SU687574A1 - Устройство дл измерени разности фаз разноимпульсов - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  измерени  разности фаз радиосигналов в фазовых системах . Известен фазомер, содержащий р д запоминающих устройств, на вход которых через ключи, управл емые сдвиговым регистром, поступают входные .сигналы. Сдвиговый регистр управл ет с  импульсами со специального генера тора. Частота следовани  импульсов с генератора значительно больше частоты заполнени  радиоимпульсов, что позвол ет сделать требуемое количество выборок за период заполнени  и записать эти выборки в запоминающих ус.тройствах. К генератору импуль сов через делитель частоты подключен другой сдвиговый регистр, который управл ет работой ключей, сто щих на выходе запоминающих устройств В результате считывани  с запоминающих устройств выборок входных сигналов и их фильтргщии создаютс  напр жени  низкой частоты с разностью фаз равной разности фаз высокочастотного заполнени  радиоимпульсов. Эти напр  жени  подаютс  на низкочастотный фазометр , который и регистрирует результат измерени . Недостатками этого метода  вл ютс  низкое быстродействие схемы, что обусловлено переносом фазовых соотношений на низкую частоту, и больша  сложность исполнени  схем и узлов фазометра. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  разности фаз радиоимпульсов, содержащее два последовательно соединенных фазовых детектора и парафазных усилител , входы фазовых детекторов соединены через фазосдвигающие цепи. Недостатками этого устройства-  вл ютс  низкое быстродействие процесса измерени , что обусловлено пере- носом фазовых соотношений на низкую частоту, и возникновение ошибок, определ емых дополнительной обработкой сигналов с выходов фазовых детекторов и неидентичностью характеристик парафазных усилителей. Кроме того, это устройство может работать лишь при малой частоте следовани  радиоимпульсов на входе, так как минимальное врем  между двум  последующими радиоимпульсами определ етс  в основном временем измерени  разности фаз напр жений с выходов резонансных усилителей. В св зи с тем,- что частота этих напр жений мала, врем  измерени  велико, необходимо ограничивать возможную частоту следовани  радиоимпульсов сверху.

Цель изобретени  - повышение бысродействи  измерени  фаз между высокочастотным заполнением коротких радиоимпульсов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в предлагаемое устройство дл  измерени  разности фаз радиоимпульсов , содержащее два последовательно соединенных фазовых детектор и парафазных усилител , причем вход фазовых детекторов соединены через фазрсдвигающие цепи,введены N каналов , каждый из которых состоит из резистивкого сумматора и элемента сравнени , при этом входы сумматоров подключены к выходам парафазных усилителей, а их выходы соединены с входами элементов сравнени  соответственно .

С выходов элементов сравнени  снимаетс  значение кода, соответствующее измер емой разности фаз. В св зи с тем, что обработка выходных сигналов фазовых детекторов производитс  параллельно во всех каналах без преобразовани  на низкую частоту , быстродействие устройства велико и определ етс  в основном лишь примен емой элементной базой.

На фиг. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - эпюры напр жений, по сн ющие его работу.

Устройство содержит фазовые детекторы 1 и 2, фазосдвигаюшие цепи 3 и 4, парафазные усилители 5 и б, элементы сравнени  7, 8 и 9, резис тивные сумматоры состо щие из резисторов R и R. Количество каналов N, состо щих из резистивных сумматоров и элементов сравнени , определ етс  требуемой разрешающей способностью и равно 180° ,

N

тг

где У- дискрет измерени ..

Фазовые детекторы 1 и 2, между парами входов которых включены 45-ы фазосдвигающие цепи 3 и 4, через парафазные усилители 5 и 6 соединены с соответствующими входами резистивных сумматоров , выходы которых, в свою очередь, подключены к в хсдам элементов сравнени  7, 8 и 9.

Устройство работает следующим образом .

Каждый из входных радиосигналов, разность фаз « которых необходимо и меоить, подают на один из фазовых

детектооов непосредственно, а на другой Фазовый детектор чеоез - фазодвигающую цепь (3 либо 4). В этом случае на выходах фазовых детекторов 1 и 2 получают видеосигнапы , амплитуда которых пропорциональна собери sin р, Парафазные усилитепи обеспечивают создание сигналов вида и isinf, поступающих затем на соответствующие входы резистивных сумматоров. Весовые коэффициенты резистивных сумматоров определ ютс  требуемым дискретом измерени  и номером канала.Выходные напр жени  сумматоров подаютс  на входи элементов сравнени , в качестве элементов сравнени  могут быть использованы дифференциальные усилители с достаточным коэффициентом усилени . Практически эти пороговые устройства , выполн ющие операцию сравнени . Порог срабатывани  устанавливаетс  в самих элементах сравнени .

Работа каналов по сн етс  приведенными на фиг. 2 эпюрами напр жени  на выходах парафаэных усилителей, резистивных сумматоров и элементов сравнени .

