SU864183A1 - След щий цифровой фазометр - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к электрическим измерительным приборам, а точг неек устройствам измерени  фазового угла, и может быть использов ано в различных цифровых измерител х фазы, в том числе в системах с временной селекцией сигналов, в частности, в радионавигации.

Известен цифровой фазометр, измер ющий разность фаз между сигналами одинаковой частоты, поступающими в различное врем  И

Однако он характеризуетс  заниженным быстродействием измерений и недостаточной структурной надежностью за счет того, что слежение за фазами поступающих сигналов и измерение разности фаз производитс  различными узлами, при этом сбой в узле измерителе повлечет за собой ошибочный результат .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  устройство измерени  фазы, содержащее опорный генератор, два формировател  входных сигналов, источник стробов синхронизации, Д1;а узла слежени  за фазами поступающих сигналов с узлами осреднени  и делител ми, преобразователь врем -код, счетчик долей периода , различитель, счетчик целых периодов . В устройстве отслеживание фазы сигнала с формировател  входных сигналов производитс  узлом слежени  во врем  поступлени  строба синхронизации путем добавлени  либо исключени  импульсов в сигнале опорного генератора. С выхода узла слежени  скорректированна  частота опорto ного генератора поступает в делитель , сигнал на выходе которого равен по частоте BxojEtkoMy сигналу. Процесс подстройки пррдолжаетс  до тех пор, пока разность фаз между входным

15 сигналом и сигналом с вьисода делител  не станет равной нулю. Во врем  отсутстви  строба опроса сигнал опорного генератора не корректируетс  и фаза сигнала на выходе делител  сохран етс  посто нной. Измерение собственно разности фаз производитс  способом брем -импульсного кодиро вани  с использованием преобразовател  врем -код, с которого

25 пачки импульсов поступают на счетчик долей перехода. Увеличение или уменьшение кода в счетчике целых периодов производитс  с помощью дополнительного различитеЗД л  2 .

Недостатком известного устройства  вл етс  то, что сначала производитс  отслеживание фаз поступающих сигналов , а затем - измерение разности фаз мсищу ними, что приводит к снижению быстродействи  процесса измерений . Кроме того, отсчет измеренной разности фаз невозможно сн ть со счетчика долей перехода в любое требуемое врем , так как отсчет сохран етс  в счетчике в течение заданного времени после окончани  подсчета импульсов в пачке с преобразовател  врем -код. После этого счетчик обнул етс  и начинаетс  счет импульсов в следующей пачке.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  измерений.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в след щем цифровом фазометре, содержащем опорный генератор, два формировател  входных сигналов, источник стробов синхронизации, последовательно соединенные узел слежени  за фазой сигнала, узел осреднени  и делитель , счетчик долей периода, счетчи целых периодов, где входы узла слежени  за фазой сигнала соединены с выходом делител  выходом опорного генератора , выходом одного из формирователей входного сигнала и выходом источника , стробов, введены осредн пщий счетчик и компаратор кодов, входы сравнени  которого соединены с выходом каждого разр да делител  и соответствующими разр дами счетчика долей периода, а выход соединен со счетным входом осредн ющего счетчика, разрешаквдий вход которого соединен с источником стробов синхронизации, при этом осредн кадий счетчик соединен со счетчиком долей периода, соединенным со счетчиком целых периодов и реверсйрукэщие входы их соединены с выходом второго формировател  входных сигналов,

На фиг. 1 представлена структурна  схема след щего цифрового фазометра; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

След щий цифровой фазометр содержит опорный генератор 1, формирователи 2 и 3 входных сигналов, источник 4 стробов синхронизации, узел 5 слежени , узел б осреднени , делитель 7, компаратор 8 Кодов,осредн ющий реверсивный счетчик 9, реверсивный счетчик 10 долей периода , реверсивный счетчик 11 целых циклов..

Опорный генератор 1  вл етс  источником образцового сигнала,частота которого определ етс  требуемой точностью измерений и частотой входного сигнала, формирователи 2 и 3 пробразуют поступающие,сигналы к виду, необходимому дл  работы узлов фазометра , причем формирователь 3, соединенный с реверсивными счетчиками.

