Способ определения сдвига фаз

Э СООЕТСНИХСОЙВФПМЕПВЖ СПУБЛИМ А 9) К 25 00 ЗОБРЕТЕНИЯ АН ВУ елз ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ВТОРСНОМУ СВИДПЮЛ(56) Авторское свидетельство СССР Оф 324588, кл. С 01 К 25/00, 1977 фАвторское свидетельство СССР У 748273, кл. С 01 К 25/00, 1977. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА ФАЗ, основанный на трансформации фазового сдвига на низкую частоту путем сравнения во .времени последоват ьностей импульсов, сформированных и исследуемых сигналов,.опорной пос ледовательностью импульсов и последующим время-импульсным преобразованием временных интервалов, пропорциональных искомому сдвигу фаз и периоду исследуемых сигналов, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, границы временных интервалов для определения сдвига фаз формируют по цент" ральным импульсам пакетов совпадений, для чего определяют импульсы опорной частоты от начала первого пакета в первом канале до начала первого пакета во втором канале, от начала первого пакета в первом канале до концаИ второго пакета в первом канале, коли; чества импульсов в первом и втором пакетах первого канала и первом пакете второго канала.1 1187Изобретение относится к информационно-измерительной технике, в частности к области фазовых измерений,и может быть использовано для измерения сдвига фаз между двумя периодическими сигналами с получением результата в виде цифрового кода, пригодного для ввода в ЭЦВМ;Цель изобретения - повышение точности измерения. 10Использование данного способа заключается в повьппении точности результата измерения за счет уменьшения погрешности от нестабильности длительности импульсов и пороговых уровней 15в каналах обработки информации, чтопозволяет измерять временные интерва-.лы, соответствующие фазовым сдвигамс пикосекундным разрешением при аппаратурной реализации устройства насерийно выпускаемых микросхемахсреднечастотного диапазона.На фиг. 1 представлны диаграммыформирования временных интерваловдля определения сдвига фаз предла:,гаемым способом, на фиг. 2 - блоксхема устройства реализующего предлагаемый способ,Из исследуемых периодическихсигналов формируются последовательности импульсов длительностей 2,и 6, синфазных с исследуемымисигналами, искомый угол сдвига фазмежду которыми соответствует временному сдвигу 1 (фиг. 1 а, б). Далеекаждую иэ этих последовательностейимпульсов подают на первые входысоответствующих элементов совпадения,на вторые входы которых поступаютлимпульсы длительностью ь опорнойчастоты 1 , близкой частоте 140исследуемых сигналов (фиг. 1 в),Если периоды Ти Т . иХ г ).длительность сигналов 7, " и 1;.таковы, что удовлетворяют условиям 45 097 где(4) где Т =Е 1(г (Т-Т, Р =ТдРм+Тм) 20 , Ф - цифровые эквивалентны Т и Т определяемые по формулам У"ЛЯ - (2) - т,( то на выходах эЛементов совпаденийформируются периодические следующиепакеты импульсов совпадения. Числоимпульсов совпадения в пакетах ат ("т"ъ 1 Е Е) (3)ъ Процесс измерения сдвига фаз заключается в формировании ряда временных интервалов (фиг. 1) и определении искомого значения согласно следующему выражению где Я,а - количество периодов Топорной частоты между началами первых пакетов в первом и втором кана-ле, соответствующие1 Е - количество периодов Тмежду началом первого пакета и концом второго пакета в первом .канале,соответствующее Т,и - количества импульсов Впнпервом и втором пакетах первогоканала, соответствующие ТТ, - количество импульсов впервом пакете второго канала, соответствующее ТВ соответствии с (4) и (5) в качестве границ получаемых временныхинтервалов используют центральныеимпульсы пакетов совпадений, длячего подсчитывают импульсы опорнойчастоты от начала первого пакета впервом канале до начала первого пакета во втором канале, от началапервого пакета до конца второго пакета в первом канале и количестваимпульсов в первом и втором пакетахпервого канала и первом пакете вто-.рого канала.Устройство (фиг. 2) содержит формирователи 1 и 2 импульсов, элемен,ты И 3 и 4, генератор 5 импульсовопорной частоты, формирователи 6 и 7прямоугольных импульсов, триггер 8пуска, элементы И 9 и 10, формиро1187 30 55 зватель 1 1 остроконечных импульсов, триггер 12, элемент И 13, счетчик 14, элемент И 15, счетчик 16, формирователь 17 остроконечных импульсов, триггер 18 со счетным входом, формирователь 19 остроконечных импульсов, триггер 20,.элементы И 21 и 22, счетчик 23, формирователь 24 остроконечных импульсов, триггер 25, элемент И 26, счетчик 27, формирова О тель 28 остроконечных, импульсов и .микропроцессор 29. Формирователь 1 через элемент И 3 соединен с формирователем 6, выход которого соединен с формирователями 11 и 17. Фор мирователь 2 через элементу И 4 соединен с формирователем 7, выход которого соединен с формирователями 24 и 28. 