SU960656A1 - Преобразователь фаза-код - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано при создании фазометров и устройств выделени  информации в фазовых радиотехнических системах.

Известен интегрирующий преобразователь фаза - код/ используемый в цифровь1Х фазометрах, позвол ющий обеспечить высокую точность преобразовани  при значительных ;изменени х амплитудад, частоты, фазы входных сигналов l. Основным недостатком этого устройства  вл етс  наличие зоны неопределенности в области 0° (360°), где определение среднего значени  флуктуирующей (мен ющейс ) разности фаз сопровождаетс  большими погрешност ми, которые могут достигать 180°.

Наиболее близким по технической .сущности к изобретению  вл етс  преобразователь фаза - код, содержащий в каждом из каналов последовательно соединенные входные элементы, преобразующие входные синусоидальные сигналы в пр моугольные колебани , формирователи импульсов, общие дл  обоих каналов, измерительный триггер,два элемента совпадений, счетчик, причем один из входов первого элемента

совпадений соединен с выходом измерительного триггера, другой - с выходом генератора счетных импульсов, а выход первого элемента совпадений соединен с одним из входов второго элеьента со&падений, другой вход которой соединен с выходом врем задающего блока, а выход - с входом счетчика t2. .

10

Недостатком данного устройства  вл етс  наличие зоны неопределенности в области О (360°),

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  среднего

15 значени  флуктуирующей разности фаз в области О (360°),

Эта цель достигаетс  тем, что в преобразователь фаза - код, содержащий в опорном и измерительном кана20 лах формирователи меандров, формирователи запускающих импульсов, общий дл  обоих каналов УК-триггер, входы которого сое.динены с выходами формирователей запускающих импульсов, блок

25 дискретизации, первый вхсзд которого соединен с соответствующим выходом УК-триггера, вход - с выходом генератора счетных импульсов, третий сврем задающим входом преобразова30 тел , а выход - со счетчиком, ввелены в каждый из каналов переключающие элементы, сигнальные входы которых соединены с пр мыми и инверсными выходами формирователей меандров, -а выходы - со входами формирователей запускающих импульсов, два управл ющих .триггера, два элемента совпадений , причем пр мые и инверсные выход управл ющих триггеров соединены с управл гадими входами перёключаклдих элементов соответствующего канала, установочные входы триггеров объедин Чы и через инвертор подключены к врем задаклцей цепи, а другие входы триггеров соединены с выходами элементов совпадений, первые входы которых подключены к выходам формирователей запускающих импульсов, вторые - через блок задержки подключены к соответствующим выходам измерительного триггера , третьи входы объединены и подключены к врем задающей цепи, а . также формирователь корректирующих последовательностей и блок ввода, коррекции , включенные таким образом,что импульсный вход формировател  соединен с выходом генератора счетных импульсов , первый вход формировател  соединен с пр мым выходом управл  ющего триггера, измерительного канала , второй управл ющий вход - с инверсным выходом управл ющего триггера опорного канала, третий управл ющий вход - с врем задающей цепью, а выход - с.корректирующим входом блока ввода коррекции, информацис(нны вход которого подключен к выходу блока дискретизации, а выход - к входу счетчика, причем установочный вход объединен с установочных входом сче чика и подключен к установочному входу преобразовател .

На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

Преобразователь фаза-код содержит формирователи Ij2 меандров, переключающие элементы 3 и 4, формирователи 5, 6 запускающих импульсов, измерительный УК-триггер 7,управл ющие триггеры 8 и 9, элементы 10 и 11 совпадений, блоки 12 и 13 задержки, инвертор 14, блок 15 дискретизации, генератор. 16 счетных импульсов, формирователь 17 корректирующих последовательностей (включающий триггерный делитель. 18 частоты на 2 элементы 19 и 20, совпадений, элемент ИЛИ 21), блок 22 ввода коррекции (включающее элемент 23 антисовпадений , элемент 24 и 25 совпадений, счетный триггер 26, элемент ИЛИ 27), счетчик 28.

Последовательно соединенные в каждом канале (измерительном и опорном) формирователь меандров 1 (2), имеющий пр мой и инверсный выходы, соединенные , соответственно, с пр мым и инверсным сигнальными входами Переключающего элемента 3 (4), формирователь 5 (6) запускающих импульсов и общий дл  обоих каналов измерительный УК-триггер 7, образуют I двухканальный преобразователь входной разности фаз в интервал времени. Соответствующий выход иэмери,тельного триггера 7 соединен с одним из входов блока 15 дискретизации, второй вход которой подключен к выходу генератора 16 счетных импульсов третий - с врем задающей Цепью. Выход блока 15 дискретизации соединен с информационным входом блока 22 ввода коррекции, образуемым за счет объединени  входов, элемент 23 антисовпадений (цепи логической неравнозначности ) и.элемент 24 совпадений, другие входы которых также объединены и образуют корректирующий вход блока 22 ввода коррекции. Выход элемента антисовпадений 23 соединен с входом счётного триггера 26 и одним из входов элемента 25 совпадений, другой вход которого подключен к.выходу счетного триггера 26. Выход элемента 25 совпадений соединен с одним из входов элемента ИЛИ 27, другой вход которой подключен к выходу элемента 24 совпадений, а выход, . вл ющийс  одновременно выходом блока 22 ввода коррекции,подсоединен к выходу счетчика 28. Установочный вход счетного триггера 26,  вл ющийс  установочным входом блока 22 ввода коррекции объединен с.установочным входом счетчика 28 и подключен к установочной цепи преобразовател . Корректирующий вход блока 22 введени  коррекции подключен к выходу элемента ИЛИ,  вл ющемь/с  одновременно выходом формировател  17 корректирующих последовательностей . Один из входов элемента ИЛИ 21 подключен к выходу элемента 19 совпадений, другой - к выходу элемента 20 совпадений. Первый вход элемента 20 совпадений,объединенный с первым входом элемента 19 совпадений и входом триггера-делител  18 частоты на 2, образует импульсный вход формировател  17 корректирующих последовательностей и подключен к выходу генератора 16 счетных импульсов.

Второй вход элемента 20 совпадений  вл етс  первым управл ющим входом форьдаровател  17 корректирующих последовательностей и соединен с пр мым выходом управл ющего триггера 8 (измерительного канала) оба выхода которого соединены с управл ющими входами переключающего элемента 3, второй же вход элемента 19 совпадений подключен к выходу триггера-делител  18 частоты на2 Третьи входы элементов 19 и 20 совпадений объединены и образуют второй

управл ющий вход формировател  17 корректирующие последовательностей,, подключенный к инверсному выходу управл ющего триггера 9 (опорного канала ) , оба выхода которого соедине-гны с управл ющими входами переключающего элемента 4. Четвертый вход элемента 19 совпаденнй образует третий управл ющий вход формировател  корректирующих последовательностей, подключенный к врем задающей цепи.

Входы управл ющих триггеров 8 и 9 подключены к выходам элементов 10 и 11 совпадений, первые входы которых подключены к выходам формирователей 5 и 6 запускающих импульсов, вторые через блоки 12 и 13 задержки подключены к соответствующим выходам измерительного триггера 7, третьи объединены и подключены к врем за дающей цепи. Установочные входы управл ющих триггеров 8 и 9 объединены и через инвертор 14 подключены к врем задающей цепи/.

Устройство работает следующим образом.

Разность входных сигналов с помощью формирователей 1 и 2 меандров формирователей 5 и 6 запускающих импульсов, измерительного триггера 7 преобразуетс  в интервал времени; который заполн етс  счетными импульсами (блок 15 дискретизации и генератор 16 счетных импульсов) и далее в счетчике 28 преобразуютс  в выходной код. Переключающие элементы 3 и 4 позвол ют вести калиброванный фазовый сдвиг t 180 за счет изменени  пол рности пр моугольных колебаний на входе формирователей 5 и 6 в любом ,из.каналов преобразовател  фаза - .код./Перед каждым циклом преобразовани  начальной установкой (через инвертор 14) управл ющих триггеров 8 и 9 переключающие элементы 3 и 4 устанавливаютс  в состо ние, при. которых на.вход формировател  5 запускающих импульсов измерительно.го канала поступает .сигнал с инверсного выхода формировател  1 меандров, а на вход формировател  6 запускающих импульсов опорного канала поступает сигнал с пр мого выхода формировател . 2 меандров,при этом на пр мом выходе измерительного триггера 7 выдел ютс  пр моугольные импульсы соответствующие , где входна  разность фаз.

С приходом врем задающего сигнала открываетс  блок 15 дискретизации и счетные импульсы, заполн ющие фазовый интервал (импульсы с выхода измерительного триггера 7), начинают поступать на информационный вход блока 22 ввода коррекции.

Одновременно врем задающий сигнал поступает на входы элементов 19 и 20 совпадений формировател  17 корректирующих последовательностей. Состо ни  управл ющих триггеров 8 и 9 при этом не мен ютс  (О - на пр мых и 1 - на инверсных выходах), следовательно, элемент 20 совпадений

остаетс  закрытый, а элемент 19 совпадений открываетс , и через элемент ИЛИ 21 на корректирующий вход блока 22 ввода коррекции начинают поступать импульсы с длительностью, равной длительности счетных импульсов, и частотой - в два раза меньшей, чем частота счетных импульсов., Дальнейша  работа устройства определ етс  значением и характером изменени  входной разности фаз.

Если в течение времени измерени  (Тцзм. мгновенное значение входной разности фаз лежит в пределах -180... 0°.. 180 без перехода через точку

IBO, то сбои в работе измерительного триггера 7 отсутствуют, т.е. на каждый приход щий с выходов формирователей 5 И 6 запускающий импульс измерительньай триггер 7 соответствую1ДИМ образом мен ет свое состо ние.

Так по вление запускающего импульса на у-входов обеспечивает переход О - на пр мом выходе(О) триггера 7, а запускающий импульс на

К-входе обеспечивает пёреход 0 1 на инверсн.ом выходе ( § ) этого триггера. На вторые входы элементов 10 и 11 совпадений выходные сигналы измерительного триггера 7 приход т с

задерх:кой по отношению к времени

по влени  запускающих импульсов на первых входах элементов и при выполнении услови 

,,

де Тт - врем  задержки срабатывани  триггера; ITj - врем  задержки сигналов в

блоках 12 и 13; длительность, запускающих

импульсов, игналы на выходах схем 10 и 11 совадений , в течение всего времени пребразовани  (TMJM)отсутствуют, так что установленные перед началом цика преобразовани  состо ни  управ.- л ющих триггеров 8 и 9 в процессе формировани  кодов не мен ютс .ТаКим образом, за врем  Т,5,на информационный вход устройства ввода коррекции поступит количество импульсов , соответствующее

ДЧвх - 180,

где л/ех среднее значение входной разности фаз, а на корректирующий количество импульсов, соответствующее 18СР. Элемент 23 антисовпадений не пропускает на вход счетного триггера 26 совпадающие по времени им- , пульсы, которые через элемент 24 совпадений и элемент ИЛИ поступают непосредственно на вход счетчика 28.. Несовпадающие по времени импульсы через элемент 23 антиаовпадений поступают на вход счетного триггера (делител  частоты на 2) 26. С помощью элемента 25 совпадений выход ,ные импульсы счетного триггера 26 укорачиваютс  и через элемент ИЛИ 27 также подаютс  на вход счетчика 28. Таким образом, с помощью блока 22 ввода коррекции производитс  суммирование последовательностей по информационному и корректирующему входам с двукхратным увеличением веda выходного импульса, и при емкости счетчика 28, соответствующей 180° выходной код соответствует

лЧ-вх 180+ i80°A ,

т.е. входной разности фаз.

Если в процессе .формировани  выходного кода имеет место переход значени , входной разности фаз через сторону увеличени  угла, то на i-вход измерительного триггера 7 запускающий импульс с выхода формировател  5 поступает, когда на пр мо выходе триггера 7 и, следовательно, на выходе блока,.12 задержки еще со . При этом

хран етс  уровень

на выходе элемента 10 совпадений выдел етс  импульс, измен ющий состо ние управл ющего триггера В. Пол рность .сигнала на входе формировател  5 мен етс , что равнозначно введению калиброванного фазового сдвига -18о1 Одновременно открываетс элемент 20 совпадений формировател  17 корректирующих последовательностей , и на корректирующий вход -блока 22 ввода коррекции начинает поступать сигнал с длительностью и частотой следовани  счётных импульсов. Общее количество вводимых импульсов и выходной код при этом ufexi

+ 180°+(-180°+ 36СР)Д е +180°+180° лЧ соответствует входной разности фаз.

Аналогично, если изменени  входной разности фаз в процессе формировани  кода сопровождаетс  переходом значени  180°в сторону уменьшени  угла, сигнал по вл етс  на выходе элемента 11 совпадений, ч±о приводит к изменению состо ни  управл ющего триггера 9. Пол рность сигнала на входе формировател  6 мен етс , что равнозначно введению калиброванного фазового сдвига +180° в опорный канал преобразовател . Одновременно закрываетс  элемент 19 совпадений, и поступление импульсов на корректирующий вход 22 ввода коррекции прекращаетс . Вводимое количество счетных импульсов и выходной код при этом соответствует

ас/ (90°n flO°- 60°)BX- 8oH80°-AVОл

Таким образом, независимо от ве|Личины и характера изменений входной разности фаз в течение . времени измерени  () непосредственно в процессе формировани  выходного кода

обеспечиваетс  выв.од измерительного триггера 7 из зоны неустойчивой работы и соответствующа  коррекции изменений величины фазового интервала , что позвол ет обеспечить однозначность выходного кода и входной разности фаз в пределах каждого цикла преобразовани .

Предлагаемое техническое решение по сравнению с известным позвол ет

обеспечить устойчивость преобразовани  фазы в код во всем диапазоне измер емых углов 0.. .360 при значительных изменени х частоты, фазы и амплитуды входных сигналов. По сравнению с известными это достигаетс  значительно более простыть средствами без ухудшени  таких важных параметров преобразовани  как точность, быстродействие, надежность результатов преобразовани  фазы в код.

Claims (2)

1.Цифровые методы измерени  сдвига фаз. Новосибирск, Наука ,1970,

с. 24.

2.Мирский Г.Я. Радиоэлектронные измерени . М. , Энерги  , 1975, с. 204.