Фазометрическое устройство

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 25 А 3(51), 0 01 В 25/00 ГОСУДАРСТВЕ) (НЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИЗОБРЕТЕНИЯТЕЛЬСТВУцм,. ВТОРСИОМУ С(56) 1, Авторское свидетельство СССРР 533879, кл. О 01 й 25/00, 19762. Авторское свидетельство СССРпо заявке2976403/18-21,кл. 6 01 Р 25/00, 1981.(54) (57) ФАЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержацее последовательно соединенные опорный генератор, дискретный фазоврацатель, делитель частоты,чувствительный элемент, основнойреверсивный счетчик, дополнительныйреверсивный счетчик и Дешифратор,выходы которого соединены с управляющими входами двух ключей, блок задержки, выход которого соединен сустановочным входом дополнительногореверсивного счетчика, а вход - с,ьсо вх ю цИСАНИЕ И входом импул в сброса устропстваи сигнальным одом второго ключа,о т л и ч а е е с я тем, что,с цельЮ сокращения времени измеренияфазы, в него дополнительно введеныпоследовательно соединенные второйделитель частоты, блок формированияизмерительных импульсов и блок усреднения, при этом управление входы дискретного фазоврацателя соединены с выходами основного реверсивного счетчика, выход первого делителя частоты подключен дополнительнок сигнальному входу блока формирования измерительных импульсов и черезпервый ключ к установочному входувторого делителя частоты, вход которого соединен с выходом опорногогенератора, а выход второго ключасоединен со стартовым входом блокаформирования измерительны;: импульсов.Изобретение относится к техникеизмерения фазы радиосигналов и может быть использовано в аппаратуресистем навигации и единого времени.Известно фазометрическое устройство, содержащее усилитель-ограничитель, фазовый детектор, три элемента знака, реверсивный счетчик, блокпеременного коррекционного эффекта,дискретный фаэовращатель, опорныйгенератор, делитель частоты, формирователь вспомогатЕльных стробов иблок управляемой задержки 13.Недостаток фазометрического устройства состоит в том, что его постоянная времени не может уменьшает - 15ся при увеличении фазового рассогЭасования после первоначальной отработки опорной шкалы. Действительно,если в процессе отработки фазовогоРассогласования величина ступенисдвига опорной шкалы уменьшилась,то при внезапном увеличении рассогласования (иэ-.эа изменения фазы сигнала или сбоя в фазометрическомустройстве) дальнейшая отработкабудет производиться с той же малойвеличиной ступени сдвига (большойпостоянной времени),Таким образом, в процессе работыустройство утрачивает признаки изме"рителя с переменной полосой нропускания, что приводит к увеличениюсреднего времени измерения при воз"растании числа скачков фазы сигнала.Наиболее близким к предлагаемомуявляется фазометрическое устройство, 35содержащее чувствительный элемент,реверсивный счетчик, блок переменно-.го коррекционйого эффекта, дополнительный реверсивный счетчик, дискретный фаэовращатель, опорный генератор, делитель частоты, дешифратор,,ключи, блок задержки, вход импульсасброса, отсчетный блок, в которомопорйый генератор, дискретный фаэовращатель, делитель частоты, чувствительный элемент, основной реверсив. иый счетчик, дополнительный реверсивный счетчик и дешифратор соединеныпоследовательно, к дещифратору подключены ключи, соединенйые через 50блОк. переменного коррекционнОго Эффекта с дискретным фазовращателем,а блок задержки соединен с дополнительным реверсивным счетчиком и входом импульсов сброса устРойства 2.К недостаткам известного устройства относится большое время измерения.Цель изобретения. - сокращение времени измерения фазы сигнала,Поставленная цель достигаетсятем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, дискретный фазовращатель,делитель частоты, чувствительныйэлемент, основной реверсивный счет. чик, дополнительный реверсивный счетчик и дешифратор, выходы которого соединены с управляющими входамидвух ключей, блок задержки, выход которого соединен с установочным входом дополнительного реверсивного счетчика, а вход - с входом импуль" сов сброса устройства и сигнальным входом второго .