SU875304A1

SU875304A1 - Цифровой фазометр

Info

Publication number: SU875304A1
Application number: SU802881307A
Authority: SU
Inventors: Александр Дмитриевич Гуляев; Вадим Иванович Емельяненков; Владимир Васильевич Изох; Франц Иванович Корзюк; Петр Лаврентьевич Салов
Original assignee: Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина
Priority date: 1980-02-13
Filing date: 1980-02-13
Publication date: 1981-10-23

Description

Изобретение относится к фазоимпульсной технике и предназначено для измерения фазовых соотношений в устройствах радиотехнической аппаратуры и для измерения величины угла сдвига фаз между двумя периодическими сигналами.

Известен цифровой фазометр, содержащий формирователи, схему совпаде- ний, генератор, ключи, счетчики £1

Этот фазометр имеет узкий частотный диапазон, потому что в нем не производится определение направления сдвига фазы добавки”.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазометр, содержащий фазовый компаратор, частотный дискриминатор и фазоинвертор £2}.

Фазометр позволяет определить направление сдвига фазы, однако только для частот исследуемых сигналов_t близких к частоте эталонного генератора.

Цель изобретения - расширение частотного диапазона.

Указанная цель достигается тем, что в цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов совпадений, генератор, выход которого подключен ко вторым входам^первого и. второго элементов совпадение! и к импульсным входам первого и второго вентилей одновременно, а выходы последних подсоединены соответственно ко входам первого и второго счетчиков вычислителя, при этом выход первого элемента совпадений соединен со входом блока управления и с запускающим входом триггера одновременно, сбросовый вход которого подключен к выходу второго элемента совпадения, а выход - к управляющему входу второго вентиля, причем первый выход блока управления подключен к управляющему входу первого вентиля, введе ны блок сравнения кодов и дополнительные генератор, элемент совпадений, блок управления, вентиль и счетчик, при этом выход дополнительного генератора соединен с импульсным входом до- ₅полнительного вентиля и со вторым входом дополнительного элемента совпадений, первый вход которого подключен к выходу первого формирователя, а выход - ко входу дополнительного бло- 10 ка управления, причем первый выход дополнительного блока управления подсоединен к управляющему входу дополнительного вентиля, а второй выход к первому управляющему входу блока сравч5 нения кодов, кроме того’, выход допол нительного вентиля подключен ко входу дополнительного счетчика, а второй выход блока управления соединен со вторым управляющим входом блока сравнения кодов, причем выходы первого и дополнительного счетчиков соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока сравнения кодов, выход которого подсоединен ко входу вычислителя.

На фиг. 1 показана структурная схема фазометра; на фиг. 2 - графики, поясняющие принцип работы фазометра.

Фазометр содержит дополнительный генератор 1, первый формирователь 2, генератор 3, второй формирователь 4, дополнительный элемент 5 совпадений, первый и. второй элементы 6 и 7 совпадений, дополнительный вентиль 35 8, дополнительный блок 9 управления, блок 10 управления, первый и второй вентили 11 и 12, триггер 13, дополнительный счетчик 14, блок 15 сравнения кодов, первый и второй счетчи- ⁴⁰ки 16 и 17, размещенные в вычислителе 1 8 .

Фазометр работает следующим образом. * ·

Опорный сигнал поступает на вход 45 первого формирователя 2, а исследуемый сигнал - на вход второго формирователя 4. С выходов формирователей 2 и 4 импульсы поступают на первые входы элементов 6 и 7 совпадений, на 50 вторые входы которых поступают импульсы эталонного генератора 3. Импульсы с выхода первого формирователя 2 поступают также на первый вход допол нительного элемента 5 совпадений, на 55 второй вход которого поступают импульсы с выхода дополнительного эталонного генератора I, частота которо го отлична от частоты эталонного генератора 3.'

В исходном состоянии блок 10 управления, дополнительный блок 9 управления и триггер 13 вырабатывают сигналы, которые поступают соответственно на управляющие входы вентилей 8, 11 и 12 и закрывают их. При этом счетчики 14, 16 и 17 находятся в нулевом состоянии.

