения длительности импульса импульс не сможет появиться, В каждом цикле импульс с выхода усилителя 9 поступает на вход формирователя 11, который вырабатывает счетный импульс, длительность которого меньше или равна времени задержки в линии 8 задержки. Счетные импульсы поступают на второй вход селектора 2 длительности, который запрещает срабатывание триггеров 6 и 16. Одновременно счетные импульсы поступают на вход второго коммутатора 13, с одного из выходов которого они поступают на счетный вход первого счетчика 14, подсчитывающего количество циклов прохождения импульса, несущего информацию о фазе по кольцу устройств 7-10. Если по истечении времени равногона втором входе селектора 12 длительности импульс не появляется, а на выходе селектора 12 длительности появляется импульс, который поступает на вход управляющего блока 18, который вырабатывает импульс синхронизации, постубпающий на синхрониэирующий вход триг"гера 16 периода, и управляющий импульс - на второй коммутатор 13. Последний подключает вход второго счетчика 15 к выходу формирователя При поступлении импульса на синхронизирующий вход триггера 16 периода последний вырабатывает импульс,длительность которого равна периоду , 1 О исследуемого сигнала. Этот импульспоступает на вход устройства 7 уменьшения длительности импульса и начинаются циклы измерения длительности импульса периода 7 д . Они отличаются от процесса измерения длительностиимпульса фазы тем, что счетные импульсы, соответствующие количеству цикловизмерения, фиксируются счетчиком 15,В момент окончания измерения длительности Тп на выходе селектора 12 длительности появляется второй импульс,который поступает на вход блока 18управления, вырабатывающего сигналуправления на вход арифметическогоблока 17, и синхронизирующий импульс,поступающий на синхронизирующий входтриггера 6 фазы. Если сдвиг фазы между опорным и измеряемыми сигналамименьше.полупериода опорного сигнала,30управляющий блок вырабатывает импульс, который поступает на управляющий вход первого коммутатора 1, который меняет входы сигналов на измерительных триггерах. При этом происходит измерение сдвига фаэ равногоО360 - Ч. После измерения периода. опор"ного сигнала и сдвига фаз арифметическое устройство 7 производит операцию ч= в , где и и в - число цикловПпри измерении длительности импульсов 40триггеров фазы и периода соответственно.При этом арифметический блок определяет отсчет угла сдвига фазы в градусах, Так как измерение длительности 45 импульса сдвига фазы и длительностипериода сигналов производится однойи той же цепью, т.е. с одинаковой погрешностью, величина ее полностью.исключается при выполнении арифмети 50 ческой операции.Благодаря формированию счетныхимпульсов длительностью 0,5 71 мкс, счетчики выполнены низкочастотными до 10 МГц н: широко при 55 меняемых микросхемах серии 155. Величина уменьшения длительности дТ=р - ьр 0 регулируется в широкихпределах от десятков микросекунд до86862 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 837/65 Тираж 735 Подписи Патент"г, Ужгород, ул. Проектна Филиал долей наносекунды на широко применяемых транзисторах типа ИП 10 Б и 2 П 902 А. При этом длительность импульса формирователя 11 устанавливается равной 1 мкс при д Г = 0,5 нс.Таким образом, получена возможность измерять сдвиг Фазы радиоимпульсов с частотой заполнения .50 ИГц с точностью до 1с применейием широко применяемых дешевых радиоэлементов. 15Цифровой фазометр, содержащий пер" вый и второй усилители-ограничители последовательно соединенные через первый и второй детекторы с первым и вторым входами триггера фазы соответственно, и счетчик импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот и повышения точности измерения, в фазометр введены линия задержки, устройства уменьшения и увеличения длительности импульса, формирователь, селектор, усилитель, первый и второй коммутаторы, дополнительный счетчик импульсов, триггер периода, арифметический и управляющий блоки.,7 8причем выходы триггеров фазы и периода соединены с первым входом селектора и с последовательно соединеннымн между собой в кольцо устройством уменьшения длительности импульса, линией задержки, усилителем иустройством увеличения длительностиимпульса, кроме того, выход усилителя через Формирователь подключен ковторому входу селектора и ко входувторого коммутатора, выходы которогопоцключены ко входам счетчиков импульсов, а выходы счетчиков подсоединены к соответствующим входам арифметического блока, при этом входтриггера периода подсоединен к первому входу триггера фазы а вцходыпервого коммутатора подключены ко входам первого и второго усилителей-ограничителей, причем синхрониэ 11:у шяевходы триггеров, управляющие входыкоммутаторов и арифметического блокаподключены к соответствующим ь.лходам управляющего блока, вход которогоподключен к выходу селектора,Источники информации,принятые во внимание при экспертчэе1. Авторское свидетельство СССРФ 465598, кл. С 01 й 25/00, 1975.2, Авторское свидетельство СССР11 585456 кл. С 01 й 25/ОО, 1977.