RU204118U1 - Устройство для измерения фазовых параметров четырехполюсников - Google Patents
Устройство для измерения фазовых параметров четырехполюсников Download PDFInfo
- Publication number
- RU204118U1 RU204118U1 RU2020116075U RU2020116075U RU204118U1 RU 204118 U1 RU204118 U1 RU 204118U1 RU 2020116075 U RU2020116075 U RU 2020116075U RU 2020116075 U RU2020116075 U RU 2020116075U RU 204118 U1 RU204118 U1 RU 204118U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- measuring
- phase
- inputs
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass
Abstract
Полезная модель относится к фазоизмерительной технике и может быть использована для прецизионных измерений фазовых параметров сигналов, в частности, в радиотехнических системах оптимальной линейной фильтрации.Для повышения точности фазовых измерений в широком частотном и динамическом диапазонах входных сигналов в предлагаемом измерительном комплексе генератор квадратурных сигналов реализован на базе двух синхронизируемых микропроцессором DDS-генераторов, а умножители сигналов на основе ключевых синхронных детекторов. При этом выход одного из DDS-генераторов подключен к усилителю-ограничителю косинусного опорного канала измерительного комплекса. Выход второго DDS-генератора подключен к усилителю-ограничителю синусного опорного канала измерительного комплекса.Вход комплекса подключен к сигнальным входам двух ключевых синхронных детекторов, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами усилителей-ограничителей. Выходы синхронных детекторов подключены к измерительным входам микропроцессора, осуществляющего математическую обработку результатов измерения по заданному алгоритму. 1 ил.
Description
Полезная модель относится к фазоизмерительной технике и может быть использована для прецизионных измерений фазовых параметров сигналов, в частности, в радиотехнических системах оптимальной линейной фильтрации.
Известны фазометры с использованием ключевых цепей (триггеров, схем совпадения), основанных на преобразование фазового сдвига в интервал времени, с последующим преобразованием интервала времени в напряжение или цифровой код [Галахов О.П. и др. Основы фазометрии Л.: Энергия, 1976. 256 с., Глинченко Александр Семенович, Кузнецкий С.С., Фиштейн А.М., Чмых М.К. Цифровые методы измерения сдвига фаз. М.: Наука. 1979. 288 с.].
Недостатки фазометров, основанных на измерении длительности временных интервалов между точками перехода сигнала через ноль, обусловлены способом оценки по двум точкам, не используя при этом всего объема информации остальных точек сигнала. Это предопределило невысокую точность фазометров при искаженной форме сигналов и, в целом, низкую помехоустойчивость алгоритма измерения фазовых сдвигов с выделением переходов сигнала через ноль.
В работе [Ганзинг К.И. Измерение фазовых характеристик методом корреляции. Вопросы радиоэлектроники. Серия VI. Радиоизмерительная техника. 1962. Вып. 4, с. 87-96] предложено решить данную проблему, используя корреляционную обработку сигналов. Известен способ и устройство корреляционного фазометра [Циделко В.Д., Кузнецов В.И., Иванов Б.Р. Цифровой корреляционный фазометр. Авт.свидетельство СССР №423066. Бюл. Изобретений 1974. №13], в которых впервые предложена и реализована корреляционная методика для фазовых измерений. К недостаткам корреляционного метода следует отнести сложность практической реализации, ограниченный частотный диапазон и косинусоидальный характер шкалы.
Наиболее близким аналогом, взятом в качестве прототипа, является устройство с ортогональной обработкой сигнала, реализующее оптимальный алгоритм измерения фазы сигнала [Пестряков В.Б. Фазовые радиотехнические системы. М.: Советское радио. 1968. 380 с.]. Устройство состоит из двух перемножителей сигналов, сигнальные входы которых объединены и подключены к входной клемме устройства, а управляющие входы соединены с выходами квадратурного генератора, состоящего из генератора опорного напряжения и фазовращателя девяностоградусного фазового сдвига, выходы перемножителей сигналов через интеграторы подключены к вычислительному блоку, осуществляющему вычисление фазового сдвига по алгоритму:
где 
- оптимальная оценка фазового сдвига; U(t) - входной сигнал; tн - время наблюдения сигнала.
Недостатком данного устройства является использование аналоговых перемножителей сигналов и аналогового квадратурного генератора на базе аналогового генератора опорного напряжения и фазовращателя девяносто градусного фазового сдвига. В целом, такая реализация устройства ограничивает потенциальные возможности ортогонального метода анализа сигналов, как в части точности, так и динамического и частотного диапазонов измерения фазы сигналов.
Техническим результатов является повышение точности фазовых измерений в широком частотном и динамическом диапазонах входных сигналов.