После запуска фазометра первый импульс с выхода первого элемента 6 совпадений поступает на вход блока Ί0 управления и -запускающий вход триггера 13. При этом на выходе триггера и первом выходе блока 10 управления появляются сигналы, открывающие вентили 11 и 12. Параллельно первый импульс с выхода дополнительного элемента 5 совпадений, поступив на вход дополнительного блока 9 управления, открывает дополнительный вентиль 8.

При открытых вентилях 11, 12 и 8 рчетчики 16 и 17 считают импульсы генератора 3, а дополнительный счетчик 14 - импульсы дополнительного генератора 1.

Если происходит совпадение импульса с выхода второго формирователя'4 с импульсом генератора 3,то с выхода второго элемента 7 совпадений поступает импульс на сбросовый вход триггера 13. В результате второй вентиль 12 закрывается, а во втором счетчике 17 оказывается подсчитанным число импульсов эталонного генератора 3.

После прихода второго импульса от первого элемента 6 совпадений блок 10 управления закрывает первый вентиль 11 сигналом с первого выхода, при этом в первом счетчике 16 оказывается подсчитанным число Ηχ импульсов эталонного генератора 3, и на втором выходе блока 10 управления появляется разрешающий сигнал* Аналогично, после появления второго импульса на выходе дополнительного элемента 5 совпадений дополнительный блок 9 управления закрывает дополнительный вентиль 8, при этом в дополнительном счетчике фиксируется число импульсов дополнительного эталонного генератора I , и подается разрешающий сигнал на первый управляющий вход блока I5 сравнения кодов. При появлении разрешающих сигналов на обоих его управляющих входах производится сравнение чисел Их и И<%. Величину угла ψ

875304 6 сдвига фаз рассчитывает вычислитель по формуле

4-^360° 0) . , при условии, что знаки разностей &Т=Т<£-Тз и Ап= п<2_- n-j разные; и 1$ - периоды импульсов соответственно эталонного генератора 3 й допол- to нительного эталонного генератора 1, Если же знаки разностей АТ. нЬЛ1 одинаковые, то угол Ч* сдвига фаз рассчитывается по формуле (2) ” 'Знак разности АТ известен заранее, а знак разности Ап определяет блок 15 сравнения кодов. ₂₀

В зависимости от соотношения периодов опорного сигнала и эталонного генератора 3 имеют место следующие соотношения:

Т/| - кТ^ = АТ^ при Т,7 т_г 25

- mT^ = АТ 2 при Т„ < Т_2> (3) где к = 1, 2, ·...; m = 1, 2 ...» причем к, m таковы, что

J ^< х (Ц) зо

Если АХ, 7 0 или АТ^ < 0, то знаки разностей ДТ и ап разные и направление сдвига фаз положительное, поэтому 35 угол Ч необходимо рассчитывать по формуле’ (Ί ). Если же АТ^ <0 или АТ^>0, знаки АТ и ап одинаковые,-а направление сдвига фаз отрицательное.

Учитывая, что \ 40

-'Ρ--36θ4φ=36Ο°-^36ο”=(ΐ'^)Μ£?

расчет угла сдвига фаз необходимо производить по формуле (2).. 45

На фиг. 20,(Г приведены соответственно опорный и исследуемый сигналы с периодами, равными . На фиг. 28, -Ъ показан случай, когда Х|<Т^<Т^. При этом Ц|=1, n ,,=4, п^=3. Поскольку 50 знаки ΔΤ и Ап разные, то, согласно(1) ψ х 360° = 90°. J

На фиг. 2с? , е показан случай отрицательного сдвига фазы. При этом ₅₅ =3,1^2.=4,П_г=6, а Т₂<Т^<ц . Знаки.'

АТ и ДИ равны, следовательно, расчет ψ необходимо проводить по формуле(2)

Ч>- ή^·360^ο - 90°. ‘

Таким образом, и при положительном и при отрицательном сдвиге фазы получен правильный результат.

