SU980017A1 - Двухполупериодный цифровой фазометр - Google Patents

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для построения широкодиапазонных цифровых фазометров.

Известен цифровой фазометр, содер- ₅ жащий в каждом канале последовательно соединенные формирователь и триггерделитель частоты на два, а также два управляемых триггера и электронных ключа, блок синхронизации триггеров- ю делителей частоты на два,генератор импульсов, времязадающий блок, элемент совпадений и счетчик импульсов с индикацией £ 1].

Диапазон частот, в котором обес- ‘15 печивается автоматическое исключение мертвых зон в данном фазометре ограничивается частотой F₆ = 1/2^, где ΐρ - разрешающее время управляемого триггера. ²⁰

Более широкий диапазон рабочих частот имеет двухполупериодный цифровой фазометр с двумя триггерами-делите2 лями частоты в канале, содержащий в каждом канале формирователь, первый элемент совпадений и последовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений, второй триггер и третий элемент совпадений, причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров, подключенных выходами к входам первого элемента совпадений, соединенного также со вторыми выходами формирователя, а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений, соединенным -с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого формирователя и выходом - с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом первого формирователя, а выходом с входом первого триггера первого канала, первый выход второго формирователя соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управляемых триггеров, к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор (элемент ИЛИ) и третий электронный ключ с входом счетчика с дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формирователя импульсов, соединенного с генератором счетных импульсов и времязадающим блоком, подключенным выходом к второму входу третьего электронного ключа. Наличие триггерных делителей частоты в каналах данного фазометра обеспечивает автоматическое исключение мертвых зон и расширение верхней границы частотного диапазона £ 2 J.

Однако за счет деления частоты на чертеже возрастает свойственная цифровым фазометрам с постоянным измерительным временем погрешность за счет некратности времени измерения и частоты сигнала, а также погрешность квантования, связанная с уменьшением числа усредняемых за время измерения фазовых (временных) интервалов.

Цель изобретения - повышение точности измерения цифровых фазометров с триггерными делителями частоты в каналах.

Эта цель достигается тем, что в двухполупериодный цифровой фазометр, содержащий в каждом канале формирователь, первый элемент совпадений и последовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений, второй триггер и третий элемент совпадений, причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров подключенных выходами к входам первого элемента совпадений, соединенного также с вторым выходом формирователя, а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений, соединенным с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого формирователя и выходом с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом первого формирователя, а выходом с входом первого триггера первого канала, первый выход второго формирователя соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управляемых триггеров, к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор и третий электронный ключ с входом сетчика с дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формирователя импульсов, соединенного с генератором счетных импульсов и времязадающим блоком, подключенным выходом ко второму входу третьего электронного ключа, введены дополнительно шесть управляемых триггеров, шесть электронных ключей, а также две группы по три элемента совпадений в каждом канале, соединенные первыми входами соответственно с входом первого триггера и вторым выходом формирователя, вторым и третьим входами с прямыми и инверсными выходами первого и второго триггеров, а выходами - с входами дополнительных управляемых триггеров, которые соединены выходами с первыми входами дополнительных электронных ключей, соединенных вторыми входами с дополнительными выходами третьего формирователя импульсов, а выходами с дополнительными входами сумматора.

Т.е. в устройстве триггерные делители выполнены в виде счетчиков со сквозным переносом.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства в режиме синхронизации.

Цифровой фазометр содержит первый и второй формирователи 1, 2 и два идентичных блока 3 и 4 деления частоты со сквозным переносом, содержащие последовательно соединенные первый триггер 5 (6), второй элемент 7 (8) совпадений и второй триггер 9 (10), а также две группы по четыре элемента (11-14), (15-18) и (19-22), (23-26), совпадений в каждой соединенные с вто to и выходу элемента 11 также восемь управляем 30-37, соединенных с деления частоты со рыми выходами формирователей 1 и 2, с прямыми и инверсными выходами первого 5 (б) и второго 7(8) триггеров и со входами первых 5 (6) триггеров, которые соединены с первыми выходами формирователей 1 и 2 непосредственно (для первого триггера 5) или через четвертый элемент 27 совпадений (для первого триггера 6 во втором канале), который соединен с дополнительным триггером 28, соединенным с дополнительным элементом 29 совпадений, входы которого подключены к выходам первого 6 и второго 10 триггеров второго блока 4 деления частоты со сквозным переносом совпадений, а мых триггеров блоками 3 и 4 сквозным переносом восьми электронных ключей 38-45, соединенных с соответствующими управляемыми триггерами 30-37 и выходами третьего формирователя 46 импульсов, соединенного с генератором 47 счетных импульсов и времязадающим блоком 48, выходы электронных ключей 38-45 через сумматор 49 и третий электронный ключ 50 соединены со счетчиком 51 с дешифратором 52, выход времязадающего блока 48 соединен с вторым входом третьего электронного ключа 50.