Для достижения технического результата в предлагаемом измерительном комплексе генератор квадратурных сигналов реализован на базе двух синхронизируемых микропроцессором DDS генераторов, а умножители сигналов на основе ключевых синхронных детекторов, сигнальные входы которых соединены со входной клеммой устройства, а управляющие входы через усилители-ограничители подключены к выходам DDS генераторов соответственно косинусного и синусного опорных каналов, при этом выходы синхронных детекторов подключены к измерительным входам микропроцессора, осуществляющего математическую обработку результатов измерения по заданному алгоритму с выводом результатов измерения на регистрирующее устройство.
На фиг. 1 представлена структурная схема измерительного комплекса для измерения фазовых параметров четырехполюсников.
Измерительный комплекс 1 состоит из первого и второго ключевых синхронных детекторов 2 и 3, первого и второго усилителей-ограничителей 4 и 5, первого и второго DDS генераторов 6 и 7, микропроцессора 8 и регистрирующего устройства 9.
Принцип действия измерительного комплекса 1 следующий. Предварительно, в соответствии с процедурой измерения фазовых параметров четырехполюсников на его вход с генератора DDS 6 косинусного канала измерительного комплекса 1 подается сигнал Uвых(t), а с его выхода исследуемый сигнал Uвх(t) поступает на входную клемму измерительного комплекса 1. Необходимую частоту сигнала Uвых(t) устанавливает микроконтроллер 8, который также задает аналогичную частоту выходных сигналов DDS генераторов 6 и 7 (сигналы MCLK и RESET), а также устанавливает между этими сигналами 90° градусный фазовый сдвиг, которые через усилители-ограничители 4 и 5 подаются на управляющие входы синхронных детекторов 2 и 3. Функциональное назначение ключевых синхронных детекторов 2 и 3 заключается в выделении фазового сдвига между входным и управляющим сигналами, а также последующее его аналоговое интегрирование. Непосредственно процесс измерения происходит под управлением микропроцессора 8, который непрерывно осуществляет следующие процедуры:
- измерение амплитуды выходных сигналов синхронных детекторов 2 и 3, определяемых из выражения 
соответственно при этом tт - длительность такта измерения, задаваемое микропроцессор 8;
- вычисление тригонометрических функции и фиксацию результатов измерения в регистрирующем устройстве 9
Формулы (1) и (2) идентичны и это означает, что предложенное измерительное устройство осуществляет оптимальную оценку фазы исследуемого сигнала четырехполюсника Uвх(t) и эта процедура происходит без методической погрешности.
В отношении инструментальных погрешностей необходимо отметит следующие отличительные особенности используемых элементов устройства:
- современные DDS генераторы обеспечивают как в герцовом, так и мегагерцевом диапазоне генерацию сигналов с разрешающей способностью по частоте и фазе соответственно 0,01 Гц и 0,01° [Мерфи Е., Слэттери К. Все о синтезаторах DDS. Компоненты и технологии. №1. 2005. С. 28-32];
- предельная чувствительность и избирательность синхронных детекторов, с использованием современный элементной базы, составляет реально не менее 1 мкВ и 60 дБ [Рыбин Ю.К., Будейкин В.И. Синхронные детекторы в селективных измерительных приборах. Измерения, контроль, автоматизация №3. 1984].
Из приведенных данных следует, что практическая реализация умножителей сигналов и квадратурного генератора на основе ключевых синхронных детекторов и синхронизируемых микропроцессоров DDS генераторов обеспечивает достижение заданного технического результата: повышения точности фазовых измерений в широком частотном и динамическом диапазоне входных сигналов.