ключа, дополнительно введены последовательно соединенные второй делитель частоты, блок формирования измерительных импульсов и блок усреднения, при этом управляющие входы дискретного фаэовращателясоединены с выходами основного реверсивного счетчика, выход первого делителя частоты подключен дополнительно к сигнальному входу блока формирования измерительных импульсов и через первый ключ к-установочномувходу второго делителя частоты, входкоторого соединен с выходом опорного генератора, а выходвторого ключасоединен со стартовым входом блокаформирования измерительных импульсов.На фиг. 1 изображена структурнаясхема фаэометрического устройства;на фиг. 2 - временные диаграммы,поясняющие его работу; на фиг. 3вариант реализации блока формирования измерительных импульсов.Фаэометрическое устройство содержит чувствительный элемент 1, основной реверсивный счетчик 2, дополнительный реверсивный счетчик 3, дискретный фаэовращатель 4, опорный генератор 5, первый делитель б частоты, дешифратор 7, ключи 8-1 и 8-2,блок 9 задержки, имеющий вход 10,импульсов сброса, второй делитель 11частоты, блок 12 формирования измерительных импульсов и блок.13 усред"нения,Выходы чувствительного элемента 1соединены с суммирукщим и вычитаю"щим входами реверсивного счетчика 2,выходы которого подключены к соответствующим входам дополнительногореверсивного счетчика 3 и управляющим входам дискретного фазовращателя 4. Сигнальный вход дискретногофазовращателя 4 подключен к выходуопорного генератора 5, а выход - кпервому - делителю б частоты. Потенциальные выходы разрядов дополнительного реверсивного счетчика 3 подключены к дешифратору 7, выходы которого соединены с управляющими входами ключей 8-1 и 8=2. Установочный вход реверсивного счетчика 3 подключен к выходу блока 9 задержки, вход которого соединен с входом 10 импульсов бброса и сигцальным входом ключа 8-"2, Выход опорного генератора 5 подключен также к входу второго делителя 11 частоты, установочный вход которого соединен с выходом ключа 8-1, а выход - с импульсным входом блока 12 формирования измерительных1064225 3 4 импульсов. Сигнальный вход послед- между сигналсиг алами. На первом этапеаличии рассогласования между него соединен с выходом первого де- при наличии лителя 6 частоты, входом опорногосигналамипульсов на одном из входов дополсигнала чувствительного. элемента 1 . - импульс в нлами среднее число управляющихи сигнальным входом ключа 8-1, астартовый вход - с выхбдом ключа 5 значительно йе вышанительного. реверсивного счетчика 3 входу блок 13 с нход лоха подключен к сов, поступающих на второй вход этоИзме еду з усреднения. го же счетчика. Разность импур ние Фазы с помощью пред- . накопленная в счетчике 3 к концус нльсов, лагаемого устройства осуществляется интервала между обнулякщими имп льр ом этапе проис- О сами, превышает пороговое значение, ходит отработка начального рассогла- и на управляющие входы ключей 8-1 :сования принимаемого и опорного сиг- и 8-2 поступи - поступают с выходов дешифрасоответственно высокий и низналов с использованием широкополос- тора 7 соответного компенсационного фазометра, . кий потенциал Выи потенциалы. Высокий потенциалвключающего элемент 1, счетчик 2 15 отпирает к 8-1рает ключ - , а низкий потенфазовращатель 4, генератор 5 и дели".циал запирает ключ 8"-2. .тель 6. На втором этапе производит- . Подстраиваемый опорный сигнал сся непосредственно измерение поло- выхода дел т 6а делителя частоты проходит жения флуктуирующего фронта опор-через открытый к 8-1 ного сиги аткрыты ключ - на установочнала, фаза которого после. ный вход второго делителя 11 часто- первого этапа измерений связана с ты На счетный ва счетн вход этого же дели- ,Фазой принимаемого сигнала, относи-: теля поступает спает сигнал с генератора,5.