SU928252A1 - Способ измерени сдвига фаз и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Description

(5) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА ФАЗ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относитс  к радиоизме рительной технике и может быть испол зовано дл  измерени  сдвига фаз с по вышенной точностью и помехоустойчивостью . Известен способ измерени  сдвига фаз, основанный на ортогональной обработке , заключающийс  в том, что формируют квадратурные составл ющие опорного сигнала, перемножают интегрируют и вычисл ют результаты измерени  1 . Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность измерени . Известен также способ измерени  сдвига фаз, заключающийс  в том,что ограничивают измер емый сигнал, формируют сдвинутые во времени импульсные последовательности, выдел ют импульсы , соответствующие передним фронтам ограниченных измер емых сигналов , совпавших с соответствующими импульсными последовательност ми,умножают на коды чисел, соответствую (цих синусам и косинусам импульсных последовательностей, накапливают результаты умножени  и вычисл ют результат измерени  2 . Недостаток известного способа больша  погреижость измерени . Известно устройство дл  осуществлени  способа измерени  сдвига фаз, содержащее генератор опорного напр жени , квадратурный фазовращатель , перемножители, интеграторы, блок вычислени  отношени  двух сигналов и тригонометрический преобразователь З . Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерени , св занна  с особенност ми реализации операций способа. Известно также устройство дл  осуществлени  способа измерени  сдвига фаз, содержащее ограничитель измер емого сигнала, генератор опорного напр жени , (|юpмиpoвafeль опорных импульсных последовательностей, реверсивные счетчики, посто нный запоминающий блок, перемножители, блок управлени  и арктангенсный вычислительный блок t. Недостаток известного устройства больша  погрешность измерени  особен ности при больших отношени х сигнал/ шум. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени , при любом отношении сигнал/шум. Поставленна  цель достигаетс  тем . что в способе измерени  сдвига фаз, заключающемс  в том, что ограничиваю измер емый сигнал, формируют сдвинутые во времени импульсные последовательности , умножают их на коды чисел соответствующих синусам и косинусам импульсных последовательностей, накапливают результаты умножени  и вычисл ют измеренное значение фазового сдвига, опорные импульсные последова тельности перемножают с ограниченным измер емым сигналом, сформированные в результате перемножени  интервалы времени заполн ют счетными импульсами , количество которых подсчитывают. Устройство ДЛЯ осуществлени  способа , содержащее ограничитель измер емого сигнала, генератор опорного напр жени , формирователь опорных импульсных последовательностей, реверсивные счетчики, посто нный запоминающий блок, перемножители, блок управлени  и вычислительный блок, причем генератор опорного напрг жени  соединен с входом формировател  опор ных импульсных последовательностей и входом блока управлени , выходы реверсивных счетчиков соединены с соответствующими входами перемножите лей, выходы которых соединены с входами вычислительного блока, управлени  соединен с входом посто нного запоминающего блока, выход которого соединен с входами перемножителей, снабжено двум  группами логических элементов и генератором импульсов, причем входы первой группы логических элементов соединены с выходами ограничител  измер емого сигнала и генератора опорного напр жени , входы второй группы логических элементов - с выходами первой группы логиМеских элементов и выходами формировател  опорных импульсных последова тельностей, а выходы,- с соответствующими входами реверсивных счетчиков , другие входы которых соединены с генератором импульсов. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напр жений в различных точках устройства. Устройство содержит ограничитель 1, генератор 2 опорного напр жени , формирователь 3 опорных импульсных последовательностей, логические элементы 4-6-1, - 6-п,7-1, - 7-п, блок 8 управлени , реверсивные счет.чики 9-1, -, 9-п, 10-1, - 10-п, генератор 11 импульсов, перемножители 12 и 13, посто нный запоминающий блок It, вычислительный блок 15, причем ограничитель 1 соединен со входами логических элементов 4 и 5, генератор 2 опорного напр жени  - со вторыми входами логических элементов 4 и 5 и со входом формировател  3 опорных импульсных последовательностей, выходы логических элементов 4 соединены со входами логических -элементов 6-1 ,6-п , выходы логического элемента 5 соединены со входами логических элементов 7-1, - 7-п, логические элементы 6-1, - 6-п, 7-1, - 7-п по другим входам подключены к выходам формировател  3 опорных импульсных послеДовательностей , выходы логических элементов 6-1, - 6-п, 7-1, - 7-п подключены ко входам реверсивных счетчиков 9-1,-9-п, 10-1,-Ю-п, блок 8 управлени  подключен к логическим элементам 6-1,-6-п, 7-1,-7-п,-и генератор 11 импульсов подключен к реверсивным счетчикам 9-1,-9-п, 10-1,10-п и выходы реверсивных счетчиков 9-1,-9-п, 10-1,-10-п подключены к перемножител м 12 и 13, выход посто нного запоминающего блока 14 подключен к перемЛожител м 12 и 13, выхбды которых подключены к вычислительному блоку. Устройство работает следующим образом . Входной измер емый сигнал поступает на ограничитель 1, с выхода ограничител  снимаютс  ограниченные пр моугольные импульсы (фиг. 2а).