Claims

Изобретение относитс к фазоимпульсной технике и предназначено дл измерени фазовых соотношений а устройствах радиотехнической аппаратуры и дл измерени величины угла сдвига фаз между двум периодическими сигналами. Известен цифровой фазометр, содер жащий формирователи, схему совпадеНИИ , генератор, ключи, счетчики р J. Этот фазометр имеет узкий частотный диапазон, потому что в нем не производитс определение направлени сдвига фазы добавки. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс фазометр, содержап1ий фазовый компаратор , частотный дискриминатор и фазоинвертор С 2}. Фазометр позвол ет определить нап равление сдвига фазы, однако только дл частот исследуемых сигналов, бли ких к частоте эталонного генера -ора. Цель изобретени - расширение частотного диапазона. Указанна цель достигаетс тем, что в цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, выходы которых .соединены с первыми входами первого и второго элементов совпадений , генератор выход которого подключен ко вторым входам первого и. второго элементов совпадении и к импульсным входам первого и второго вентилей одновременно, а выходы последних подсоединены соответственно ко входам первого и второго счетчиков вычислител , при этом выход первого элемента совпадений-соединен со входом блока управлени и с запускающим входом триггера одновременно, сбросовый вход которого подключен к выходу второго элемента совпадени , а выход - к управл ющему входу второго вентил , причем первый выход блока управлени подключен к управл ющему входу первого вентил , введе3 ны блок сравнени кодов и дополнитель -ные генератор, элемент совпадений, блок управлени , вентиль и счетчик, при этом выход дополнительного генера тора соединен с импульсным входом дополнительного вентил и со вторым входом дополнительного элемента совпа дений, первый вход которого подключен к выходу первого формировател , а выход - КО входу дополнительного блока управлени , причем первый выход дополнительного блока управлени подсоединен к управл ющему входу дополнительного вентил , а второй выход к первому управл ющему входу блока ср нени кодов, кроме того , выход дополнительного вентил подключен ко входу дополнительного счетчика, а второй выход блока управлени соединен со вторым управл ющим входом блока сравнени кодов, причем выходы первого и дополнительного счетчиков сое динены соответственно с первым и вто рым информационными входами блока сравнени кодов, выход которого подсоединен ко входу вычислител . На фиг. 1 показана структурна схема фазометра; на фиг, 2 - графики , по сн ющие принцип работы фазометра . 1 Фазометр содержит дополнительный, генератор 1, первый формирователь 2, генератор 3, второй формирователь 4, дополнительный элемент 5 совпадений , первый и. второй элементы 6 и 7 совпадений, дополнительный вентиль 8, дополнительный блок 9 управлени , блок 10 управлени , первый и второй вентили 11 и 12, триггер 13, дополнительный счетчик 14, блок 15 сравнени кодов, первый и второй счетчики 16 и 17, размещенные в вычислителе 18. Фазометр работает следующим образом . . Опорный сигнал поступает на вход первого формировател 2, а исследуемый сигнал - на вход второго формиро вател 4. С выходов формирователей 2 и 4 импульсы поступают на первые входы элементов 6 и 7 совпадений, на вторые входы которых поступают импул сы эталонного генератора 3. Импульсы с выхода первого формировател 2 поступают также на первый вход допол нительного элемента 5 совпадений, на второй вход которого поступают импульсы с выхода дополнительного эталонного генератора 1, частота которо 4 ГО отлична от частоты эталонного генератора 3. В исходном состо нии блок 10 управлени , дополнительный блок 9 управлени и триггер 13 вырабатывают сигналы , которые поступают соответственно на управл ющие входы вентилей В, II и 12 и закрывают их. При этом счетчики 14, 16 и 17 наход тс в нулевом состо нии. После запуска фазометра первый импульс с выхода первого элемента 6 совпадений поступает на вход блока 10 управлени и -запускающий вход триггера 13. При этом на выходе триггера 13и первом выходе блока 10 управлени по вл ютс сигналы, открыва10щие вентили 11 и 12. Параллельно первый импульс с выхода дополнительного элемента 5 совпадений, поступив на вход дополнительного блока 9 управлени , открывает дополнительный венти .