Преобразователь фаза-код

Номер патента: 960656

Авторы: Анисимов, Дегтярев

ZIP архив

Текст

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЯЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРесвублик оц 960656(1 М Кп 3 Б 01 К 25/ОО Госуларственный комитет СССР по лелам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 23. 09. 82(5 ЕОБРАЗОВ т ва явности Изобретение относится к радио- измерительной технике и может быть использовано при создании Фазометров и устройств выделения информации в фазовых радиотехнических системах.Известен интегрирующий преобразователь Фаза - код, используемый в цифровых фазометрах, позволяющий обеспечить высокую точность преобразования при значительныхизменениях амплитуды, частоты, Фазы входных сигналов 1. Основным недостатком этого устройства является наличие эоны неопределенности в области.Оо (360 ), где определение среднего значения флуктунрующей (меняющейся) разности фаэ сопровождается большими погрешностями, которые могут достигать 180 о.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь фаза - код, содержащий в каждом из каналов последовательно соединенные входные элементы, преобразующие входные синусоидальные сигналы в прямоугольные колебания, формирователи импульсов,.общие для обоих каналов, измерительный триггер,два элемента совпадений, счетчик, причем один из входов первого элемента совпадений соединен с выходом измерительного триггера, другой - с выходом генератора счетных импульсов, авыход первого элемента совпадений содинен с одним из входов второго элемента совпадений, другой вход которой соединен с выходом времязадающего блока, а выход - с входом счетчика 2 ).Недостаткбм данного устройстляется наличие зоны неопределенв области 0 (,360 о).Целью изобретения является повншение точности оПределения среднего 5 значения флуктуирующей разности Фазв области Оо (360 о)Эта цель достигается тем, что впреобразователь фаза - код, содержащий в опорном и измерительном кана лах формирователи меандров, формирователи запускающих импульсов, общийдля обоих каналов УК-триггер, входыкоторого соединены с выходами Формирователей запускающих импульсов, бло 25 дискретизации, первый вход которогосоединен с соответствующим выходомУК-триггера, второй вход - с выходомгенератора счетных импульсов, третийс времязадающим входом преобразова теля, а выход - со счетчиком, введены в каждый из каналов переключающиеэлементы, сигнальные входы которыхсоединены с прямымн и инверсными выходами формирователей меандров, .авыходы - со входами Формирователейзапускающих импульсов, два управляю щих .триггера, два элемента совпаде-ний, причем прямые и инверсные выходыуправляющих триггеров соединены с управляющими входами переключающихэлементов соответствующего канэла, 10 установочные входы триггеров объединены и через инвертор подключены к вреиязадающей цепи, а другие входы триггеров соединены с выходами элементовсовпадений, первые входы которых под ключены к выходам Формирователей запускающих импульсов, вторые - через блок задержки подключены к соответствующим выходам измерительного триггера, третьи входы объединены и подключены к времязадающей цепи, атакже формирователь корректирующих последовательностей и блок ввода. коррекции, включенные таким образом,что импульсный вход Формирователя соеди" нен с выходом генератора счетных импульсов, первый вход Формирователя соединен с прямым выходом управля ющего триггера, измерительного канала, второй управляющий вход - с инверсным выходом управляющего тригге- З 0 ра опорного канала, третий управляющий вход - с времязадающей цепью, а выход - с.корректирующим входом блока ввода коррекции, информационный вход которого подключен к выходу бло ка дискретизации, а выход - к входу , счетчика, причем установочный вход объединен с установочных входом счетчика и подключен к установочному входу преобразователя. 40На чертеже представлена структурная схема предлагаембго устройства.Преобраэователь фаза-код содержит Формирователи 1,2 меандров, переключающие элементы 3 и 4, формирователи 5, 6 запускающих импульсов, измерительный УК-триггер 7, управляющие триггеры 8 и 9, элементы 10 и 11 совпадений, блоки 12 и 13 задержки, инвертор 14, блок 15 дискретизации, генератор. 