Эти импульсы подаютс  на логические элементы 4 и 5. Опорный сигнал формируетс  генератором 2 опорного напр жени  , причем генератор 2 формирует квадратурные составл ющие ограниченного опорного сигнала (фиг. 26 и в). Пр моугольные импульсы, соответствующие синусоидальной составл ющей sos(t) 592 ( фиг,2в) поступают на логический элемент 5, а импульсы, соответствующие косинусоидальной составл ющей sos(t) (фиг. 26) - на логический элемент +. С выходов логических элементов и 5 снимаютс  две последовательности пр моугольных импульсов, у первой (фиг. 2-Ца, фиг. 2-5а) логические единицы соответствуют промежуткам совпадений пол рно.стей входных импульсов , у второй (фиг. , фиг.2-56 )логические единицы соответствуют промежуткам , в течение которых не совпадают пол рности, импульсные последовательности с выхода логического элеменН та подаютс  на входы логических элементов 6-1,-6-п, с выхода логического элемента 5 - на входы логических элементов 7-1,. На дополнительные входы логических элементов , - б-п импульсные последовательности под ютс  с формировател  3. Данные импул сные последовательности характеризую с  следующим: период опорного сигнал разбиваетс  на Р интервалов. С прив зкой к данным интервалам формирую с  симметричные пр моугольные импул ные последовательности. Дл  yмeJ ьшeни  погрешности нужно исключить из опорного сигнала нечет ные гармоники. Полностью это сделат невозможно. В данном случае с увеличением Р, их число уменьшаетс . Так, при исключаетс  3- , и 7-  гармоники. При исключаетс  еще дополнительно 9-  и 11-  гармоники. Исключение гармоники на|- л дно вытекает из спектрального разложени  аппроксимированной синусоидальной функции. Следует заметить что дл  осуществлени  способа можно использовать и иные структуры импульсных последовательоноей, но использованные в данном устройстве минимизируют объем аппаратуры (число логических элементов и реверсивных счетчиков). Далее импульсные последовательности с выхода формировател  3 поступают на вторую группу логичес ких элементов 6-1,-6-п, 7-1,-7-п. Сигналы с выходов логических элементов 6-1,-6-п, поступают на управление реверсивных счетчиков 9-1,-9-п, 10-1,-10-п, на счетные входы которых подаютс  счетные импульсы от генератора 11 импульсов. Реверсивные счетчики , 10-1-10-п осуществл ют алгебраический подсчет числа импульсов, поступибших на вход в моменты действи  на его управл ющих входах импульсов с выходов логических элементов второй группы 6-1,-6-п, 7-l77-n. Подсчет импульсов производитс  в течение ограниченного времени измерени , определ емого блоком 8 управлени . По окончании измерени  коды чисел с реверсивных счетчиков ,9П, 10-1 i-10-п поступают на перемножители 12 и 13, в которых осуществл етс  перемножение кодов чисел с реверсивных счетчиков 9-1-9-п, 10-1-10-п на коды чисел, формируемых посто нным запоминающим блоком 1, которые соответствуют значени м синуса и косинуса опорного сигнала в момента, соответствующие серединами опорных импульсных последовательностей. По результатам перемножени  результат измерени  определ етс  в арктангенсном вычислителе. Способ обеспечивает измерение сдвига фаз со случайной погрешноЬтью при воздействии нормальных шумов , близкой к минимальной, реализуемой при измерении при любом отношении сигнал/шум. Систематическа  погрешность имеет место, но она значительно меньше, чем систематическа  погрешность в известном способе. ТаК при систематическа  погрешность в известном способе при больших отношени х сигнал/шум более 10. При систематическа  погрешность не превышает О,1° при любом отношении сигнал/шум. ПрИоувеличении числа Р разбиений периода опорного сигнала на интервалы систематическа  погрешность может быть уменьшена до любого минимального значени . От количеств выбранного Р зависит число логических узлов и реверсивных счетчиков п. При количество , при 3 что вполне приемлемо при реализации способа, т.е. обеспечение погрешности на уровне О,1 доле градуса не приводит к значительному усложнению устройства дл  осуществлени  способа . Итак, технико-экономический эффект изобретени  заключаетс  в повышении точности измерени  сдвига фаз а широком диапазоне отношений сигнал/шум и при воздействии помех любого вида. При сравнении с известным способом пои выборе одинакового количества разбиений периода на временные интервалы , например, систематическа 