ителя образуются тельно стартового импульса. В качест- На выходе делит 11 б , ве последнего выбран импульс сбро-, вспомогательные импульсы, частотаступающии на вход 10. 25 следования которых равна частотеустройство работает следующим . опорного сигнала с делите 6 У - . образом.ителя . становка делителя 11 происходит там, что вспомогательныеПринимаемый и опорный сигналы пос- ким образом чты сдвинуты относительно Фронтупаит на входы чувствительного эле- импульсы сдвинмента 1, где сравниваются их фазы. ,тов опорного сигнала на полпериода.ри изменении Фазы опорного сигнаПо результатам сравнения на первом З 0 при изменении Фаи втором выходах элемента 1 Формиру- ла в процессе автопо стройкдст ки .Укар у ьсов, поступающих занный сдвиг поддерживается неизна суммирукюдий и вычитающий входы . меннь 1 м с точностью до периода часреверсивного счетчикарго счетчика 2 тоты опорного генератора 5 за счетС выходов счетчика 2 импульсы.;пасустановки делителя 11. тупают на управляющие входы дискрет- Импульсы сброса с входа 10, сленого Фазоваращателя 4. Под действи- . дующие с частотой, численно равнойем управляющих импульсов происходит. полосе пропускания компенсационносдвиг опорного сигнала, формируемо- го фазометра (с периодом, определяго из частоты опорного генератора 5 40 емым постоянной времени фазометра), делителем 6. Направление сдвига оп- поступают на сигнальный вход ключа ределяется входом Фазовращателя 4, на 8-2 непосредственно перед обнуленикоторый поступают управлякщие импуль ем реверсивного счетчика 3. В процессы. Эффективная полоса пропускания се отработки фазометра импульсыкомпенсационного Фазометраобразо 45 сброса через закрытый ключ 8-2 не .ванного элементом 1, счетчиком 2,. проходят и на старт й бартовы вход блока, Фазовращателем 4, генератором 5 и 12 не воздействуют. делителем 6, выбрана достаточно На вторил этапе, после отработки широкой, что обеспечивает быструю начального рассогласования и флук.отржжку начального рассогласования: 0 туацнях опорного сигнала около сред- принимаемого и опорного сигналов. : него положения, на вход реверсивного При этом из-за шумов на входе. Уст . счетчика 3 поступает на интервале ройства величина Флуктуаций опорномеяду обнулениями примерно равное го сигнала происходит в пределах, : число импульсов. Превышения порога превышающих заданную ошибку измере-. в счетчике 3 не происходит и к ния фазы.55моменту прихода импульса сброса наС выходов реверсивного счетчика 2 Управлякщие входи кличей 8-1 и 8-2 управляющие импульсы поступают так- с выходов дешифратора 7 поступают же на входы дополнительного реверсив- низкий и высокий потенциалы соответ-., ного счетчика 3. Обнуление счетчика . ственно, при этом ключ 8-1 закрыва производится импульсами сброса с 60 ется, а ключ 8-2 открывается. Опор- входа 10 устройства, прошедшими . ный сигнал с делителя 6 частоты чеблок 9 задержки. Емкость счетчика 3 рез закрытый ключ 8-1 не проходит выбирают так, чтобы на интервале . . и установка второго делителя 11 часмежду импульсами Сброса он не пере., тоти теперь не производится. Положе-полнялся при любых рассогласованиях не вспомогательных импульсов на25 выходе делителя 11 задано его последней установкой. В результате, вспомогательные импульсы сдвинуты относи.тельно среднего положения фронтовопорного сигнала на полпериода сточностью, определяемой отклонением5опорного сигнала от среднего положения в момент запирания ключа 8-1.,Работа устройства на втором этапе поясняется с помощью временныхдиаграмм (Фиг. 2), Импульсы сброса 10с входа 10 устройства (фиг, 2 а) через открытый ключ 8-2 проходят на. стартовый вход блока 12, на выходекоторого формируются измерительныеимпульсы (Фиг. 2 г), На сигнальный 15вход блока 12 с делителя б частотыпоступает опорный сигнал (Фиг. 2 б),Флуктуирующий вокруг среднего значения, определяемого Фазой принимаемого сигнала. На импульсный входблока 12 подаются вспомогательныеимпульсы, с делителя 11 (фиг. 2 в),сдвинутые относительно среднегоположения Фронтов опорного сигналана величину, близкую к половинепериода. Окончание Формированияизмерительного импульса в моментпоявления Фронта опорного сигнала насигнальном входе блока 12 происходитпри условии, что между импульсом сброса (фиг. 2 а) и фронтом опорного сигнала(фиг. 2 б) на импульсный вход блока 12 пришел вспомогательный импульс (фиг. 2 в). Импульссброса, вспомогательный импульс ифронт опорного сигнала поступаютна входы блока 12 поочередно, Длительность измерительного импульсаравна с.