пь 8. При открытых вентил х 11, 12 и 8 рчетчики 16 и 17 считают импульсы генератора 3, а дополнительный счетчик 14 - импульсы дополнительного генератора 1. происходит совпадение импульса с выхода второго формировател 4 с импульсом генератора 3,то с выхода второго элемента 7 совпадений поступает импульс на сбросовый вход триггера 13. В результате второй вентиль 12 закрываетс , а во втором счетчике 17 оказываетс подсчитанным число л импульсов эталонного генератора 3. После прихода второго импульса от первого элемента 6 совпадений блок 10 управлени закрывает первый вентиль I1 сигналом с первого выхода, при этом в первом счетчике 16 оказываетс подсчитанным число Kl. импульсов эталонного генератора 3, и на втором выходе блока 10 управлени по вл етс разрешаюпщй сигналч Аналогично, после по влени второго импульса на выходе дополнительного элемента 5 совпадений дополнительный блок 9 управлени закрывает дополнительный вентиль 8, при этом в дополнительном счетчике 14фиксируетс число И импульсов дополнительного эталонного генератора I, и подаетс разрешающий сигнал на первый управл ющий вход блока I5 сравнени , кодов. При по вленшт разрешающих сигналов на обоих его управл ющих входах проиэнодитс сравнение чисел MI. и И-. Величину угла р сдвига фаз рассчитывает вычислите)1Ь 18 по формуле при условии, что знаки разностей и п разные; Т и Tj - периоды импульсов соответственно эталонного генератора 3 и дополнительного эталонного генератора 1 Если же знаки разностей ДТ. иЬи одина ковые, то угол Ч сдвига фаз рассчитьшаетс по формуле (г) знак разности &Т известен заранее, а знак разности Лп определ ет блок 15 сравнени кодов. В зависимости от соотношени пер одов Т опорного сигнала и Т этало ного генератора 3 имеют место следу щие соотношени : Т - И2, ЛТ при Т, Т/2. Т2. - тЪ ДТ 2 при Т. Тп (З) I где k 1, 2,...; m чем k, m таковы, что 5/м,/ 11ь. ЕслиЛХ; 7 О или Д. 1,2 О, то знаки разностей ДТ идп разные и направле ние сдвига фаз положительное, поэтом угол необходимо рассчитьшать по формуле (1). Если же ДТ 0 или ДТ2.Р, знаки дТ и дп одинаковые,-а направление сдвига фаз отрицательное Учитьша , что -vp--36otM.56o- 36o%(l-)bo |расчет угла сдвига фаз необходиь о пр изводить по формуле (2).. На фиг. 2С1,(Г приведены соответственно опорный и исследуемый сигналы с периодами, равными Т. На фиг. 26 показан случай, когда . При этом , , . Поскольку знаки AI.T и Дп разные, то, согласн6(1 «f J. 360° 90°. ; На фиг. 26,6 показан случай отри цательного сдвига фазы. При этом И/1 3, .4,, а . Знаки &Т и ДИ равны, следовательно, расчет необходимо проводить по формулё(2 Ч 360°- 90°. : 046 Таким образом, и при положительном и при отрицательном сдвиге фазы получен правильный результат. Формула изобретени Цифровой фазометр, содержащий первый и второй формирователи, выходы которых соединены с первыми входами первого и второго элементов совпадений , генератор, выход которого подключен ко вторым входам первого и второго элементов совпадений и к импульсным входам первого и второго вентилей , одновременно, а выходы последних подсоединены соответственно ко входам первого и второго счетчиков вычислител , при этом выход первого элемента совпадений соединен со входом блока управлени и с запускающим входом триггера одновременно, сбросовый вход которого подключен к выходу второго элемента совпадени , а выход - к управл ющему входу второго вентил , причем первый выход блока управлени подключен к управл ющему входу первого вентил , отличающийс тем, что, с целью расширени частотного диапазона, в него введены блок сравнени кодов и дополнительные генератор , элемент совпадений, блок управлени , вентиль и счетчик, при этом выход дополнительного генератора соединен с импульсным входом дополнительного вентил и со вторым входом дополнительного элемента совпадений, пёрвый вход которого подключен к выходу первого формировател , а выход - ко входу дополнительного блока управлени , причем первый выход дополнительного блока управлени подсоединен к управл ющему входу дог/олнительного вентил ,х а второй выход - к первому управл ющему входу блока сравнени кодов, кроме того, выход дополнительного вентил подключен ко входу дополнительного счетчика, а второй выход блока управлени соединен со вторым управл ющим входом блока сравнени кодов, причем выходы первого и дополнительного счетчиков соединены соответствённо с первым и вторым информационными входами блоков сравнени кодов , выход которого подсоединен ко входу вычислител . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 310191, кл. 001 В 25/08, 1971.
2.Авторское свидетельство СССР № 328397, кл.а 01 R 25/08, 1972.

Фи2.1