погрешность уменьшаетс  от величины,

;  до 0,1°. превышающей 10

Claims (3)

1.Способ измерени  сдвига фаз, заключающийс  в том,что ограничивают измер емый сигнал, формируют сдвинутые во времени импульсные последовательности , умножают их на коды чисел coofвeтcтвyющиx синусам и косинусам импульсных последовательностей, накапливают результаты умножени  и вычисл ют измеренное значение фазового сдвига, отличающийС  тем, что, с целью повышени  точности опорные импульсные последовательности перемножают с ограниченным измер емым сигналом, сформированные в результате перемножени  интервалы времени заполн ют счетчными импульсами, количество которых подсчитывают.

2.Устройство дл  осуществлени  способа по п. 1,.содержащее ограничитель измер емого сигнала, генератор опорного напр жени , формирователь опорных импульсных последовательностей , реверсивные счётчики, посто нный запоминающий блок,перемножители,блок управлени  и вычислительный блок, причем генератор опорного напр жени  соединен с входом формировател  опорных импульсных последовательностей и входом блока управлени , выходы реверсивных счетчиков соединены.с соответствующими входами перемножителей, выходы которых соединены с входами вычислительного блока, блок управлени соединен, с входом посто нного запоминающего блока, выход которого соединен с входами перемножителей, отличающеес  тем, что, с цель повышени  точности, оно снабжено двум  группами логических элементов и генератором импульсов, причем входы первой группы Логических элементов соединены с выходами ограничител  измер емого сигнала и генератора опорного напр жени , входы второй группы логических элементов - с выходами первой группы логических элементов и выходами формировател  опорных импульсных последовательностей, а выходы - с соответствующими входами реверсивных счетчиков, другие входы которых соединены с генератором импульсов.

Источники информации, лрин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ l, кл. с oi R 25/00,24.03..

2.Драбкин Р.Л. Оптимальный метод измерени  фазы сигнала.- Вопросы радиоэлектроники . Сер. X. Техника радиосв зи, 19б5, вып. 3, с. .

3.Пестр ков З.Б. Фазовые радиотехнические системы.- Советсткое радио , М,, 1968, с. 379.

. Драбкин Р,Л. Построение оптимального измерител  фазы.- Вопросы электроники. Сер. X. Техника радио: св зи, 1967, вып. 5, с. .

а

М

гг &(

S

fefi)

I