Способ преобразования разности фаз гармонических сигналов в код

СОЕЕТСНИХ ЛИСТИЧЕСНИ союзСОЦИАРЕСПУБЛИ ш 1 50 4 Н 03 М 1/64, С 0 5 0 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРОМ ния ква фазовых чены вх тся расши 1(71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники(56) Шербаков В.И Грездов Г,И, Электронные схемы на операционных усилителях. Киев: Техника, 1983.Авторское свидетельство СССР У 65369, кл. С 01 К 25/00, 1974. :(54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ РАЗНОСТИ ФАЗ ГАРМОНИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В КОД (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании фазовых радиосистем различного назначения, Цель изобретения - расширение динамического диапазона амплитуд входных гармониИзобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано при создании фазовых радиосистем различного назначенияЦелью изобретения являе рение динамического диапазона амплитуды входных сигналов.Сущность изобретения характеризуется следующей последовательностью выполняемых операций. Формируют четыре (прямые и инверсные) квадратурные постоянные напряжения + соэЧ и +эп из входных периодических сигналов 11, = =Ц соэю и 11 =11 сов(иТ+), где д сдвиг фазы, путем, например, выделеческих сигналов. Поставленная цепьдостигается вспомогательными сигналами, которые осуществляются с помощьюшироко распространенных аналоговыхэлементов - операционных усилителейи компараторов напряжений, Основуспособа составляет получение квадратурных напряженийсозе,зпЧ, формирование иэ квадратурных напряженийпостоянных напряжений + С, и ф Б , выделение расцепленного двоичного кодаразности фаз путем попарного сравнения сформированных напряжений, например старший разряд кода выделяют,сравнивая сов с э 1 п и.созе с минусэмап, а последующие путем сравнения-Б;+ Б=С,+8,1-С -Б 11 3 ил дратурных сигналов на выходахдетекторов, к которым подклюодные периодические сигналы, при этом один из входных сигналов подключают к одному фазовому детектору непосредственно, а к другому через фазосдвигающий на 90 элемент. Формируют два значения старшего разряда кода сдвига фазы путем сравнения прямого и инверсного квадратур- ного сигнала, например + эдпр, с другим прямым квадратурным сигналом соЯ Затем выделяют четыре прямые и инверсные (квазитреугольные при измене ниив диапазоне 0 - 21 и сдвинутые3 150834 на четверть своего пространственного периода) сигналы + С и Б, в соответствии с Формулами+ С, = +соя. -яз.п 4;5Б, = .сояу+яп-сояЦ+я 1 п 1,где я.пР означает инверсию сигналаядп.Здесь и далее сигналы С,(С,), ми 10нус С,(С ) и минус Б,(Б ) означаетпервое, второе, третье и четвертоепостоянные напряжения соответственно.Формируют второй после старшегоразряд кода сдвига фазы путем сравне 15ния прямого и инверсного сигналаБс другим прямым сигналом С формируют прямые и инверсные сигналы ф С и+Б в соответствии с выражениемС= С,- Б, ;Б=+)С +Б , 1 -1 С, -Б .,1,где ш - количество разрядов кодасдвига фазы. 25Формируют последующие разряды кода сдвига фазы путем сравнения прямого и инверсного сигналов ф Бс другим прямым одноименным сигналом С , формируют полный код сдвига фазы путем 30 опроса состояний схем сравнения по методу "двойной щеткиНа Фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на Фиг. 2 - эпюры напряжений; 5 на фиг. 3 - структурные схемы Формирования постоянных напряжений Си Б .Устройство содержит фазовые детекторы 1 и 2, Фазосдвигающий элемент 3, блоки 4 - 9 формирования (сигна лов С,С ,фС,; Б ББ, ), блоки 10 - 15 сравнения, сумматоры 16 и 17, устройства 18 и 19 взятие модуля, вычитатель 20, устройства 21 и 22 взятия модуля, вычитатель 23, усилители 24 и 25.Устройство работает следующим образом.Входные гармонические сигналы, фа- зовый сдвигкоторых необходимо пре-: образовать в код, подают на Фазовый детектор 1 непосредственно, а при по. ступлении на фазовый детектор 2 одино из сигналов проходит через 90 - Фазосдвигающий блой 3. На выходах детекторов 1 и 2 с учетом легко схемотехнически обеспечиваемой инверсии получают квадратурные напряжения видасояи .яп, поступающие затем на 5входы первых в каналах блоков 4 и 5сравниваемых квадратурных напряжениИ.Блок 4 формирования постоянногонапряжения С выполняет операциисогласно выражению:К )савд) - )впц 1где 1 - коэффициент передачи, требуемой для обеспечения равенства входных и выходныхамплитуд в блоке,Это дает возможность последова-тельного соединения одинаковых блоков формирования в канале.На Фиг. 2 представлены эпюры напряжений, поясняющие процесс формирования постоянного напряжения С. Наэпюре а приведены графики сояс, ядп,яй 9, (черта над символом означаетинверсию), на 3 приведены графикисояи 1 яп 1 на эпюре о ) представлено постоянное напряжение С, полученное как результат вычитания модулей входных квадратурных напряжений.С, представляет собой периодическую(относительно ) функцию треугольного вида, состоящую из отрезков синусоиды, При этом период этой функциив два раза меньше периода входных сигналов схемы (соя 1, япЧ) и составляет 180Блок 5 формирования постоянногонапряжения Б выполняет операциисогласно выражению,=1:, ( ся+)-(ОЦ+я(,где 1 - коэффициент передачи, требуемый для обеспечения равенства входных и выходныхамплитуд.