SU1187097A1 - Способ определени сдвига фаз - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА ФАЗ, основанный на трансформации фазового сдвига на низкую частоту путем сравнени  во времени последовательностей импульсов, сформированных из исследуемых сигналов, опорной последовательностью импульсов и последующим врем -импульсным преобразованием временных интервалов, пропорциональных искомому сдвигу фаз и периоду исследуемых сигналов, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , границы временных интервалов дл  определени  сдвига фаз формируют по центральным импульсам пакетов совпадений, дл  чего определ ют импульсы опорной частоты от начала первого пакета в первом канале до начала первого пакета во втором канале, от начала первого пакета в первом канале до конца второго пакета в первом канале, коли.чества импульсов в первом и втором пакетах первого канала и первом пакете второго канала. Т гГп п rin п п п п п п п п п п п nj S nk nnnnnnn UHIKM л HI iHt n n n n n ji n nnnn t i zи.., iI 2S о so -xl nn nnnnnnt «r-i м nnnrinnn nr-z 4-t 4r

Description

Изобретение относитс  к информационно-измерительной технике, в час ности к области фазовых измерений, и может быть использовано дл  измер ни  сдвига фаз между двум  периодическими сигналами с получением резу тата в виде цифрового кода, пригодного дл  ввода в ЭЦВМ. Цель изобретени  - повышение точ ности измерени . . Использование данного способа за лючаетс  в повьшении точности резул тата измерени  за счет уменьшени  п грешности от нестабильности длитель ности импульсов и пороговых уровней в каналах обработки информации, что позвол ет измер ть временные интерв лы, соответствующие фазовым сдвигам с пикосекундным разрешением при аппаратурной реализации устройства на серийно выпускаемых микросхемах среднечастотного диапазона. На фиг.. 1 представлны диаграммы формировани  временных интервалов дл  определени  сдвига фаз предла:Гаемым способом; на фиг. 2 - блоксхема устройства реализующего предлагаемый способ. Из исследуемых периодических сигналов формируютс  последовательности импульсов длительностей ь, и Cjr , синфазных с исследуемыми сигналами, искомый угол сдвига фаз между которыми соответствует времен ному сдвигу iqi (фиг. 1а, б). Дале каждую из этих последовательностей Импульсов подают на первые входы соответствующих элементов совпадени на вторые входы которых пocтyпaюt импульсы длительностью tj опорной частоты ±2 близкой частоте i. , исследуемых сигналов (фиг. 1в). Если периоды -г - и т и i, .j длительность сигналов и С таковы, что удовлетвор ют услови м / Л - 4L г ,Ъ ,ЛГ-з то на выходах элементов совпадений формируютс  периодические следующие пакеты импульсов совпадени . Число импульсов совпадени  в пакетах VH , . п,-- -1чНОц., Ci+S, . i,-, (V.l7, (3) (.,..,. Процесс измерени  сдвига фаз заключаетс  в формировании р да временных интервалов (фиг. 1) и определении искомого значени  согласно следующему выражению (.h.3to°.-.36o% Т1рН,И|г(Т„,-Тп,1 p-Tn-42iT,,+T,)Ji MI Я - цифровые эквивалентны Ф и Тр определ емые по формулам N q2lHn,-Nn,0, . m-Nt-l|z(Nn,, + Nn,2) , где N - количество периодов Т опорной частоты между началами первых пакетов в первом и втором канале , соответствующие tj N - количество периодов Т, между началом первого пакета и концом второго пакета в первом .канале, соответствующее Т, , количества импульсбв в первом и втором пакетах первого канала, соответствукндие Т, , П71 количество импульсов в первом пакете второго канала, соответствующее Тп2 В соответствии с (4) и (5) в качестве границ получаемых временных интервалов использзтот центральные импульсы пакетов совпадений, дл  чего подсчитьшают импульсы опорной ча (:тоты от начала первого пакета в первом канале до начала первого пакета во втором канале, от начала первого пакета до конца второго пакета в первом канале и количества импульсов в первом и втором пакетах первого канала и первом пакете втот рого канала, , Устройство (фиг. 2) содержит формирователи 1 и 2 импульсов, элементы И 3 и 4, генератор 5 импульсов опорной частоты, формирователи 6 И 7 пр моугольных импульсов, триггер 8 пуска, элементы И 9 и 10, формиро3

ватель 11 остроконечных импульсов, триггер 12, элемент И 13, счетчик 1 элемент И 15, счетчик 16, формирователь 17 остроконечных импульсов, триггер 18 со счетным входом, формирователь 19 остроконечных импульсов триггер 20,.элементы И 21 и 22, счечик 23, формирователь 24 остроконечных импульсов, триггер 25, элемент И 26, счетчик 27, формирователь 28 остроконечных, импульсов и .микропроцессор 29. Формирователь 1 через элемент И 3 соединен с формирователем 6, выход которого соединен с формировател ми 11 и 17. Формирователь 2 через элементу И 4 соединен с формирователем 7, выход которого соединен с формировател ми 24 и 28.

