SU1366966A1

SU1366966A1 - Измеритель сдвига фаз

Info

Publication number: SU1366966A1
Application number: SU864042568A
Authority: SU
Inventors: Сергей Петрович Панько
Original assignee: Красноярский Политехнический Институт
Priority date: 1986-03-24
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1988-01-15

Abstract

Изобретение может быть использовано при разработке фазометричес- ких устройств и позвол ет повысить точность измерени сдвига фаз. Измеритель содержит стробоскопический v преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь 2 сумматоры 3 и 12, регистры 5 и 13, вычислитель 6, запоминающий элемент 7, перемножители 8-11, синхронизатор 14, делитель 15 частоты, формирователь 16 и блок 14 вычитани . Измерение фазового сдвига обеспечиваетс с помощью устройства , в основе которого заложено использование в обратной св зи звена вида expju)t, т.е. комплексного резонатора , что позвол ет уменьшить полосу пропускани . 1 ил.

Description

w//

(Л

со

а:

05

со

05 05

Изобретение относитс к электро- радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке фазометрических устройств повышенной точности.

Целью изобретени вл етс повышение точности.

Сзпцность изобретени состоит в том, что измерение фазового сдвига обеспечиваетс с помощью устройства, в основе которого заложено исполь- . зование в обратной св зи звена вида expjwt, т.е. комплексного резонатора . Это позвол ет уменьшить

повысить точность измерени .

На чертеже приведена структурна схема измерител сдвига фаз.

Измеритель содержит последователь но соединенные стробоскопический преобразователь 1, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 2, первьй сумматор 3, .блок 4 вычитани , первый регистр 5 и вычислитель 6, запомина- гощий элемент 7 соединен с первым 8, вторым 9, третьим 10 и четвертым 11 перемножител ми. Измеритель содержит также второй сумматор 12, второй регистр 13, синхронизатор 14, дели- тель 15 частоты и формирователь 16. Выход первого перемножител 8 соединен с входом первого сумматора 3. Выходы второго 9 и четвертого 11 перемножителей подключены к входам вто рого сумматора 12, выход которого через второй регистр 13 соединен с вычислителем 6.

Измеритель работает следующим образом.

На клеммы Вход 17 и 18 поступают сигнал с измерительным фазовым сдвигом и опорный сигнал соответственно . Синхронизатор 14 вл етс п существу умножителем частоты и фор- мирует на выходе импульсы с периодом , где Т - период входного сигнала, р - количество отсчетов , укладывающихс в одном периоде входного сигнала. Стробоско- пический преобразователь 1 и аналого-цифровой преобразователь 2 производ т операции квантовани по времени и дискретизации по уровню так, что на выходе аналого-цифрового пре- образовател 2 присутствуют коды отсчетов х- (где О i : р) , соответствующие мгновенным значени м входного измерительного сигнала в момен-

ты выборок, производимых стробоскопическим преобразователем 1 под воздействием импульсов с выхода синхрони- затора 14. Делитель 15 частоты (счетчик , емкость которого равна р) предназначен дл ограничени времени измерени , формирователь 16 - дл формировани импульса в момент начала

периода опорного сигнала. Этим импульсом делитель 15 частоты устанавливаетс в нулевое (исходное) состо ние , а переполн етс он через р отсчетов , т.е. к концу периода опорного колебани . Таким образом обеспечиваетс ограничение времени измерени и прив зка его к периоду опорного сигнала. Этот же импульс используетс дл обнулени регистров 5 и 13 к началу измерени .

Входной информационньн сигнал будет представл ть в комплексном виде. Тогда в первом регистре 5 будет накапливатьс реальна часть результата X, а во втором регистре 13 - мнима часть У. В запоминающем элементе 7 хран тс два заранее вычисленных кода: COS2S/P (подключен к первому выходу запоминающего элемента 7) и sin2/T/p (подключен к второму выходу запоминающего элемента 7). Запись коэффициентов в запоминающий элемент 7 производитс методом программировани или прожигани до установки этого элемента в прибор. Должны быть предусмотрены меры по обеспечению длительного хранени коэффициентов, в том числе и при выключенном приборе. Перемножители

8-11 так же, как и сумматоры 3, 12, блок 4 вычитани и вычислитель 6, работают с многоразр дными двоичными параллельными кодами, поэтому линии св зи между АЦП 2, сумматорами 3, 12, блоком 4 вычитани , регистром 5, вычислителем 6, запоминающим элементом 7, перемножител ми 8-11 вл ютс многоразр дными. По осталь- ным лини м св зи распростран ютс аналоговые сигналы или управл ющие импульсы. Операции перемножени производ тс всеми четырьм перемножител ми на каждом такте, т.е. дл каждого 1.

Значени X и У определ ютс по формулам:

к.

X..cos27 Р

Y

)-1

sin2 (1

j(X. sin

1-1

21Г Р

+ Y. cos

1-1

Выражени дл X. и У; получены из уравнени рекурсивного фильтра с комплексным резонатором

f.2T . у. X, + exp(j-).у.

(J - мнима единица), дл которого можно получить реальную „ и мнимую Imy р составл ющие в последней точке выходной последовательности .