20Выход генератора 5 импульсов опорной частоты соединен с вторыми входами элементов И 3, 4, 15 и 21. Выход формирователя 11 через элемент И 9 соединен с одним входом триггера 12, второй вход которого соединен через формирователь 19 и триггер 18 с выходом формирователя 17 и непосредственно с входом микропроцессора 29. Второй вход элемента И 9 соединен с выходом триггера 8, один вход которого соединен с входной клеммой "Пуск", а второй - с выходом формирователя 17, выход триггера 12 через элемент И 13 соединен с входом счетчика 14, че- З 5 рез элемент И 15 с входом счетчика 16. Второй вход элемента И 13 соединен с выходом элемента И 3. Один вход триггера 25 соединен с выходом формирователя 28, а вто рой - через элемент И 22 соединен с выходом,.формирователя 24 и одним входом триггера 20, второй вход которого через элемент И 10 соединен с выходом триггера 8. Второй 45 вход элемента И 10 соединен с выходом формирователя 11. Выход триггера 20 через элемент И 21 соединен с счетчиком 23, а выход триггера 25 через элемент И 26, второй вход которого связан с выходом формирова:теля 4, соединен с входом счетчика 27. Выходы счетчиков 14, 16, 23 и 27 соединены с входами микропроцессора 29. Измерение производят следующимобразом. 097 4Исследуемые периодические сигналы с частотойформирователями 1 и 2 преобразуются в последовательности импульсов длительностей , и с (фиг. 1 а, б). Так как имrульсы входных последовательностей синфаэны с исследуемыми сигналами, то между ними сохраняется искомый угол сдвига фазс соответствующим ему временным сдвигом 1. Далее входные последовательности импульсов поступают на первые входы элементов И 3 и 4 совпадения, на вторые входы которых посл тупают импульсы длительности , опорной частоты 1 с управляемого генератора 5, частота которого близка частоте 1, входных исследуемых сигналов. Пакеты импульсов совпадений .поступают на входы формирователей 6 и 7, на выходах которых образуются протяженные прямоугольные импульсы длительностей Т, и Т соответственно (формирователи 6 и 7 представляют собой однотактные ждущие мультивибраторы, период релаксации которых выбирается несколько больше периода опорной частоты. В этом случае с приходом первого импульса пакета элемент 6 или 7 переходит из состояния "0" в состояние "1" и удерживается в этом состоянии до окончания пакета совпадений. В соответствии с (5) по команде "Пуск" триггер 8 опрокидывается, разрешая прохождение в элементы И 9 и 10 положительного импульса, соответствующего началу первого пакета в первом канале, с формирователя 11 (в простейшем случае - это цепочка, дифференцирующая прямоугольный импульс длительности Тц сформированный формирователем (6). Импульс начала первого пакета в первом канале с выхода элемента И 9 поступает на триггер 12, которьй, опрокидываясь, разрещает прохождение через элемент И 13 импульсов первого пакета в первом канале в счетчик 14, а через элемент И 15 импульсов опорной частоты в счетчик 16.,Триггер 12 остается в опрокинутом состоянии до тех пор, пока не пройдет второй пакет совпадений в первом канале.Иьяульсы конца первого и второго пакетов в первом канале, с выхода формирователя 17 дважды опрокинут триггер 18 и отрицательный перепад напряжения на его выходе, сформиро 1187097ванный формирователем 19, соответствующий концу второго пакета в первом канале, вернет триггер 12 в исходное состояние. Таким образом, :в счетчике 14 будет зафиксированоНы, + Н и, импульсов, а в счетчике 16 - й импульсов.Подсчет количества импульсов осуществляется следующим образом. После команды "Пуск" потенциал триггера 8 разрешает прохождение импульса с формирователя 11 через элемент И 10 на триггер 20,.потенциал которого, в свою очередь, является разрешающим для элементов И 21 и 22. С, этого момента импульсы, опорного гечератора 5 через элемент И 21 поступают в счетчик 23 и подсчитываются до момента образования прямоугольного импульса длительностью Т формирователя 7. Из переднего фронта импульса формирователь 24 формирует импульс, который возвращает триггер 20 в исходное состояние, элемент И 21 закрывается, В счетчике 23будет зафиксировано Нимпульсовопорной частоты. Тот же импульс с5 формирователя 24 через элемент И 22,до ее закрытия триггером 20, пройдетна триггер 25, который, опрокидыва,ясь, разрешает прохождение импульсовпакета во втором канале через эле 10 мент И 26 в счетчик 27. После окон, чания пакета во втором канале импульсформирователя 28 возвращает триггер 25 в исходное состояние. В счетчике 27 будет зафиксировано Йим 15 пульсов,Триггер 8 возвращается в исходноесостояние импульсов с формирователя 17 по окончании первого пакета впервом канале.20 Импульс окончания второго пакетав первом канале с формирователя 19поступает на микропроцессор 29, разрешая обработку полученных кодов1187097 оставитель М,Катанова ехред А,Бабинец Ко С,Черни олкова акт раж 74 аз 6545 5 Пате г.ужгород, ул.Проектная, 4 и ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушска