SU789893A1 - Цифровой фазометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  построени  широкодиапазонных цифровых фазометров с измерением за период сигнала.

Известен цифровой фазометр с измерением за период сигнала, основанный на преобразовании сдвига фаз в интервал времени и последующем заполнении интервала квантующими импульсами , полученными путем умножени  частоты сигнала в или 1810 раз (где п - целые числа).содержащий умножители с автоподстройкой частоты квантующего генератора и делитель частоты в цепи обратной св зи .

Однако, этот цифровой фазометр имеет ограниченный диапазон рабочих частот, определ емый пределами перестройки генератора.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  цифровой фазометр, содержащий формирующие устройства, последовательно соединенные управл е и ый триггер, блок автоматики, индикаторный счетчик и блок формировани  частоты квантовани , кратной частоте сигнала , содержащий также подстраиваемый

генератор, делитель частоты и элемент автоподстройки частоты, входы которого св заны с выходами одного из формирующих устройств и делитё5 л  частоты, а вЬаход - с управл ющим входом подстраиваемого генератора, выход которого подключен ко входу делител  частоты и блока автоматини и.

10 Однако частота подстраиваемого генератора в установившемс  режиме равна fp KF, где К 36-10 или 1810 и определ етс  коэффициентом делени  делител  частоты в цепи

ts обратной св зи кольца автоподстройки частоты. Диапазон рабочих частот такого фазометра, перекрЕлваемый без каких-либо коммутаций,составл ет Р /i,f(,/K, где - пределы перестройки частоты подстраиваемого генератора. Кроме того,такому фазометру свойственно большое врем  прохождени  в синхронизм перед началом измерени .

25 Цель изобретени  - расширение диапазона рабочих частот и повышение быстродействи .

Эта цель достигаетс  тем, что в цифровой фазометр, содержащий

30 входные формирователи, подключенные своими выходами к последовательно соединенным управл емому триггеру, блоку автоматики и индикаторному счетчику, а также подстраиваемый генератор, делитель частоты и элемент автоподстройки частоты , входы которого св заны с выходами второго входного формировател  и делител  частоты, а выход - с управл ющим входом подстраиваемого генератора , введены узел цифрового умножени  частоты, содержащий блок формировани  управл ющих импульсов, вход которого св зан с выходом второго входного формировател ,последовательно соединенные счетчик,регистр пам ти и элемент сравнени  кодов , подсоединенный выходом к блоку автоматики и входу делител  частоты а также первый дополнительный делитель частоты, подключенный выходом ко входу счетчика, и второй дополнительный делитель ч-астоты, выходы разр дов которого подключены ко входам элемента сравнени  кодов, а вход сброс - к выходу элемента сравнени  кодов, при этом входы обоих дополнительных, делителей частоты св заны с выходом подстраиваемого генератора, а выходы блока формировани  управл ющих импульсов подключены ко входу запись регистра пам ти и входам сброс счетчика и всех делителей частоты, также введен блок контрол  и управлени  режимом , подключенный входом к выходу элемента автоподстройки частоты, а выходами - к управл ющему входу элемента автоподстройки частоты и блку формировани  управл ющих импульсов .

На фиг. 1 приведена структурна  схема цифрового фазометра;на фиг.2 временные диаграммы работы.

Цифровой фазометр содержит входные формирователи 1 и 2, соединенные управл емый триггер 3, блок 4 автоматики и индикаторный счетчик 5 блок 6 формировани  управл ющих импульсов , счетчик 7, регистр 8 пам ти и элемент 9 сравнени  кодов, первый 10 и второй 11 дополнительные делители частоты и подстраиваемый генератор 12, элемент 13 автоподстроки частоты, делитель 14 частоты, а также блок 15 контрол  и управлени  режимом.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

В работе данного устройства можно выделить два режима - режим захвата и режим слежени . Рассмотрим работу устройства в режиме захвата.

