Цифровой фазометр

(61) Дополнительное к авт, свид. аявлено 01.03,77 (2 1) М. )( 2458597/1 асударстаинный исаи ссср ио делая изабритеиии.77 ( Дата опубликования описания 28,08,7 2) Авторы изобретения Г. малинн опсвье 1) Заявител ОМГТР 54) ЦИФРОВО)зобретение от каца- цм- мпультельнои технике вано в радиолока необходимо измерят порциоцальный даль когтв в, регулярных и зовых сдвигов в трак цых систем,е гистс присоединением заявки(23) Приоритет осится к фазоизмериможет быть использои и радионавигации, где ь фазовый сдвиг, проности при наличии щуомех и паразитных фатах радиодальномерИзвестен фазометр, содержащий датчики синусоидальных напряжений, усилители- ограничители, схемы совпадений, фазс- сдвигающий элемент, схему ИЛИ, преобразователь фаза-код, устройства сравнения кодов, устройство статистической обработки, устройство передачи кода оценки точек 0,2 Г ; в тракт опорного сигнала вво 15 дится дополнительный калиброванный фазовый сдвиг, который учитывается и исключается при последующей обработке результатов измерения 11 . Этот фазометр2 О имеет сложную конструкцию и точность измерений его недостаточная.Известен также фазометр, выполненный в виде двух каналов опорного и исследуемого сигналов, содержащий в каждом ле формирователи узкого и широкого пульсов и устройства переключения и сов, первый и второй входы которых динецы с выходамц формирователей у и широкого импульсов, триггер, входь торого подключены к выходам устрой переключения импульсов, схему совпад ция, ге не ратор квантущей част оты, р рпрующий счетчик, устооцство отсчета числа и зме реп ий, формирователь стр об-импульса, второй элемент совпадений, первый вход котор ого с оедипец с выход ом формирователя строб-импульса, а второй вход-, е выходом формирователя узкого импульса в исс лед уе м ом ка пале, вт ор ой с четч ик, устройство сравнения, выход которого соединен с третьими входами устройства переключения импульсов 2Этому фазометру свойственно наличие погрешностей в окружностях точек О и 2)с за счет того, что при измерениях в районе точек 9 = 0 триггер,. формирующий временной интервал между моментами про 681389х аа через нуль опорного и исследуемого сигнала в некоторых измерениях будет выключен в течение всего периода измеряемого сигнала, что приводит к завышеню результата и змерен ия, Очевидн о, что при измерениях в районе точки 9 = 2 Т результат измерении будет занижен, так как из-за флуктуаций исследуемого сигнала возможны попадания узкого строб-импульса на широкий старт-импульс, что приводит к тому, что триггер, формирующий 6 временной интервал, остается включенным в течение всего периода измеряемого сигнала. Характеристика такого фазометра будет .нел иней на.л.Целью изобретения является увеличение точности измерения за счет линейности характеристики фазометра.Достигается ето тем, что цифровой фазометр, выполненный в виде двух каналов опорного и исследуемого сигналов и содер 26 жащий в каждом из,каналов формирователи узкого и широкого импульсов, соединенные по входу с источниками опорного и исследуемого сигналов, а по выходам - с входами блоков переключения импульсов, триг 25 гер - общий для обоих каналов, входы которого подключены к выходам блоков переключения импульсов, первый элемент совпадений, соединенный первым входом с выходом триггера, вторым с генератором квантующей частоты и третьим - с выхо-дом узла отсчета числа измерений, второйФг элемент совпаденийпервый вход которого соединен с выходом формирователя строб-импульсов, второй вход - с формирователем узкого импульса в канале исследуемого сигнала и с выходом узла отсчета числа измерений, а выход - с одним из счетчиков, узел сравнения, выход кото- я рого подключен к третьим входам блоков переключения импульсов, а входы, один из которых - к выходу первого счетчика, а второй - к источнику сигнала Пуск" и к второму входу узла отсчета числа измерений, второй счетчик, соединенный