При йахождении фронта Флуктуирующего опорного сигнала глежду импуль 40сом сброса и вспомогательным импульсом окончание измерительного импульса совпадает с гломентом появленияследующего Фронта опорного сигнала,при этом длительность измерительного импульса равна11 оскольку опорный сигнал синхронизирован в среднем с принимаемымсигналом, длительности измерительных импульсов несут информацию об 50измеряемой фазе, После .накопления иусреднения результатов измеренийв блоке 13 временной сдвиг й1 среднего положения фронта опорногосигнала относительно импульса сброса определяют выражениемис(1)П 60где п - число независимых измерений,выполненных через интер-Фвал корреляции.При этом среднеквадратическаяоыибка определения с в 1 Гй раз меньше той же величины, характеризующей Флуктуации опорного сигнала вокруг средней фазы принятого сигнала.формула (1) дает несмещенную оценку среднего сдвига опорного сигнала относительно импульса сброса при условии, что формирование измерительных импульсов в блоке 12 происходит описанным выше способом. Бсли же срез измерительного иглпульса формировать ближайшимпосле импульса сброса фронтом опорного сигнала, то это приведет к больыим оыибкам измерения с в случаях, когда величина измеряемого сдвига близка к нулю и фронт опорного сигнала флуктуирует вокруг стартового импульса (импульса сброса).В варианте реализации блока 12 Формирования измерительных импуль" сов (фиг. 3), состоящего из двух триггеров 14 и 15, ключа 16 и элемента 17 совпадения, до появления импульса сброса на стартовом входе триггеры 14 и 15 находятся в .нулевом состоянии. Импульсом сброса триггер 14 переводится в единичное состояние, и высокий потенциал с триггера 14, поступающий на управляющий вход ключа 16 и элеглент 17 совпадения,фразрешает прохождение ближайшего вспомогательного им.пульса, поступающего на иглпульсный вход, через ключ 16. Импульс с выхода ключа 16 устанавливает триггер 15 в единичное состояние, при этом на второй вход элемента 17 совпадения также подается высокий потенциал. В моментпоступления Фронта опорного сигнала на сигнальный вход на выходе элемента 17 совпадения формируется перепад, устанавливающий триггеры 14 и .5 в исходное нулевое состояние, и на выходе блока 12 Фор глируется измерительный импульС. Из описания работы устройства видно, что в процессе измерения отсутствуют длительные этапы отработкиФрассогласования.при большой постоянной времени фазометра. Информация о фазе сигнала, полученная после быстрой отработки начального рассогласования смалой постоянной времени, используется на втором этапе для непосредственного измерения фазы сигнала с заданной точностью. Для этого производится усреднение положений флуктуируцщих Фронтов опорного сигнала, что позволяет определить Фазу сигнала за минимальное, потенциальнб достижимое для второго этапа время измерения.При соотношении сигнал/шум 1 (по.мощности) в полосе 10 Гц на вхо,де устройства, точности измерения 1 8 и начальногл рассогласованииФймежду сигналами 180 , предлагаемое1064225 8 фазометрическое устройство позволяет. измерения потребуется 200 с, а в получить измерение через65 с, тог- , компенсационном фазометре с неизмен.да как в известном устройстве для ной узкой полосой пропускания 300 с. 8 ыхюд Составитель И. АгееваТехредЖ.Кастелевич Корректор Г Решетни тор 0526/47 Тираж 710 По ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., писно ка