представл ет собой преобразогатель синусоида-меандр. Источник 4 стробов синхронизации формирует .сигналы разрешени  работы узлов слежени  в соответствии с временем поступлени  входных сигналов. Узел 5 сЛежени  предназначен дл  коррекции частоты опорного генератора 1 с целью устранени  рассогласовани  по фазе входного сигнала и сигнала на выходе делител  7. Узел б осреднени  позвол ет ослабить вли ние флуктуирующих пс 4ех и придать фазометру свойства , эквивалентные устройствам с узкой полосойПропускани . Скорректированный узлом 5 слежени  сигнал опорного генератора 1 поступает на вход делител  7, сигнал на выходе которого по частоте равен частоте входного сигнала. В результате устранени  рассогласовани  сигнал на выходе делител  7 синфазирован с сигналом, поступающим с выхода формировател  2 на вход узла 5 слежени . Компаратор 8 кодов предназначен дл  выработки импульса равенства кодов в мс лент совпадени  веса кода делител  7 и веса кода реверсивного счетчика 10. Об зательным условием работоспособности устройства  вл етс  равенство количества разр дов делител . 7 с одной стороны и реверсивного счетчика 10 с другой, соединенных с компаратором 8 кодов.Кроме того, в случае использовани  обратных св зей в делителе 7 и реверсивном счетчике 10 характер их должен быть одинаковым. В противном случае, если коды делител  7 и реверсивного счетчика 10 равны одному и тому же числу, а веса разр дов резличны, на выходе компаратора 8 кодов не образуетс  импульс равенства,что приведе к неработоспособности устройства.Дли тельность импульса компаратора 8 равна времени, в течение которого ве кода делител  7 остаетс  равным весу кода реверсивного счетчика 10, так как код делител  7 изменитс  в соответствии с частотой опорного сигнала генератора 1, то длительность импульса компаратора 8 кодов равна одному периоду опорной частоты. Частот повторени  импульсов определ етс  временем цикла делител  7. Если частота входного сигнала равна ft, э коэффициент делени  счетчика равен N, то частота опорного генератора 1 определ етс  как for с N. Поскольк одинаковые числа повтор ютс  в делителе 7 через N периодов опорной частоты, то периодичность импульсов с компаратора 8 равна «. .е. частоте входного сигнала.Отсюда вытекает еще одно условие работоспособности устройства: равенство частоты входного сигнала f(. частоте с делител  7 fд и частоте образовани  импульсов компаратора fj ,т.е.

f . Осредн нмий реверсив С Ч

ный счетчик 9, так же как и узел 6 осреднени , предназначен дл  уменьшени  вли ни  флуктуационных помех. Количество разр дов счетчика 9 выбираетс  из услови  обеспечени  одинаковых условий осреднений при работе двух входных сигналов. Реверсивный счетчик 11 имеет необходимое количество разр дов.

Устройство работает следующим образом .,

Стру1$турно фазометр можно рассмотреть в виде двух частей. Перва , в состав которой входит опорный генератор 1, один формирователь 2 входного сигнала, источник 4 стробов синхронизации, узел 5 слежени ,узел б осреднени , делитель 7, осуществл ет слежение за Фазой одного входного сигнала. Втора , в состав которой входит другой формирователь 3 дзходного сигнала, источник 4 стробов Юинхронизации, делитель 7, компаратор 8 кодов, осредн клций реверсивный счетчик 9, 1реверсивный счетчик 10, реверсивный счетчик 11 производит слежение за.фазой второго входного сигнала с одновременным измерением разности фаз между двум  поступающими сигналами. Сравнение фазы первого входного сигнала с сигналом с выхода делител  7 производитс  в узле 5 слежени , в котором определ етс .направление коррекции фазы сигнала с делител  7 и вырабатываютс  импульсы добавлени , либо исключени , посредством которых корректируетс  сигнал с опорного генератора 1. В узле б производитс  осреднение сигналов коррекции . Код делител  7 непрерывно мен етс  в соответствии с поступающей частотой, причем задний фронт сигнала Тд с последнего разр ду- делител  7 образуетс  в момент, когда вес кода делител  7 становитс  равным нулю . После этого в делителе начинает Ъ  очередной цикл счета импульсов. Задний фронт сигнала с делител  7 синфазируетс  с задним фронтом сигнала fc-, , поступающего с формировател  2. Измен квдийс  код делител  7 посредством компаратора 8 кодов сравниваетс  с кодом, хран щимс  в реверсивном счетчике 10. В момент совпадени  кодов образуетс  импульс равенства , который поступает на счетны вход осредн к цего реверсивного счетчика 9. Направление счета в реверсивных счетчиках 9-11 измен етс  в соответствии с сигналом с формировател  3 входных сигналов. Во врем  положительного полупериода они работают в режиме сложени , во врем  отрицательного - и в режиме вычитани .