Эпюры напряжений ае на фиг,2поясняют работу блока. Постоянное напряжение Б, имеет точно такой же вид,что и .С но сдвинуто по оси ц на величину 90 /2"=45 . Отличием блока 5формирования от блока 4 формированияявляется требование смещения поНапряжений, модули которых вычитаются,для чего и используется дополнительная операция суммирования входных напряжений блока 5,Постоянные напряжения С и Б, можно считать по положению на оси 1 аналогами сигналов соя 2 Чи я.п 2 у, хотявид этих Функций отличается.Получение инверсных напряжений С,и Б, легко обеспечивается техническими средствами, например, использо- .ванием в качестве вычитающего устройства дифференциального каскада.Постоянные напряжения +С, и + Бпоступают на входы последующих блоков 6 и 7 в каналах, где аналогично создаются постоянные напряжения + С , + Б (см. эпюры ж на Фиг. 2) с периодомо22,5 и т,д. до выходов блоков 8 и 9, где получают напряжения + С г, и + Бс 10 периодом 90"/2, И. - количество формирования сравниваемых сигналов в каждом канале, определяется требуемым дискретом преобразования фазового сдвига. 15В общем случае алгоритм действия блоков 4,б и 8 формирования постоянных напряжений С можно записать следующим образом:+ с,=к, )с )- )язо а блоков 5,7 и 9 Формирования Б действуют согласно выражению+ц к с +Б ., С . Ц25В соответствии с этими алгоритмами работы составлены примеры реализации блоков формирования сравниваемых сигналов, представленные на фиг,3. В блоке Формирования Б осуществляет- З 0 ся суммирование постоянных напряжений СБ, и С Б, соответственно в сумматорах 1 б и 17. Выходные сигналы сумматоров поступают на устройства 18 и 19 взятия модуля, а их выходные сигналы вычитаются в вычитателе 20, Основная часть схемы Формирования напряжения С , т.е. устройства 2 1 и 22 взятия модуля и вычитатель 23 идентичны блоку формирования 40 Б . Но с целью компенсации коэффициента влияния передачи сумматоров, которых нет в блоке формирования С, в блок введены усилители 24 и 25 с соответствующим коэффициентом передачи. Одновременно с преобразованием сиг налов происходит сравнение их между собой на выходах фазовых детекторов и на вьйодах всех блоков формирования. сигналов в каналах с помощью блоков 10-15 сравнения. При этом в каждом случае производится сравнение двух пар сигналов, что необходимо для55 устранения ошибки неоднозначности, возникающей при сравнении лишь одной пары сигналов и присущей двоичному коду. В предлагаемом способе увеличение:" динамического диапазона входных сигналов происходит за счет изменения операций над сигналами и не приводит к увеличению погрешности преобразования по сравнению с известным способом,формула изобретенияСпособ преобразования разности фаз гармонических сигналов в код, основанный на преобразовании гармонических сигналов в четыре квадратурных напряжения, соответствующие 4 соя 1 и +зпд, где г - преобразуемая разность Фаз гармонических сигналов, сравнении квадратурных напряжений попарно между собой и формировании по результатам сравнения сигналов двух возможных состояний старшего ш-го разряда кода, одновременном формировании для (ш)-го разряда первого, второго, третьего и четвертого постоянных напряжений из четырех квадратурных напряжений, формировании для каждого последующего разряда, начиная с (ш)-го, соответствующих первого, второго, третьего и четвертого постоянных напряжений, соответствующих предыдущему разряду, и формировании сигналов двух возможных состояний разрядов кода, начиная с (ш)-го, путем сравнения первого с третьим и первого .с четвертым соответствующих данному разряду четырех постоянных напряжений, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона амплитуд гармонических сигналов, для (пг)-го разряда первое постоянное напряжение формируют как разность модулей первого и третьего квадратурных напряжений, вто" рое постоянное напряжение формируют как инверсное первому постоянному напряжению, третье постоянное напряжение формируют как разность модулей суммы первого и третьго и суммы первого и четвертого квадратурных напряжений, четвертое постоянное напря жение Формируют инверсным третьему постоянному напряжению, а для каждого последующего разряда первое, второе, третье и четвертое постоянные напряже-. ния формируют из постоянных напряжений, соответствующих предыдущему разряду, причем первое постоянное напряжение Формируют как разностьмодулей первого и третьего постоянныхнапряжений, третье постоянное напряжение Аормируют как разность модулейсуммы первого и третьего и суммы первого и четвертого ностоянных напряжений, а второе и четвертое постоянныенапряжения формируют инверсными соответственно первому и третьему постоянным напряжениям данного разряда.аказ 5552/57 Тираж 884 . . ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 КНТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул. Гагарина, 101