с выходом первого элемента совпадений, снабжен в каналах опорного и исследуемого сигналов вторыми формирователями широкого импуггьса, блоком переключения узких импульсов, блоком переключения широких импульсов, вторым триггером, третьим элементом совпадения, третьим счетчиком и сумматором, причем второй формирователь широкого импульса в канале опорного сигнала подключен между источнйком опорного сигггща и первым входом уст ройства переключения цироких илшульсов,а второй формироватегз широкоо и, гь" са в канале исследуемого сигнала подкгючен между источником исследуемого сигг- ла и вторым входом устройства переключения широких импульсов, третий вход которого соединен с третьим входом блока переключения узких импульсов и третьим входом сумматора, первый вход блока переключения узких импульсов соединен с выходом формирователя узкого импульса в канале исследуемого сигнала, а второй его;подключен к выходу формирователя узкого импульса в канале опорного сигнала, выходы устройства переключения узких и широких импульсов подключены к входам второго триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента совпадений, второй вход которого подключен к выходу генератора квантуюшей частоты, третий вход - к выходу узла отсчета числа измерений, а выход - к входу третьего счетчика, выход которого подсоединен к второму входу сумматора, соединенного первым своим входом с выходом второго счетчика.На чертеже представлена структурная схема устройства.Одноцифровой фазометр состоит из формирователей 1 узкого импульса формирова. телей 2 и 3 широкого импульса в канале опорного сигнала, формирователя 4 строб- импульса, формирователей 5 и 6 широкого импульса и формирователя 7 узкого импульса в канале исследуемого сигнала, блоков 8 и 9 переключения импульсов, блока 10 переключения узких импульсов, блока 11 переключения широких импульсов, триггеров 12 и 13, генератора квантующей частоты 14, узла 15 отсчет числа измерений, элементов совпадений 16, 17 и 18, счетчиков 19, 20 и 21, узла сравнения 22, сумматора 23.Формирователи 1 и 7 узких импульсов формируют по положительнымфронтам опорного и исследуемого сигналсе узкие импульсы, формирователи 2 и 5 фпрлгггруют импульсы по длительности, равные четверти периода опорного и исследуемого сигналов, а вторые формирователи 3 и 6 щгроких импульсов формируют импульсы по длительности, равные трем четвертям периода опорного и исследуемого сигналов, формирователь 4 строб-импульса в опорном канале формирует импульс по длительности, равный половине периода опорного сигнала, Счетчик 19 производит подсчет числа узких импульсов исследуелого канала, прошедших через элемент совпадений 18за М сгслелосютельссых измерений, второй вход которого соединен с выходом формирователя 4 строб-импульса, Совпадениестроб-импульса и узкого исследуемого импульсов указывает на тот факт, что измеряемая разность фаз лежит в пределахО , Узел сравнения 22 определяетколичество идспульсов, поступивших в счетчик 19 за М последовательных измеренийи управляет работой блоков переключения8 - 11 и сумматора 23./Если число им фпульсов в счетчике 19 меньше М/2, топо сигналу узла сравнения 22 через блок8 переключения импульсов в опорном канале будет проходить широкий импульс,через блок 9 переключения импульсов в 1 Зканале исследуемого сигнала будет проходить узкий импульс,;через блок 10 переключения узких импульсов будет проходить узкий импульс опорного канала, через блок 11 переключения широких импульсов проходит импульс с выхода второгоформирователя 6 широкого импульса в исследуемом канале, а сумматор 23 работает в режиме сложения содержимогосчетчиков 20 и 21, При этом на входытриггера 12 поступают широкий старз импульс и узкий стоп-импульс, а на входытриггера 13 узкий опорный импульс и широкий исследуемый импульс, Если числоимпульсов, отсчитанных счетчиком 19больше Й/2, то по сигналу узла сравнния 22 через блок 8 переключения