ί

Фазометр работает следующим образом.

Входные гармонические сигналы, фазовый сдвиг между которыми необходимо измерить, поступают на формирователи 1 и 2, где преобразуются в две последовательности импульсов, соответствующих переходам сигналов через ;нуль с положительной и отрицательной производной. В блоках 3 и 4 деления частоты со сквозным переносом осу- .. ществляется деление на четыре частоты этих импульсов и формирование импульсов переноса(восемь импульсов переноса за четыре периода сигнала). Эти импульсы поступают на управляемые триггеры 30-37, где формируется восемь фазовых интервалов за четыре периода сигнала, соответствующих положительным и отрицательным нуль-переходам входных сигналов. В электронных ключах(38-45) происходит квантование этих интервалов сдвинутыми во времени квантующими последовательностями с выходов третьего формирователя 46, который соединен с генерато

SO

980017 4 ром счетных импульсов 4/ и времязадающим блоком 48, определяющим время усреднения. Пачки импульсов с выходов электронных ключей (38-45) через сумматор (элемент ИЛИ) 49 и третий электронный ключ 5θ поступают на счетчик 51 с дешифратором 52. Регистрируемое счетчиком 51 количество импульсов соответствует измеряемому фазовому сдвигу.

С помощью элементов 27, 29 совпадений и триггера 28 осуществляется синхронизация блоков 3 и 4 деления частоты со сквозным:переносом. Если фазовый интервал оказывается больше ЗТ или меньше Т, то происходит пересинхронизация блоков деления частоты со сквозным переносом путем исключения одного или двух импульсов из входной последовательности первого блока 3.

Этот процесс иллюстрируется временными диаграммами (фиг. 2). Так как здесь превышает ЗТ, то на выходе элемента 29 появляется импульс синхронизации, который сбрасывает в нуль триггер 28 и закрывает элемент 27 совпадений.

В результате следующий импульс не пройдет на вход блока 3 деления частоты со сквозным переносом и фаза его выходного сигнала сдвинется на 360°, что приведет к уменьшению фазовых интервалов до 2Т + ЗД Т. ОдноэЬи временно этот импульс установит тритгер 28 в исходное единичное состояние, открывающее элемент 27 совпадений для последующих входных импульсов.

Таким образом, импульсы из входной последовательности исключаются при нарушении режима работы устройства и для его восстановления достаточно исключить один или два импульса.

Таким образом, в предлагаемом фазометре за счет дополнительных элементов и связей не происходит потери части измерительной информации вследствие деления частоты входного сигнала, в результате чего уменьшается как низкочастотная погрешность (более чем в 20 раз), так и погрешность квантования (примерно в 2 раза) за счет увеличения числа усредняемых за время измерения фазовых интервалов.

Claims (1)