Ур

Lf arctgX /У

10

р

где Хр и Ур - значени кодов в ре-

КрУр 2 X.- cos

1гаур

211

(p-i);

1 rO

sin(p-i) .

Эти выражени отличаютс от традиционного дискретного преобразовани Фурье зеркальным следованием тригонометрических коэффициентов, что приводит лишь к смене знака вычисл емого результата измерени (j .

Код произведени X. cos

2li

гистрах 5 и 13 на момент окончани времени измерени , т.е. когда достигает своего максимального значени р. На вьгаислитель 6 поступают 15 все текущие значени X ; и У; только в момент переполнени делител 15 частоты на управл ющий вход вычислител 6 поступает импульс-команда на начало вычислени . Вычислитель 6 20 реализует операцию. arctgXp/Ур. Возможны различные варианты его постро ени . На вычислитель 6 возлагаютс также функции индикатора.

Эффективность предлагаемого уст-с ройства по сравнению с прототипом определ етс более узкой полосой пропускани .

Коэффициент передачи предлагаемого устройства (в аналоговом представ- Фор 30 лении - K/J w l/Vl+Cw )S а про25

1366966

преобразовател 1, АЦП 2, регистров 5, 13, запоминающего элемента 7,

Результат измерени получаетс в (- результате операции

Lf arctgX /У

р

где Хр и Ур - значени кодов в ре-

гистрах 5 и 13 на момент окончани времени измерени , т.е. когда достигает своего максимального значени р. На вьгаислитель 6 поступают все текущие значени X ; и У; только в момент переполнени делител 15 частоты на управл ющий вход вычис лител 6 поступает импульс-команда на начало вычислени . Вычислитель 6 реализует операцию. arctgXp/Ур. Возможны различные варианты его построени . На вычислитель 6 возлагаютс также функции индикатора.

мируетс на выходе первого перемножи- тотипа - К (iw )

тел 8, произведени У| sin2/Г

- на

выходе перемножител 10, произведе . 2Ti

ни X. sin -- - на выходе второ- 1-1р

го перемножител 9, произведени

2iF

У. cos - - на выходе четвертого - Р

перемножител 11. Суммирование коX:

2(1 Х- cos

,-1 р

обеспечиваетс

первым сумматором 3, а вычитание из

этой суммы У. - sin- блоком 4 вы- 50

55

читани . Пуск стробоскопического преобразовател 1, а также аналого-цифрового преобразовател 2, запись чисел в первый 5 и второй 13 регистры, выборка коэффициентов из запоминающего элемента 7. обеспечиваютс импульсом с выхода синхронизатора 14, воздействующим на управл ющие входы

1incoT/2

wT/2

Полоса пропускани определ етс по 25 известной

Л КЧ

К2 (ы )Ыи),

где К Wo - коэффициент передачи на средней частоте и) в полосе пропускани .

В данном случае прин то: К(а.)д) 1. В результате интегрировани получим, что полоса пропускани прототипа Я, /Т, а предлагаемого устрой- ства - Яг « /21.

В соответствии с полосами пропускани дисперси шумов в прототи- пе ( i ) в два раза больше, чем в предлагаемом устройстве ( й). Отсюда отношение дисперсий погрешности , прототипа & и предлагаемого устройства также равно 2.

г

Таким образом, предлагаемое устройство по дисперсии погрешности в 2 раза эффективнее прототипа.

Claims

Формула изобретени

Измеритель сдвига фаз, содержащий синхронизатор и формирователь, по входам соединенные с входом опорного сигнала, стробоскопический преобразователь , первым входом подключенный к входу исследуемого сигнала, делитель частоты, первым входом сое- диненньй с формирователем, а вторым - с выходом синхронизатора, аналого- цифровой преобразователь, входом соединенный с выходом стробоскопического преобразовател , запоминающий элемент, первый и второй сумматоры, первый регистр и второй регистр, соединенный по входу с выходом второго сумматора, первый перемножитель, первым входом соединенный с первым выходом запоминающего элемента, а выходом - с первым входом первого сумматора, второй перемножитель, первым входом подключенный к второму выходу запоминающего элемента, а выходом - к первому входу.второго сумматора, вычислитель, входами соединенный с выходами первого и второго регистров, отлич,ающий

5

0

5

с тем, что, с целью повышени точности , он снабжен блоком вьмитани , первым входом соединенным с выходом первого сумматора, а выходом - с входом первого регистра, третьим перемножителем , первый вход которого соединен с выходом второго регистра, второй вход - с вторым выходом запоминающего элемента, а выход - с - вторым входом блока вычитани , четвертым перемножителем, первый вход которого соединен с выходом второго регистра, второй вход - с первым выходом запоминающего элемента, а выход - с вторым входом второго сумматора , вторые входы первого и второго перемножителей подключены параллельно к выходу первого регистра, выход аналого-цифрового преобразовател соединен с вторым входом первого сумматора , второй вх-од стробоскопического преобразовател , управл клдие входы аналого-цифрового преобразовател , первого и второго регистров и з помин ющего элемента параллельно соединены с выходом синхронизатора, выход делител частоты, соединен с управл ющим входом вычислител .