импульсов в опорном канале будет проходить узкий старт-импульс, через блок 9 переключения импульсов в канале исследуемогосигнала будет проходить широкий стопимпульс через блок 10 переключения узких импульсов будет проходить узкий исследуемый импульс, через блок 11 переключения широких импульсов проходит импульс с выхода второго формирователя 3широкого импульса в опорном канале, асумматор 23 работает в режиме вычитания содержимого счетчика 21 из содержимого счетчика 20, В обоих случаяхтриггер 12 формирует временной интервал, пропорциональный фазовому сдвигу ина это время открывает элемент совпадений 16, через который квантующие импульсы с генератора 14 поступают навход счетчика 20. Триггер 13 в первомслучае формирует временной интервал между узким опорным и вторым широким исследуемыми импульсами, если измеряемая дразность фаз превышает 2 Т, а во второмслучае - временной интервал между узкидл исследуед 1 ыд 1 импульсом и вторым широким опорным импульсом, если и;юсряемая разность фаз меньше нуля, ПеГ 1 еключение указанньсх формирователей импулссов и режима работы сумматора 23 прпис -ходит в районе с", так как длительность строб-ид 1 пульса выбрана равной соловине периода опорного сигнала, а критерием срабатывания узла сравнения является совпадение не менее половины узкихстоп-импульсов со строб-иМпульсом в течение последовательных измерений. Отсче 1чиспа измерений производится по числустоп-импульсов.Рассмотрим работу фаэометра в окрестностях точек 0 и 2 К,При измерениях в окрестности точкиЮ= 0 на установочные входы триггера12 через блоки 8 и 9 переключения поступает в опорном канале сигнал с формирователя 1 узких импульсов, а в каналеисследуемого сигнала - сигнал с формирователя 5 широкихимпульсов. При этомтриггер 12 формирует временной интервал,который на элементе совпадений 16 заполняется квантуюшими импульсами, подсчитываемыми счетчиком 20,На вход установки в единицу триггера13 через блок переключения импульсов10 поступает сигнал с формирователя 7узкого импульса в исследуемом канале, ана вход установки ноль триггера 13 через блок 11 переключения импульсов поступает широкий импульс с выхода формирователя 3 в опорном канале. Триггер 13формирует временной интервал в том случае, если иэ-за флуктуаций исследуемогосигнала значение измеряемой разности фазбудет меньше нуля, Этот временной интервал заполняется на элементе совпадений17, квантуюшими импульсами, которыеподсчитываются счетчиком 21. Сумматор23, на выхоссе которого формируется результат измерения, производит вычитаниесодержимого счетчика 21 из содержимогосчетчика 20. При значениях Ч О триггер 12 остается выключенным в течениепериода опорного сигнала за счет широкого стоп-импульса, перекрываюшего узкийстарт импульс, При значениях 4 ) 9 триггер 12 формирует временной интервал,пропорциональный измеряемой разностифаз, а триггер 13 остается выключеннымв течение периода опорного сигнала, засчет присутствия на входе установки вноль широкого опорного импульса, перекрывающего узкий исследуемый импульс,При измерениях в окрестности точкиЧ = 23; на установочные входы тригге7 681389 ра 12 через блоки 8 и 9 переключения и поступает в опорном канале сигнал с фор- и мирователя 2 широких импульсов, а в ка- р нале исследуемого сигнала - сигнал с И формирователя 7 узких импульсов. При л этом триггер 12 сформирует временной 3 интервал который на элементе совпадений 16 запопняется квантуюшнми импульсами, подсчитываемыми счетчиком 20,сНа вход установки в единицу триггера 13 через блок переключения импульсов 10 10 поступает сигнал с формирователя 1 узкого импульса опорного канала, а на вход установки в ноль триггера 13 через блок. переключения импульсов 11 поступает широкий импульс с выхода формирователя 6 в исследуемом канале. Триггер 13 формирует временной интервал в том случае, если из-аа флуктуаций исследуемого сигнала значение измеряемой разности фаз будет