1. Изобретение относитс  к радиоизмерительной технике и может быть использовано дл  построени  широкодиапазонных цифровых фазометров. Известен цифровой фазометр, содер жащий в каждом канале последовательн соединенные формирователь и триггерделитель частоты на два, а также два управл емых триггера и электронных ключа, блок синхронизации триггеровделителей частоты на два генератор импульсов, врем задающий блок, элемент совпадений и счетчик импульсов с индикацией l. Диапазон частот, в котором обеспечиваетс  автоматическое исключение мертвых зон в данном фазометре ограничиваетс  частотой F 1/2С, где Тр - разрешающее врем  управл емого триггера. Более широкий диапазон рабочих ча тот имеет двухполупериодный цифровой фазометр с двум  триггерами-делител ми частоты в канале, содержащий в каждом канале формирователь, первый элемент совпадений и последовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений, второй триггер и третий элемент совпадений, причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров, подключенных выходами к входам первого элемента совпадений, соединенного также со вторыми выходами (|юрмировател , а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений, соединенным -с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого ({юрмировател  и выходом - с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом 3 9 первого формировател , а выходом с входом первого триггера первого ка нала, первый выход второго формировател  соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управл емых триггеров, к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор (элемент ИЛИ) и третий электронный ключ с входом счетчика с дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формировател  импульсов, соединенног с генератором счетных импульсов и врем задающим блоком, подключенным выходом к второму входу третьего электронного ключа. Наличие триггерных делителей частоты в каналах данного фазометра обеспечивает автоматическое исключение мертвых зон и расширение верхней границы частотног диапазона 2j. Однако за счет делени  частоты на чертеже возрастает свойственна  цифровым фазометрам с посто нным измери тельным временем погрешность за счет некратности времени измерени  и частоты сигнала, а также погрешность квантовани , св занна  с уменьшением числа усредн емых за врем  измерени  фазовых (временных) интервалов. Цель изобретени  - повышение точности измерени  цифровых фазометров с триггерными делител ми частоты в каналах. Эта цель достигаетс  тем, что в двухполупериодный цифровой фазометр, содержащий в каждом канале формирова тель, первый элемент совпадений и по следовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений, второй триггер и третий элемент совпадений , причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров подключенных выходами к входам первого элемента совпадений, соединенного также с вторым выходом формировател , а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений, соединенным с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный 74 триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого формировател  и выходом с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом первого формировател , а выходом с входом первого триггера первого канала, первый выход второго формировател  соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управл емых триггеров , к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор и третий электронный ключ с входом сетчика с дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формировател  импульсов, соединенного с генератором счетных импульсов и врем задающим блоком, подключенным выходом ко второму входу третьего электронного ключа, введены дополнительно шесть управл емых триггеров, шесть электронных ключей, а также две группы по три элемента совпадений в каждом канале, соединенные первыми входами соответственно с входом первого триггера и вторым выходом формировател , вторым и третьим входами с пр мыми и инверсными выходами первого и второго триггеров, а выходами - с входами дополнительных управл емых триггеров, которые соединены выходами с первыми входами дополнительных электронных ключей, соединенных вторыми входами с д полнительными выходами третьего формировател  импульсов, а выходами с дополнительными входами сумматора. Т.е в устройстве триггерные делители выполнены в виде счетчиков со сквозным переносом. На фиГо 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства в режиме синхронизации. Цифровой фазометр содержит первый и второй формирователи 1, 2 и два идентичных блока 3 и 4 делени  частоты со сквозным переносом, содержащие последовательно соединенные первый триггер 5 (6), второй элемент 7 (8) совпадений и второй триггер 9 (10), а также две группы по четыре элемента (П-1М, (15-18) и (19-22),(23-26), совпадений в каждой соединенные с вторыми выходами формирователей 1 и 2, пр мыми и инверсными выходами первог 5 (6/ и второго 7(8 триггеров и со входами первых 5 (6) триггеров, кото рые соединены с первыми выходами фор мирователей 1 и 2 непосредственно (дл  первого триггера 5) или через четвертый элемент 27 совпадений (дл  первого триггера 6 во втором канале) который соединен с дополнительным триггером 28, соединенным с дополнительным элементом 29 совпадений, вхо ды которого подключены к выходам пер вого 6 и второго 10 триггеров второго блока k делени  частоты со сквозным переносом и выходу элемента 11 совпадений, а также восемь управл емых триггеров 30-37, соединенных с блоками 3 и 4 делени  частоты со сквозным переносом восьми