16 счетных импульсов, Формирователь 17 корректирующих последовательностей (включающий триггерный делитель 18 частоты на 2 ф,элементы 19 и 20, совпадений, элемент ИЛИ 21), блок 22 ввода коррекции (включающее элемент 23 антисовпадений, элемент 24 и 25 совпадений,счетный триггер 26, элемент ИЛИ 27),счетчик 28.Последовательно соединенные в каждом канале (измерительном и опорном)формирователь меандров 1 (2), имеющий прямой и инверсный выходы, соединенные, соответственно, с прямыми инверсным сигнальными входами пе реключающего элемента 3 (4), форми" рователь 5 (6) запускающих импуль- сов и общий для обоих каналов измерительный УК-триггер 7, образуют двухканальный преобразователь входной разности Фаз в интервал времени, Соответствующий выход измерительноготриггера 7 соединен с одним из входов блока 15 дискретизации, второйвход которой подключен к выходу генератора 16 счетных импульсов тре) тий " с времязадающей цепью. Выход блока 15 дискретизации соединен с информационным входом блока 22 ввода коррекции, образуемым за счет объединения входов, элемент 23 антисовпадений (цепи логической неравнозначности) и элемент 24 совпадений,другие входы которых также объединены и образуют корректирующий входблока 22 ввода коррекции, Выход элемента антисовпадений 23 соединен свходом счетного триггера 26 и однимиз входов элемента 25 совпадений,другой вход которого подключен к выходу счетного триггера 26. Выходэлемента 25 совпадений соединен с одним из входов. элемента ИЛИ 27, дру-.гой вход которой подключен к выходуэлемента 24 совпадений, а выход,являющийся одновременно выходом блока 22 ввода коррекции, подсоединенк выходу счетчика 28. Установочныйвход счетного триггера 26, являющийся установочным входом блока 22 ввода коррекции объединен с.установочным входом счетчика 28 и подключенк установочной цепи преобразователя.Корректирующий вход блока 22 введения коррекции подключенк выходу элемента ИЛИ, являющемусяодновременно выходом Формирователя 17 корректирующих последовательностей, Один из входов элемента ИЛИ 21 подключен к выходу элемента 19 совпадений, другой - к выходуэлемента 20 совпадений. Первый входэлемента 20 совпадений, объединенныйс первым входом элемента 19 совпадений и входом триггера-делителя 18частоты на 2, образует импульсный вход формирователя 17 корректи"рующих последовательностей и подключен к выходу генератора 16 счетных импульсов,Второй вход элемента 20 совпадений является первым управляющимвходом Формирователя 17 корректи -рующих последовательностей и соединен с прямым выходом управляющеготриггера 8 (измерительного канала),оба выхода которого соединены с управляющими входами переключающегоэлемента 3, второй же вход элемента19 совпадений подключен к выходутриггера-делителя 18 частоты на 2,.Третьи входы элементов 19 и 20 совпадений объединены и образуют второйуправляющий вход формирователя 17корректирующих последовательностейподключенный к инверсному выходу управляющего триггера 9 (апорнога канала), оба выхода которого еоедине в ,ны с управляющими входами переключающего элемента 4, Четвертый вход эле,- мента 19 совпадений образует третийуправляющий вход формирователя корректирующих последовательностей, подключенный: к времязадающей цепи.Входы управляющих триггеров 8 и 9подключены к выходам элементов 10 и11 совпадений, первые входы которыхподключены к выходам Формирователей5 и б запускающих импульсов, вторыечерез .блоки 12 и 13 задержкй подключены к соответствующим выходамизмерительного триггера 7, третьиобъединены и подключены к времязадающей цепи. Установочные входы управляющих триггеров 8 и 9 объединены и через инвертор 14 подключенык времязадающей цепи.Устройство работает следующимобразом.Разность фаз входных сигналов спомощью формирователей 1 и 2 меандров формирователей 5 и 6 запускающихимпульсов, измерительного триггера 7преобразуется в интервал времени,который заполняется счетными импульсами (блок 15 дискретизации и генератор. 16 счетных импульсов) и далеев счетчике 28 преобразуются в вы"ходной код, Переключающие элементы3 и 4 пбэволяют вести калиброванныйфазовый сдвиг ф 180 ф за счет изменения полярности прямоугольных колебаний на входе формирователей 5 и бв любом,иэ каналов преобразователяФаза - кад. Перед каждым циклом пре"образования начальной установкой(через инвертор 14) управляющих триггеров 8 и 9 переключающие элементы3 и 4 устанавливаются в состояние,при которых на вход формирователя 5запускающих импульсов измерительногоканала поступает сигнал с.