Claims (1)
- Устройство для измерения фазовых параметров четырехполюсников, состоящее из двух перемножителей сигналов, сигнальные входы которых объединены и подключены к входной клемме устройства, а управляющие входы соединены с выходами квадратурного генератора, состоящего из генератора опорного напряжения и фазовращателя девяностоградусного фазового сдвига, выходы перемножителей сигналов через интеграторы подключены к вычислительному блоку, отличающееся тем, что квадратурный генератор реализован на базе двух синхронизируемых микропроцессором DDS-генераторов, а умножители сигналов на основе ключевых синхронных детекторов, сигнальные входы которых соединены с входной клеммой устройства, а управляющие входы через усилители-ограничители подключены к выходам DDS-генераторов соответственно косинусного и синусного опорных каналов, при этом выходы синхронных детекторов подключены к измерительным входам микропроцессора, осуществляющего математическую обработку результатов измерения по заданному алгоритму с выводом результатов измерения на регистрирующее устройство.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020116075U RU204118U1 (ru) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Устройство для измерения фазовых параметров четырехполюсников |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020116075U RU204118U1 (ru) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Устройство для измерения фазовых параметров четырехполюсников |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU204118U1 true RU204118U1 (ru) | 2021-05-07 |
Family
ID=75851201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020116075U RU204118U1 (ru) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | Устройство для измерения фазовых параметров четырехполюсников |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU204118U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1107822B (de) * | 1959-01-15 | 1961-05-31 | Telefunken Patent | Verfahren zur Messung des Durchlassverhaltens nach Betrag und/oder Phase von Vierpolen, die Nichtlinearitaeten enthalten |
| DE3119975A1 (de) * | 1981-05-20 | 1982-12-16 | Olaf Dipl.-Ing. 4630 Bochum Ostwald | "homodynes netzwerkanalyseverfahren" |
| SU1205071A1 (ru) * | 1983-07-13 | 1986-01-15 | Владимирский политехнический институт | Устройство дл автоматического измерени параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника |
| SU1442935A1 (ru) * | 1985-10-01 | 1988-12-07 | Минский радиотехнический институт | Устройство дл измерени амплитудных и фазовых параметров СВЧ-устройств |
| SU1758600A1 (ru) * | 1989-12-25 | 1992-08-30 | Рязанский Радиотехнический Институт | Устройство дл контрол фазочастотных характеристик четырехполюсников |
| RU2010248C1 (ru) * | 1992-02-12 | 1994-03-30 | Севастопольский Приборостроительный Институт | Измеритель s-параметров невзаимного свч-четырехполюсника |
-
2020
- 2020-04-24 RU RU2020116075U patent/RU204118U1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1107822B (de) * | 1959-01-15 | 1961-05-31 | Telefunken Patent | Verfahren zur Messung des Durchlassverhaltens nach Betrag und/oder Phase von Vierpolen, die Nichtlinearitaeten enthalten |
| DE3119975A1 (de) * | 1981-05-20 | 1982-12-16 | Olaf Dipl.-Ing. 4630 Bochum Ostwald | "homodynes netzwerkanalyseverfahren" |
| SU1205071A1 (ru) * | 1983-07-13 | 1986-01-15 | Владимирский политехнический институт | Устройство дл автоматического измерени параметров амплитудно-частотной характеристики избирательного четырехполюсника |
| SU1442935A1 (ru) * | 1985-10-01 | 1988-12-07 | Минский радиотехнический институт | Устройство дл измерени амплитудных и фазовых параметров СВЧ-устройств |
| SU1758600A1 (ru) * | 1989-12-25 | 1992-08-30 | Рязанский Радиотехнический Институт | Устройство дл контрол фазочастотных характеристик четырехполюсников |
| RU2010248C1 (ru) * | 1992-02-12 | 1994-03-30 | Севастопольский Приборостроительный Институт | Измеритель s-параметров невзаимного свч-четырехполюсника |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stenbakken | A Wideband Sampling Wattmeter1 | |
| Sun et al. | A high-speed digital electrical capacitance tomography system combining digital recursive demodulation and parallel capacitance measurement | |
| CN102288821B (zh) | 三相电路相位差的测量方法、测量装置 | |
| Radonjic et al. | Stochastic measurement of power grid frequency using a two-bit A/D converter | |
| US6208946B1 (en) | High speed fourier transform apparatus | |
| CN102008302B (zh) | 一种多频率同步信号源的合成方法 | |
| CN106153177B (zh) | 一种激光测振校准用大触发延迟的量子化测量方法 | |
| Yang et al. | A novel algorithm for accurate frequency measurement using transformed consecutive points of DFT | |
| Augustyn et al. | Improved sine-fitting algorithms for measurements of complex ratio of AC voltages by asynchronous sequential sampling | |
| CN104155521A (zh) | 相位差的确定方法和装置 | |
| CN102735937B (zh) | 信号相位差测量的方法 | |
| RU204118U1 (ru) | Устройство для измерения фазовых параметров четырехполюсников | |
| CN104215833A (zh) | 电力系统频率测量方法及装置 | |
| CN103575981A (zh) | 一种交流电频率的精确测量方法 | |
| Belega et al. | Statistical performance of the effective-number-of-bit estimators provided by the sine-fitting algorithms | |
| Carlosena et al. | Instrument for the measurement of the instantaneous frequency | |
| Maaß et al. | Ultrasonic time delay difference estimation with analytic signals and a model system | |
| CN104198813B (zh) | 一种正交相关法测量超声换能器阻抗角的装置及方法 | |
| Huang et al. | Sub-Nyquist sampling of multiple exponentially damped sinusoids with feedback structure | |
| CN112485518B (zh) | 一种双通道多指数衰减正弦信号欠采样方法 | |
| Picariello et al. | An initial hardware implementation of a new method for phase measurement of sinewave signals | |
| Mohns et al. | Heterodyne measurement system (HMS) for determining phase angles | |
| Cherry | Pulse response: a new approach to ac electric-network theory and measurement | |
| Supriya | Frequency measurement in a time varying single phase power system using signal processing methods | |
| CN106353596A (zh) | 一种低频弦波信号相位差测量方法 |