SU428303A1 - Измеритель фазы гармонического сигнала - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области радиоизмерительной техники. Измеритель может быть использован в различных устройствах дл  измерени  и детектировани  начальной фазы гармонического сигнала.

Дл  уменьшени  вли ни  флуктуационного шума на результат измерени  известные измерители фазы стро тс  на основе двух коррел торов , опорные колебани  в которых совпадают по частоте с частотой сигнала, а начальные фазы сдвинуты между собой на 90°. Выходные напр жени  перемложителей в двух каналах известного измерител  содержат составл юшие с удвоенной частотой сигнала и посто нные составл ющие, пропорциональные синусу и косинусу начальной фазы соответственно . В интеграторах происходит накопление посто нных составл юших выходных надр жений перемножителей и за счет этого, флльтраци  помех. Однако в таких измерител х при измерении фазы за малое врем  (меньше, чем несколько периодов частоты сигнала) возникает существенна  ошибка даже в отсутствие шума. Это св зано с тем, что при малом числе периодов сигнала накопление посто нных составл ющих еще недостаточно дл  того, чтобы можно было пренебречь вли нием высокочастотных (с удвоенной частотой сигнала) составл юших на выходах перемножителей.

Цель изобретени  - уменьшение ошибки измерени  измерителей фазы при времени измерени , меньшем половины длительности периода сигнала. Это достигаетс  с помощью замены перемпожителей .и генератора опорного колебани  режекторными фильтрами. Выходные напр жени  этих фильтров содерл ат только необходимые посто нные составл ющие и не имеют высокочастотных составл ющих , внос щих ошибку при малом времени измерени .

На фиг. 1 изображена функциональна  схема предлагаемого измерител ; на фиг. 2 - функциональна  схема режекторного фильтра.

Измеритель содержит фазоврашатель на 90° /, одинаковые режекторные фильтры 2 и 3, интеграторы 4 н 5, делитель 6 напр жений и блок 7 вычислени  арктангенса.

Напр жение входного сигнала поступает на фильтры 2 и 5, причем на фильтр 2 оно поступает непосредственно, а на фильтр 3 - после предварительного поворота фазы сигнала на 90°.

Каждый режекторный фильтр (см. фиг. 2) содержит усилитель 8, интегратор 9, дифференциатор 10 и сумматор 11.

Напр ;же,ние сигнала, поступающее на вход фильтра 2, интегрируетс  в одпоМ его канале и дифференцируетс  в другом. Выходное напр жение дифференциатора повернуто по фазе на 90° относительно входного напр жени . Выходное напр жение интегратора 9 содержит посто нную составл ющую и составл ющую с частотой сигнала, фаза которой также павернута на 90° относительно входного напр жени  .интегратора, но в обратную сторону . Таким образом, выходные .напр жени  интегратора 9 и дифференциатора наход тс  в противофазе. Наличие посто нной составл ющей в выходном напр жении интегратора 9 объ сн етс  нулевыми начальными услови ми на нем до момента включени  0, относительно которого измер етс  начальна  фаза сигнала.

Коэффициент усилени  усилител  8 выбираетс  таким, чтобы ампл.итуды составл ющих с частотой сигнала на выходах интегратора 9 и дифференциатора 10 были равны. Поскольку эти составл ющие наход тс  в противофазе, то в сумматоре // они полностью 1компвнсируютс  и выходное напр жение фильтра 2 содержит толь(ко посто нную составл ющую , пропорциональную синусу начальной фазы сигнала.

Аналогично работает фильтр 3. Поскольку сигнал на его входе предварительно повернут по фазе на 90°, то выходное напр жение фильтра 3 содержит только посто нную составл ющую, пропорциональную косинусу начальной фазы сигнала.

Интеграторы 4 и 5 осуществл ют накопление посто нных составл ющ.их и фильтрацию

помех. Выходное напр жение делител  6 пропорционально отнощению выходных напр жений интеграторов 4 и 5, т. е. пропорционально тангенсу начальной фазы сигнала и не зависит от его амплитуды, а выходное напр жение всего .измерител  пропорционально значению начальной фазы сигнала.

Предмет изобретен.и  

Измеритель фазы гармонического сигнала, содержащий два интегратора, подключенные к делителю напр жени , выход которого св зан с блоком вычислени  арктангенса, и фазовращатель на 90°, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности в диапазоне звуковых и инфразвуковых частот при времени измерени , меньщем половины длительности периода сигнала, он снабжен двум  одинаковыми режекторными фильтрамл, вьтолненными из последовательно соединенных усиллтел , .дополнительного интегратора, св занного с одним входом сумматора, другой вход которого через дифференциатор подключен к входу усилител , нричем вход усилител  одного режекторного фильтра подсоединен к источнику сигнала непосредственно, вход другого - через фазовращатель на 90°, а выход сумматора каждого peжeкTlqpиoгO фильтра подключен к входу соот1ветст1вующего «нтегратора измерител .