инверсноговыхода формирователя 1 меандров, ана вход формирователя б запускающихимпульсов опорного канала поступаетсигнал с прямого выхода формирователя,2 меандров,при этом на прямом выходеизмерительного триггера 7 выделяются нрямоугольные импульсы соответствующие д 9180, где ьМ- входная разность фаз.С приходом времязадаюшего сигналаоткрывается блок 15 дискретизациии счетные импульсы, заполняющие Фазовый интервал (импульсы с выхода измерительного триггера 7), начинаютпоступать на информационный вход блока 22 ввода коррекции,Одновременно времяэадающий сИгналпоступает ыа входы элементов 19 и 20совпадений формирователя 17 корректирующих последовательностей. Состояния управляющих триггеров 8 и 9 при этом не меняются (О - на прямых и 1. - на инверсных выходах),следовательно, элемент 20 совпадений остается закрытый, а элемент 19 совпа-.дений открывается, и через элементИЛИ 21 на корректирующий вход блока22 ввода коррекции начинают поступатьимпульсы с длительностью, равной дли 10 тельности счетных импульсов, и частотой - в два раза меньшей, чем частота счетных импульсов., Дальнейшаяработа устройства определяется значением и характером изменения вход 15 ной разности Фаз.Если в течение времени измерения(Тз ) мгновенное значение входнойразности фаз лежит в пределах -180о0180 без перехода через точку3) +180, то сбои в работе измерительного триггера 7 отсутствуют, т,е. накаждый приходящий с выходов формирователей 5 и б запускающий импульсизмерительный триггер 7 соответствую 25 щим образом меняет свое состояние.Так появление запускающего импульса на У-входе обеспечивает переход11011 на прямом выходе(0)триггера 7, а запускающий импульс наЗ 0 К-входе обеспечивает переход фО 1 -1 ф на инверсном выходе ( Я ) этоготриггера. на вторые входы элементов10 и 11 совпадений выходные сигналыизмерительного триггера 7 приходят сзадержкой по отношению к временипоявления запускающих импульсов напервых входах элементов и при выполнении условиядТ "Ь "и 140где ь - время задержки срабатывания триггера 1- время задержки сигналов вблоках 12 и 13;- длительность запускающихимпульсов,сигналы на выходах схем 10 и 11 совпадений.в течение всего времени преобразования (Т)отсутствуют, так0 что установленные перед началом цикла преобразования состояния управляющих триггеров 8 и 9 в процессеформирования кодов не меняются.ТаКим образом, за время Тумна информационный вход устройства ввода коррекции поступит количество импульсов, соответствующееа,+ 180,где дЧЭ- среднее значение входнойразности Фаз, а на корректирующийколичество импульсов, соответствующее 180. Элемент 23 антисовпаденийне пропускает на вход счетного триггера 26 совпадающие по времени импульсы, которые через элемент 24 сов 4 падений и элемент ИЛИ поступают непосредственно на вход счетчика 28 Несовпадающие по времени импульсы через элемент 23 антисовпадений поступают на вход счетного триггера (делителя частоты на 2 ф) 26. С помощью элемента 25 совпадений выходные импульсы счетного триггера 26 укорачиваютсяфи через элемент ИЛИ 27 также подаются на вход счетчика 28. Таким образом, с помсщью блока 22 ввода коррекции производится сум мирование последовательностей по ин формационному и корректирующему входам с двукхратным увеличением веса выходного импульса, и при емкасти счетчика 28 соответствующей 180 15 выходной код соответствуетвх+ 180 + 180 эхт.е. входной разности Фаэ.Если в процессе формирования вы ходного кода имеет место переход значения входной разности фаэ через 180 в сторону увеличения угла, то на .1-вход измерительного триггера 7 запускающий импульс с выхода форми рователя 5 поступает, когда на прямом выходе триггера 7 и, следовательно, на выходе блока,12 задержки еще сохраняется уровень 1. При этом на выходе элемента 10 совпадений вы р деляется импульс, изменяющий состояние управляющего триггера 8. Полярность .