Выход генератора 5 импульсов опоной частоты соединен с вторьп4И входами элементов И 3, 4, 15 и 21. Выход формировател  11 через элемент И 9 соединен с одним входом триггера 12, второй вход которого соединен через формирователь 19 и триггер 18 с выходом формирова- тел  17 и непосредственно с входом микропроцессора 29. Второй вход элемента И 9 соединен с выходом триггера 8, один вход которого соединен с входной клеммой Пуск, а второй - с выходом формировател  17, выход триггера 12 через элемент И 13 соединен с входом счетчика 14, через элемент И 15 с входом счетчика 16. Второй вход элемента И 13 соединен с выходом элемента И 3. Один вход триггера 25 соединен с выходом формировател  28, а второй - через элемент И 22 соединен с выход ом., формировател  24 и одним входом триггера 20, второй вход которого через элемент И 10 соединен с выходом триггера 8. Второй вход элемента И 10 соединен с выходом формировател  11. Выход триггера 20 через элемент И 21 соединен с счетчиком 23, а выход триггера 25 через элемент И 26, второй вход которого св зан с выходом формирс ател  4, соединен с входом счетчика 27. Выходы счетчиков 14, 16, 23 и 27 соединены с входами микропроцессора 29.

Измерение производ т следующим образом.

8 0974

Исследуемые периодические сигналы

с частотой i формировател ми 1 и 2 преобразуютс  в последовательности импульсов длительностей t, и t 5 (фиг. 1а, б). Так как импульсы входных последовательностей синфазны с исследуемыми сигналами, то между ними сохран етс  искомый угол сдвига фаз С| с соответствукицим ему времен- JO ным сдвигом 4. и. Далее входные последовательности импульсов поступают на первые входы элементов И 3 и 4 совпадени , на вторые входыкоторых поступают импульсы длительности 6, опорt5 ной частоты i управл емого генератора 5, частота которого близка частоте 1, входных исследуемых сигналов . Пакеты импульсов совпадений поступают на входы формирователей 6 20 и 7, на выходах которых образуютс  прот женные пр моугольные импульсы длительностей,, и Т соответственно (формирователи 6 и 7 представл ют собой однотактные ждущие мультивибраторы, период релаксации которых выбираетс  несколько больше периода опорной частоты. В этом случае с приходом первого импульса пакета элемент 6 или 7 переходит из состо ни  О в состо ние 1 и удерживаIетс  в этом состо нии до окончани  пакета совпадений.

В соответствии с (5) по команде Пуск триггер 8 опрокидываетс ,

разреша  прохождение в элементы И 9 и 10 положительного импульса, соответствукнцего началу первого пакета в первом канале, с формировател  11 (в простейшем случае - это цепочка,

дифференцирующа  пр моугольный импульс длительности Т„, , сформированный формирователем (6). Импульс начала первого пакета в первом канале с выхода элемента И 9 поступает на

триггер 12, который, опрокидыва сь, разрещает прохождение через элемент И 13 импульсов первого пакета в первом канале в счетчик 14, а через элемент И 15 импульсов опорной

частоты в счетчик 16. Триггер 1-2 остаетс  в опрокинутом состо нии до тех пор, пока не пройдет второй пакет совпадений в первом канапе. Импульсы конца первого и второго

пакетов в первом канале, с выхода формировател  17 дважды опрокинут триггер 18 и отрицательный перепад напр жени  на его выходе, сформированный формирователем 19, соответствук ций концу второго пакета в первом канале, вернет триггер 12 в исходное состо ние. Таким образом, в счетчике 14 будет зафиксировано

Nn«i + N пгг

импульсов, а в счетчике 16 - N-I импульсов.

Подсчет количества импульсов осуществл етс  следующим образом. После команды Пуск потенциал триггера 8 разрешает прохождение импульса с формировател  11 через элемент И 10 на триггер 20,.потенциал которого, в Ьвою очередь,  вл етс  разрешающим дл  элементов И 21 и 22. С. этого момента импульсы опорного генератора 5 через элемент И 21 поступают в счетчик 23 и подсчитьшаютс  до момента образовани  пр моугольного импульса длительностью Т формировател  7. Из переднего фронта HM-пульса формирователь 24 формирует импульс, который возвращает триггер 20 в исходное состо ние, элемент И 21 закрьшаетс . В счетчике 23 будет зафиксировано N импульсов опорной частоты. Тот же импульс с

ормировател  24 через элемент И 22, о ее закрыти  триггером 20, пройдет на триггер 25, который, опрокидывась , разрешает прохождение импульсов пакета во втором канале через элемент И 26 в счетчик 27. После окончани  пакета во втором канале импульс формировател  28 возврашает триггер 25 в исходное состо ние, В счетчике 27 будет зафиксировано N ,, импульсов .

Триггер 8 возвращаетс  в исходное состо ние импульсов с формировател  17 по окончании первого пакета в первом каналео

Импульс окончани  второго пакета в первом канале с формировател  19 поступает на микропроцессор 29, разреша  обработку полученных кодов

Nni,+Мпгг. NT , t и N hz в соответствии с (5) и (4).

Сч|

го

S

&

Claims (1)

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА ФАЗ, основанный на трансформации фазового сдвига на низкую частоту путем сравнения во времени последовательностей импульсов, сформированных из исследуемых сигналов, опорной пос- ледовательностью импульсов и последующим время-импульсным преобразованием временных интервалов, пропорциональных искомому сдвигу фаз и периоду исследуемых сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, границы временных интервалов для определения сдвига фаз формируют по центральным импульсам пакетов совпадений,* для чего определяют импульсы опорной частоты от начала первого пакета в первом канале до начала первого пакета во втором канале, от начала первого пакета в первом канале до конца второго пакета в первом канале, количества импульсов в первом и втором пакетах первого канала и первом пакете второго канала.

   (3)