электронных ключей , соединенных с соответствующими управл емыми триггера ми 30-37 и выходами третьего формиро вател  46 импульсов, соединенного с генератором 47 счетных импульсов и врем задающим блоком 48, выходы элек ронных ключей 38-45 через сумматор 4 и третий электронный ключ 50 соединены со счетчиком 51 с дешифратором 52, выход врем задающего блока 48 соединен с вторым входом третьего электронного ключа 50. Фазометр работает следующим образом . Входные гармонические сигналы, фа зовый сдвиг между которыми необходимо измерить, поступают на формирователи 1 и 2, где преобразуютс  в две последовательности импульсов, соответствующих переходам сигналов через |нуль с положительной и отрицательной производной. В блоках 3 и 4 делени  частоты со сквозным переносом осу- .. ществл етс  деление на четыре частоты этих импульсов и формирование импульсов переноса(восемь импульсов переноса за четыре периода сигнала). рти импульсы поступают на управл емые триггеры 30-37, где формируетс  восемь фазовых интервалов за четыре периода сигнала, соответствующих положительным и отрицательным нуль-переходам входных сигналов. В электронных ключах(38-45) происходит квантование этих интервалов сдвинутыми во времени квантующими последовательност ми с выходов третьего формировател  46, который соединен с генератором счетных импульсов 47 и врем задающим блоком 48, определ ющим врем  усреднени . Пачки импульсов с выходов электронных ключей (38-45) через сумматор (элемент ИЛИ) 49 и третий электронный ключ 50 поступают на счетчик 51 с дешифратором 52. Регистрируемое счетчиком 51 количество импульсов соответствует измер емому фазовому сдвигу. С помощью элементов 27, 29 совпадений и триггера 28 осуществл етс  синхронизаци  блоков 3 и 4 делени  частоты со сквозным:переносом. Если фазовый интервал оказываетс  больше ЗТ или меньше Т, то происходит пересинхронизаци  блоков делени  частоты со сквозным переносом путем исключени  одного или двух импульсов из входной последовательности первого блока 3. Этот процесс иллюстрируетс  временными диаграммами (фиг. 2). Так как t здесь превышает ЗТ, то на выходе элемента 29 по вл етс  импульс синхронизации, который сбрасывает в нуль триггер 28 и закрывает элемент 27 совпадений. В результате следующий импульс не пройдет на вход блока 3 делени  частоты со сквозным переносом и фаза его выходного сигнала сдвинетс  на ЗбО, что приведет к уменьшению фазовых интервалов до 2Т + Т. Одновременно этот импульс установит триггер 28 в исходное единичное состо ние , открывающее элемент 27 совпадений дл  последующих входных импульсов . Таким образом, импульсы из входной последовательности исключаютс  при нарушении режима работы устройства и дл  его восстановлени  достаточно исключить один или два импульса. Таким образом, в предлагаемом фазометре за счет дополнительных элементов и св зей не происходит потери части измерительной информации вследствие делени  частоты входного сигнала , в результате чего уменьшаетс  как низкочастотна  погрешность (более чем в 20 раз), так и погрешность квантовани  (примерно в 2 раза) за счет увеличени  числа усредн емых за врем  измерени  фазовых интервалов. Формула изобретени  Двухполупериодный цифровой фазометр , содержащий в каждом канале формирователь , первый элемент совпадений и последовательно соединенные первый триггер, второй элемент совпадений , второй триггери третий элемент совпадений, причем вторые входы второго и третьего элементов совпадений соединены с входами соответствующих триггеров, подключенных выходами к входам первого элемента совпадений , соединенного также с вторым выходом формировател , а выходы триггеров второго канала соединены также с дополнительным элементом совпадений , соединенным с выходом третьего элемента совпадений первого канала, к выходу дополнительного элемента совпадений подключен дополнительный триггер, соединенный вторым входом с первым выходом первого формировател  и выходом с входом четвертого элемента совпадений, соединенного входом с первым выходом первого формировател  , а выходом с входом первого триггера первого канала, первый выход второго формировател  соединен с входом соответствующего ему первого триггера второго канала, выходы первого и третьего элементов совпадений обоих каналов подключены к входам первого и второго управл емых триггеров к выходам которых подключены соответствующие электронные ключи, соединенные через сумматор и третий электронный ключ с входом сетчика с

   дешифратором, а вторыми входами с соответствующими выходами третьего формировател  импульсов, соединенного с генератором счетных импульсов и врем задающим блоком, подключенным выходом к второму входу третьего электронного ключа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , в него вве|дены шесть дополнительных управл е1мых триггеров, шесть дополнительных электронных ключей, а также две груп|пы по три элемента совпадений в каждом канале, соединенные первыми входами соответственно с входом первого триггера и вторым выходом формировател , вторыми и третьими входами с пр мыми и инверсными выходами первого и второго триггеров, а выходами с входами дополнительных управл юемых триггеров, которые соединены выходами с первыми входами дополнительны электрюнных ключей, соединеннных вторыми входами с дополнительными выходами третьего формировател  импульсов , а выходами с дополнительным входами сумматора.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе i 1. Авторское свидетельство СССР № 257616, кл. G 01 R 25/0, 19692 . Авторское свидетельство СССР № 40282, кл. G 01 R 25/08, 1972.