сигнала на входе формирователя 5 меняется, что равнозначно введению калиброванного Фазового 35 сдвига -180. Одновременно открываетсяоэлемент 20 совпадений Формирователя 17 корректирующих последовательностей, и на корректирующий вход блока 22 ввода коррекции начинает поступать сигнал с длительностью и частотой следования счетных импульсов. Общее количество вводимых импульсов и выходной код при этом а Чэх++180 +(-180 + 360)ьЧх+180 о+180 о=аУ 8 х соответствует. входной разности Фаз, 45 Аналогично, если изменения входной разности фаэ в процессе формирования кода сопровождается переходом значения 180 ов сторону уменьшения угла, сигнал появляется на выходе элемента 11 совпадений, что приводит к изменению состояния управляющего триггера 9, Полярность сигнала на входе формирователя 6 меняется, что равнозначно введению калиброванного фазового сдвига +180 в опорный канал преобразователя. Одновременно закрывается элемент 19 совпадений, и поступление импульсов на корректирующий вход 22 ввода коррекции прекращаетсяВводимое количество счетных импульсов и выходной код при этом соответствуетИ 1180 ф 80 + (1 э 0 -180)=аМ 8 хф 180 ч 80 =Иэх, 8 Х Таким образом, независимо от неличины и характера изменений входнойразности Фаэ в течение . времени измерения (Тз,) непосредственно в процессе формирования ныходного кодаобеспечивается вывод измерительноготриггера 7 из зоны неустойчивой работы и соответствующая коррекцииизменений неличины Фазового интервала, что позволяет обеспечить однозначность выходного кода и входнойразности фаз в пределах каждого цикла преобразования,Предлагаемое техническое решениепо сравнению с известным позволяетобеспечить устойчивость преобразования Фазы в код во всем диапазоне измеряемых углов ОЗЬОО при значительных изменениях частоты, фазы иамплитуды входных сигналов. По сравнению с известными это достигаетсязначительно более простыми средствами беэ ухудшения таких важных параметров преобразования как точность,быстродействие, надежность результатов преобразования Фазы в код. формула изобретенияПреобразователь Фаза - код, содержащий в опорном и измерительном каналах формирователи меандров, формирователи запускающих импульсов,общий для обоих каналов УК-триггер, входи которого соединены .с выходами Формирователей запускающих импульсов, блок дискретизации, первый вход которого соединен с соответствующим выходом УК-триггера, второй входс выходом генератора Счетных импульсов, третий - с нремязадающим входом преобразователя, а выход - со счетчиком, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения среднего значения Флуктуирующей разности в области 00 (360 О), в него введены в каждый из каналов переключающие элементы, сигнальные входы которых соединены с прямыми и инверсными выходами формирователей меандров, а выходы - со вхоДами формиронателей запускающих импульсов,. два управляющих триггера, два элемента совпадений, причем прямые иинверсные выходы управляющих триггеровсоединены с управляющими входами переключающих элементов соответствующего канала, установочные входы триггеров объединены и через инвертор подключены к нремязадающей цепи, а другие входы триггеров соединены с выходами элементов совпадений, перные входы которых подключены к выходам формирователей запускающих импульсов, вторые - через блок задержки подключены к соответствующим выходам измерительного триггера, третьивходы объединены и подключены к времязадающей цепи, а также формирователь корректирующих последовательностей и блок ввода коррекции, вклю" ченные таким образом, что импульсный вход формирователя соединен с выходом генератора счетных импульсов, первый вход формирователя соединен с прямым выходом управляющего триггера измерительного канала, второй управляющий вход - с инверсным выходом управляющего триггера опорногоканала, третий управляющий вход - с времяэадающей цепью, а выход - с корректирующим входом блока ввода коррекции, информационный вход ко"торого подключен к выходу блока дискретизации, а выход - к входу счетчика, причем установочный вход объединен с установочным входом счетчика и подключен.к установочному входупреобразователя.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Цифровые методы измерения сдви 10 га фаэ. Новосибирск, Наука ф, 1970,с. 24.2. Мирский Г.Я. Радиоэлектронныеизмерения. М фЭнергияфф, 1975,с. 204.

Смотреть

Заявка

2949395, 03.07.1980

ТОМСКИЙ ИНСТИТУТ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

АНИСИМОВ ВЛАДИМИР ГЕОРГИЕВИЧ, ДЕГТЯРЕВ ГЕННАДИЙ ФЕДОРОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 25/00

Метки: фаза-код

Опубликовано: 23.09.1982

Код ссылки

<a href="https://patents.su/6-960656-preobrazovatel-faza-kod.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Преобразователь фаза-код</a>

Похожие патенты