больше 21, Этот вре менной интервал заполняется на элементе совпадений 17 квантуюшими импульсами, которые подсчитывает счетчик 21, Сумматор 23, на выходе которого формируется результат измерения производитИ сложение содержимого счетчиков 20 и 21. При значениях 2 Я триггер 12 Остается включенным в течение всего периода опорного сигнала за счет широкого30 старт-импульса, перекрывающего узкий стоп-импульс. При значениях 92 Г триггер 12 формирует временной интервал, пропорциональный измеряемой разности фаз, а триггер 13 остается выключеннымзз в течение периода опорного сигнала, за счет присутствия на входе установки в нуль широкого исследуемого импульса, перекрывакнцего узкий опорный импульс,Предложенное устройство по сравнению40 с фазометром-прототипом обеспечивает более высокую точность намерения в окрешностях точек 0 и 2 ., что повышает надежность работы при эксплуатации радионавигационной системы, в которой используется предлагаемое устройство. формула изобретения Цифровой фазометр, выполненный в виде каналов опорного и исследуемого сигналов и содержащий в каждом из каналов формирователи узкого и широкого импульсов, соединеннье по входу с источниками опорного и исследуемого сигналов, а по выходам - с входами блоков переключения импульсов, триггер - общий для обоцх каналов, входы которого подключены к выходам блоков переключения импульсов,ерьый элемент совпадений, соединенныйервым входом с выходом триггера, вто.ым - с генератором .квантуюшей частотытретьим - с выходом узла отсчета чиса измерений, второй элемент совпадений,ервый вход которого соединен с выходомформирователя строб-импульсов, второйвход -.с формирователем узкого цмпульа в канале исследуемого сигнала и свходом узла отсчета числа измерений, авыход - с одним из счетчиков, узел,сравнения, выход которого подключен к третьим входам блоков переключения импульсов, я входы Один иа которыхк выходупервого счетчика, а второй - к источникусигнала фПуск и к второму входу узлаотсчета ч псла и амере ний, втор ой счетчик,соединенный с выходом первого элемецтасовпадений, о т л и ч а ю ш и й с я тем,что, с целью повышения точности измерения аа счет линейности характеристикифааометра Оц снабжен в каналах опорного и исследуемого сигналов вторымиформирователями широкого импульса,блоком переключения узких импульсов, блоком переключения широких импульсов. вторым триггером, третьим элементом совпадений, третьим счетчиком и сумматором, причем второй: формирователь широкого импульса в канале опорного сигналаподключен между источником опорного сигнала и первым входом блока переключенияшироких импульсов, а второй формирователь широкого импульса в канале исследуемого сигнала подключен между источником исследуемого сигнала и вторым входом блока переключения широких импульсов, третий вход которого объединен стретьим входом блока переключения уаких импульсов и третьим входом сумматора, первый вход блока переключенияуакнх импульсов соединен с выходомформирователя узкого импульса в каналеисследуемого сигнала, а второй вход егоподключен к выходу формирователя узкого импульса в канале опорного сигнала,выходы блоков переключения узких и ши-роких импульсов подключены к входамвторого триггера, выход которого соединен с входом третьего элемента совпаде-, 50ний, второй вход которого подключен квыходу генератора квантуюшей частоты,третий вход - . к выходу узла отсчета числа измерений, а выход - к входу третье-го счетчика, выход которого подсоединенк второму входу сумматора, соединенногопервым своим входом с выходом второгосчетчика.Состави Техред 1 Редактор 1., Г и ир Заказ 5080/42 сное 5 шская наб.,илиад ПП 1 Патент", г. Ужгород, ул. Проектца 9 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР102. Заявка Мо 2325286/21к;. Я 01 й 25/08, 06.07.76, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства, (прототип). аростинаШ Корректор С. 111 екмар Подкомитета СССРй и открытий