Импульсом начала первого периода сигнала запускаетс  блок б, сбраЛлвающий счетчик 7 и делители 10, 11, 14 частоты в нулевое состо ние. С. помощью делител  10 частоты с коэффициентом делени  К и счетчика 7 осуществл етс  преобразование nepuoj ia выходного сигнала в код q, равный целой части отношени , периода сигнала TQ к умноженному в К раз периоду частоты подстраиваемого генератора tp 1/fp : q Гс/1г- к. Этот код соответствует числу импульсов частоты подсчитанных счетчиком 7 за период сигнала. Импульсом начала второго периода это число записываетс  в регистр 8 пам ти и в дальнейшем не измен етс . Одновременно прекращаетс  поступление импульсов сброса с блока 6 на делители 11 и 14 частоты..Далее код регистра 8 пам ти сравниваетс  с текущим кодом делител  11 частоты и в момент их равенства на выходе элемента 9 сравнени  кодов формируетс  импульс, снова сбрасывающий делитель 11 частоты в О. Этот процесс идет циклически , в результате чего на выходе элемента 9 сравнени  кодов за период сигнала по вл етс  число импульсов, равное целой части отношени  , близкое к величине К.Эти импульсы дел тс  по частоте в К раз делителем 14 частоты. В результате, начина  со второго пер.иода сигнала, н входы элемента 13 автоподстройки частоты с выхода формиров.ател  2 и делител  14 частоты поступают близкие по частоте сигналы, лежащие в полосе захвата этого элемента.. При этом на выходе 13 автоподстройки частоты образуетс  соответствующее управл ющее напр жение, которое подаетс  на управл ющий вход генератора 12.Под действием управл ющего напр жени  частота генератора уменьшаетс  на величину ii,fp д qKFj. , где дд - значение дробной части отношени  период сигнала к начальному периоду частоты задающего генератора &;q к} , измен ющеес  в пределах от О до 1

Установившеес  значение частоты генератора fp ff, - iffi при этом кратно частоте сигнала fp qKFo , а частота импульсов на выходе элемента сравнени  9 кодов точно равна

йыч о

Частота генератора 12 в данном фазометре всегда находитс  в пределах полосы захвата элемента 13 автоподстройки частоты, независимо от частоты входного сигнала. Это

существенно сокращает врем  подготовки прибора к работе и обеспечивает автоматическое измерение сдвига фаз в широком диапазоне частот.

Рассмотрим работу устройства в режиме слежени  за частотой сигнала.

Приэтом код q, записанный в

регистре 8 пам ти, остаетс  неизменным и частота генератора 12 измен етс  пропорционально частоте сигала fj, qKF . При достижении границ перестройки генератора 12

мин VMO.C происходит срыв слежени  и в кольце автоподстройки частоты возникают биени , заканчивающиес , синхронизацией системы на новой частоте генератора. Этой частоте соответствует новый код периода q ,отличающийс  от кода q не менее чем на 1. В результате весь диапазон рабочих частот разбиваетс  на р д автоматически перекрываемых поддиапазонов, относительна  ширина которых определ етс пределами перестройки частоты генератора .

Дл  исключени  режима биений при переходе с одного поддиапазона на другой в состав фазометра введен блок 15 контрол  и управлени  режимом. Этот блок следит за изменни ми частоты fp , например, по величине управл ющего напр жени . Если частота f, достигает своего минимального, либо максимального значений, по команде с блока 15 слежение за частотой сигнала прекращаетс  и частота генератора 12 принудительно устанавливаетс  равной ее среднему значению

f - i(f

- f. TO 2

«маис Далее в течение одного периода сигнала находитс  новое значение кода qg, которое записываетс  в регистр 8 пам ти, а затем снова замыкаетс  кольцо обратной св зи и элемент 13 автоподстройки частот продолжает следить за частотой сигнала в новом поддиапазоне.Одновременно этот блок запрещает перезапись информации в регистр 8, пам ти и сброс делител  11 и 14 частоты в режиме слежени .

Введение блока контрол  и управлени  режима уменьгпает врем  подготовки прибора к работе при автоматическом переходе с одного поддиапазона на другой.

Минимально необходимые пределы перестройки подстраиваемого генератора 12 выбираютс  так, чтобы в наиболее высокочастотном поддиапа ) значени 

зоне (ICMOIVC ммн

fro

1« определL OHHH L е

с Mate

емые на границе поддиапазона, отличались от значени  q, установленного на средней частоте поддиапазона FO , не менее чем на 1, т.е.

Чо + 1; Чю Чо 1- Только при этих услови х в устройстве возможен автоматический переход с одного поддиапазона на другой (см. фиг.2д).

Сформированна  частота квантовани  KFc (фиг. 2 ) поступает на блок автоматики, где в течение одного периода происходит квантование временного интервала.

пропорционального измер емому.сдвигу фаз.

Таким образом, введение новых элементов и св зей обеспечивает автоматическое измерение сдвига фаз за период сигнала в широком диапазоне частот, не ограничиваемом в отличие от известного устройства пределами перестройки частоты подстраиваемого генератора. Максимальное значение частоты сигнала и соот10 ветственно подстраиваемого генератора определ ютс  быстродействием используемой элементной базы.

Claims (2)

1.Смирнов П.Т. Цифровые фазо60 метры. Энерги , 1974, с. 19.

2.Мусонов В.М. и др. Новые идеи в построении цифровьк фазометров из преобразовани  частоты. Фазоизмерительные системы и устройства. Томск

65 1974, с. 90

7с мин

Htc

«г

«,

Яго-t 7со

li

Illllllllllllll I

Ч

Ч 3

л

&Ч

LililllllLLJ

Illllll I I I

fce/f Фиг 2