Пусть максимальное значение напр жени  на выходах элементов сравнени  имеет значение i« кода, а минимальное напр жение - значение О кода. Значение напр жени  на выходе элемента сравнени  какого-либо канала определ етс  в каждом конкретном случае величиной сигнала, снимаемого с выхода соответствующего резистивного сумматора. Этот сигнал равен

V -и ()- СФ)-и.(ч )р u,(y)R..C«f)Ri - p,

.если подать на сумматор сигналы и и Uj, (f) - cosf, то

Y .. sin Ч -PIсо f

K +Ra

т.е., зна  величину порога срабатывани  элемента сравнени  путем выбора сопротивлени  резисторов R и Rj,, можно добитьс  переброса элемента сравнени  из состо ни  О в состо ние кода при определенном, наперед заданном, значении разности фаз f (,i входных сигналов. Обратный переброс схемы (из состо ни  i в состо ние О кода) может произойти , как это видно из эпюр на фиг. 2, только при изменении входной разности фаз на 180 , т.е. при % + 18(f . Выбира  величины сопротивлений резистивных сумматоров, можно заставить срабатывать элементы сравнени  в каждом канале при наперед заданных значени х разности фаз, определ емлх дискретом измерени  и номером канала. В нашем примере элемент сравнени  в i-oM канале должен срабатывать, т.е. 5 перебрасыватьс  из состо ни  О в состо ние кода, при значении измер емой разности фаз Ч/ л гдеТ дискрет измерени  ,2,...,N - номер канала. Добавка -f- в этом выражении опре 1| делена тем, что в примере реализаци устройства точка начала отсчета (нуль) расположена в середине дискрета . Значение кода на выходе элемента сравнени  i-oro канала существует при fi6V(fi -I80). в процессе измерени  на выходах всех элементов сравнени  создаетс  кодова  комбинаци , однозначно св занна  с измер емой разностью фаз. На приведенных эпюрах дискрет измерени выбран равным 22,5° , а порог срабаты вани  элементов сравнени  равен нулю В этом случае первый канал срабатывает при «fall, 25 , а второй - при f 33,75 и т.д. Как и в любых дискретных системах, фазова  характерис тика предлагаемого устройства имеет ступенчатый вид, т.е. изменению вход ной разности фаз f в пределах дискрета соответствует только одно конкретное значение измеренной разности фаз fujM. В нашем примере нулевому дискрету соответствует область вход ной разности фаз от -11,25 до +11,25, т.е. точка О находитс  в середине дискрета. Если это нежелательно , то нулевую точку достаточно просто вывести на край дискрета. Первому дискрету, T.e.) 22,5°, соответствует область входной разности фаз ср от 11,25 до 33,75 и т.д Дл  того чтобы напр жение с выхода сумматора переходило через О,  вл ющийс  порогом срабатывани  элементов сравнени , необходимо подавать на сумматоры напр жени , противоположные по знаку. Дл  соблюдени  указанного услови , как это видно из эпюр на резистивные сумматоры с 1 по jканалов , подаютс , например, sinvpH cosvp, а на сумматоры с (у-+ 1) по N каналов, срабатывающих в диапазоне входной разности фаз J от f- до , п даютс  сигналы -cos- и - sinj. При этом положительному значению напр же НИН на выходе сумматора соответствуе значение кода на выходе элемен та сравнени , а отрицательному - зна чение О кода на выходе элемента сравнени . Возможны и другие комбинации сигналовр подаваемых на резистивные сумматоры каналов. В каждом конкретном случае.весовые коэффициенты (т.е.значени  сопротивлени  резисторов R, Rj) резистивных сумматоров в канале определ ютс  из выражени  RaUi().UaC) UTTOP R, + R4 где пор величина порога срабатывани  элемента сравнени , (предпочтительно выбирать равной среднему назначению напр жени  с выхода парафа зных усилителей); fi - разность фаз входных сигналов, при которой должен произойти переброс элемента сравнени  в i-OM канале из состо ни  О в состо ние 1 кода; Ul(V«), Ue(p) - напр жени , подаваемые на резистивный сумматор i-oro канала. На эпюрах, приведенных на фиг. 2, рассматриваютс  все возможные варианты состо ний указанных схем дл  различных значений измер емой разности фаз и в пределах О-ЗбО. В процессе измерени  ф принимает одно конкретное значение, лежащее в указанных пределах. В этом случае величина выходного напр жени  элемента сравнени  в каждом канале определ етс  сигналом, снимаемым с выхода резистивного cyMviaTopa этого канала, т.е. определ етс  данным значением j. Таким образом, на выходах всех элементов сравнени  создаетс  комбинаци  единичного кода, соответствующа  измер емой разности фаз. Этот код может обрабатыватьс  непосредственно ЭВМ, работающей по заданному алгоритму, либо с помощью преобЕ азС)вател  может быть переведен в обычный двоичный или дес тичный код. Ниже в качестве примера приведены кодовые комбинации на выходе устройства дл  различных значений входной разности фаз. В предложенном примере реализации устройства дискрет измерени  22,5, тогда количество чаналов N Г Можно составить следующую таблицу кода.

Таблица