SU1183915A1 - Устройство для измерения сдвига фаз - Google Patents

Description

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано для измерения фаз между двумя сигналами с получением результата в виде цифрового кода, а также в других областях техники.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет синхронизации стартовых импульсов с одним из импульсов квантования.

В качестве стоповых импульсов |используются импульсы совпадений, образованные смещенными по фазе импульсами входной частоты и импульсами дополнительного генератора, близкими к измеряемой частоте.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Фазометр содержит входные формирователи 1 и 2 импульсов, триггер 3, элемент И 4, умножитель 5 частоты с коэффициентом умножения (п , формирователь 6 квантующих импульсов, ключ 7, счетчик 8, генератор 9, формирователь 10 импульсов, счетчик 11 циклов, арифметический блок 12.

При этом первый вход устройства присоединен через последовательно соединенные формирователь 1, триггер 3, ключ 7 и счетчик 8 к первому входу арифметического блока 12, одновременно этот же вход устройства через последовательно соединенные умножитель 5 и формирователь 6 присоединен к второму входу ключа 7. Второй вход устройства через последовательно соединенные формирователь 2, элемент И 4, счетчик 11 циклов присоединен к второму входу арифметического блока 12. Кроме того, выход элемента И 4 также соединен с вторым входом триггера 3, а второй вход элемента И 4 через формирователь 10 соединен с выходом генератора 9.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемые периодические сигналы частоты ίβ_Χ преобразуются формирователями 1 и 2 во входные последовательности стартовых и стоповых импульсов длительностью £ с периодом повторения Так как импульсы

^вх * ВХ

входных последовательностей одинаково привязаны к фазе исследуемых сигналов, то между ними сохраняется искомый угол сдвига фаз с соот15

ветствующим ему временным сдвигом 1(¾). Далее входная последовательность стартовых импульсов с формирователя 1 поступает на первый вход триггера 3, выход которого управляет ключом 7. Периодическое напряже ние, из которого образуются стартовые импульсы, поступает на умножитель 5 частоты с коэффициентом умножения Иг» , выход которого подключен к формирователю 6 квантующих импульсов, а с выхода формирователя квантующие импульсы поступают на.второй вход ключа 7. Таким образом, импульсы квантования синхронизируются со стартовыми импульсами. Счетчик 8, вход которого подключен к выходу ключа 7, имеет объем Ш .

С приходом первого стартового импульса триггер 3 опрокидывается, например, из состояния "О" в состояние "1”, импульсы квантования через ключ проходят в счетчик 8^который подсчитывает их и сбрасывается в состояние "О”, когда число импульсов достигает п» . Эти циклы накопления счетчика повторяются до прихода первого импульса совпадения с выхода элемента И 4. Стоповые импульсы поступают на второй вход элемента И 4, на первый вход которого поступают импульсы с формирователя 10. Первый импульс совпадения (продифференцированный и усиленный) поступает на второй вход триггера 3, опрокидывает его из состояния "1" в состояние "О". Ключ 7 закрывается и тем самым прекращается поступление импульсов квантования в счетчик 8. Таким образом, в счетчике зафиксировано некоторое количество импульсов квантования, соответствующее временному интервалу между центром стартового импульса и центром импульса совпадения. Следующий стартовый импульс начинает новый цикл измерения, опрокидывая триггер 3 из состояния ”0" в состояние "1” и разрешая допуск импульсов квантования в счетчик 8. Измерение заканчивается с приходом нового импульса с выхода, элемента И 4, таким образом, в этом цикле измерения временной интервал измерения удлиняется на

^; 1 1 ^Доп'^вх

лТ = ----.-г--— .

3

1183915

4

Если, например £ (_βχ) = 10⁶ Гц,

= 999999 Гц

^то 1 -«

Т - уоП = Ю с = 1 пс.

В каждом цикле измерения содержимое счетчика 8 переписывается в арифметический блок 1-2, где суммируется с результатами измерения в предыдущих циклах. Количество циклов подсчитывается счетчиком 11· Результат измерения находится путем деления суммы квантующих импульсов, зафиксированных в арифме- , тическом блоке за все циклы измерений на количество циклов, подсчитанных счетчиком циклов, и умножением получаемого результата на 360°.

N

.1«

1·<

т-н

•360°,

где Ч’ср^- среднее значение фазы, найденное за N циклов,

П' - количество квантующих

импульсов, зафиксирован5 ное счетчиком;

N - количество циклов (количество импульсов в пакете) 6» - коэффициент умножения

частоты.

Ю Поскольку временное разрешение при измерении сдвига фаз составляет единицы пикосекунд, так как привязка стартовых импульсов и импульсов квантования осуществляется жестко,

15 а стоповые импульсы образуются модуляцией повторения задержанных импульсов входной частоты по линейному закону, благодаря образованию пакета совпадений, то в результате

2о стоповый сигнал в каждом цикле перемещается на величину ьТ_у проходя всю длительность смещенного по фазе импульса от его начала до конца.

Claims (2)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ, содержащее два входных формирователя импульсов, подключенные входами с входами устройства, элемент И, ключ и триггер, выход которого соединен с первым входом ключа, подключенного выходом к входу счетчика импульсов, а выход последнего соединен с первым входом арифметического блока, генератор, соединенный с входом формирователя импульсов, выход которого подсоединен к первому входу элемента И, счетчик циклов, соединенный · выходом с вторым входом арифметического блока, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены умножитель частоты и формирователь квантующих импульсов, причем вход первого входного формирователя импульсов соединен с входом умножителя частоты, выход которого через формирователь квантующих импульсов соединен с вторьм входом ключа, выход первого входного формирователя импульсов соединен с первым входом триггера, а выход второго входного формирователя иодульсов - с вторым входом элемента И, выход элемента И соединен с вторым входом триггера и входом счетчиха циклов.

   §

   эо

   &

   ф

   сл
2. 2

   1 1