Рассмотрим временные диаграммы работы устройства, показанные на фиг.2.

Пусть сигнал с делител  7f синфазирован с входным сигналом fg,а разность фаз между сигналом с делител  .и вторым входным сигналом равна А ч (фиг.2а). Пусть в начальный момент вес кода в счетчике 10 равен т. Тогда при наборе в делителе 7 того же числа m происходит совпадение кодов и на выходе компаратора 8 образуетс  импульс равен- ства кодов. При этом импульсы с компаратора 8 поступают на вход осредн ющего счетчика 9 во врем  работы счетчиков 9 и 11 в режиме вычитани . При поступлении строба разрешени  счета от источника 4 стробов код 5 счетчика 9 начинает уменьшатьс  импульсами с компаратора 8. При переполнении осредн кщего счетчика 9 вес кода счетчика 10 уменьшаетс  на единицу и становитс  равным т-1. Совпадение кодов теперь происходит при наборе 13 делитель 7 того же числа т-1, что соответствует по влению импульса равенства на один период опорной частоты или-сдвигу влево в

5 сторону опережени  по шкале времени. Поскольку импульсы компаратора 8 и в этом случае продолжают поступать при работе счетчиков 9-11 в режиме вычитани , то код осредн ющего счетQ чика 9 продолжает уменьшатьс , при переполнении его уменьшаетс  код счетчика 10, что приводит к дальнейшему сдвигу .влево импульсов компаратора (фиг.2б). Наконец наступает

момент, когд импульс с компаратора совпадает с задним фронтом сигнала fci (фиг.2в). Дальнейшее движение импульсов компаратора влево невозможно , так как в этом случае он должен поступать на счетчики 9-11 во

0 врем  работы последних в режиме сложени  (фиг.2г), что приведет сначала к переполнению осредн юадего реверсивного счетчика 9 а затем - к увеличению кода в счетчике 10, что вызовет сдвиг импульсов компаратора вправо оп ть вплоть до совпадени  с задним фронтом сигнала fCfj.Таким образом, происходит прив зка импульсов компаратора 8 к заднему фронту

Q входного сигнала fcj- Вес кода делител  7, последовательно измен  сь от О до N-1 (где N - коэффициент делени  делител  7}, однозначно равен всем возможным значени м фазы сигнала делител  f. При этом, с одной

стороны, импульс компаратора 8 характеризует значение фазы сигнала делител  fд в данный момент времени , а с другой, он отслеживает задний фронт входного сигнала fcj.TaО КИМ образом, значащий момент входного сигнала оказываетс  прив занным к временной шкале фазы сигнала делител  f. Поскольку положение импульса компаратора на временной

5 шкале фазы сигнала делител  f однозйачно определ етс  кодом счетчика 10, то этот код  вл етс  мерой разности делител  f. и входного сигнала fca- 4 как сигнал делител  синфазирован с входным сигналом, то код счетчика 10  вл етс  мерой разности фаз двух входных сигналов. Дл  повышени  точности измерений необходимо увеличивать количество разр дов у делител  7 и у реверсивного счетчика . 10 с cooтвeтcтвsaoщим увеличением  чеек сравнени  в компараторе 8 кодов. Изменение кода реверсивного счетчика 11 происходит при переполнении реверсивного счетчика 10 в соответствии с пол рностью входного сигнала.

Предлагаемое устройство позвол ет избавитьс  от последовательного процесса получени  конечного результата: сначала отслеживани  фаз поступающих сигналов,а затем - измерени разности фаз между ними. В нем. проце сы отслеживани  и измерени  производ тс  параллельно, с получением конечного результата непосредственно после окончани  процесса отслежийани , вследствие чего увеличиваетс  быстродействие измерений. Кроме тог достигаетс  непрерывность в сн тии отсчета за счет того, что код счетчика долей периода, характеризу  измеренную разность фаз, сохран ет свой вес при посто нстве последней и измен етс  только при приращени х разности фаз.

Необход1лмо отметить, что в случае сбо  в реверсивном счетчике долей периода, происходит самопоправка устройства .

Claims (2)

1.За вка ФРГ 1516084, кл. G 01 R 25/00, 1970.

2.Техническое описание издели  РО ОЦ i.400.14lTO.

-Jr

f

$ъ

C-J

J

L

.i

«

Ж

-S.

r

-TlI

%5

ч

«г

«41