Цифровой фазометр

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах различного назначения. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного диапазона цифрового фазометра за счет вспомогательного преобразования младших разрядов кода в фазовый сдвиг путем суммирования взвешенных квадратурных напряжений. Цифровой фазометр содержит системы фазовой автоподстройки опорного и информационного сигналов, включающие замкнутые в кольцо суммирующие усилители 1, 2, фазовые детекторы 5, 6, фильтры 7. 8, преобразователи 9, 10 напряжения в частоту , реверсивные счетчики 11, 12, цифровые сумматоры 13 - 15, генератор 16 импульсов, делитель 17 частоты и цифроаналоговые преобразователи 18, 19. 1 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю 6 01 R 25/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4760426/21 (22) 20,11.89 (46) 07.04.92. БюлЛФ13 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (72) В.Д.Аксененко (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 594464, кл. G 01 R 25/00, 1976.

Авторское свидетельство СССР

N 646269, кл. G 01 R 25/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР

N 1323980, кл. G 01 R 25/08, 1986. (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в

ll

U on

„„5U „„1 725155 А1 радиотехнических устройствах различного назначения. Цель изобретения — повышение точности и расширение частотного диапазона цифрового фазометра за счет вспомогательного преобразования младших разрядов кода в фазовый сдвиг путем суммирования взвешенных квадратурных напряжений. Цифровой фазометр содержит системы фазовой автоподстройки опорного и информационного сигналов, включающие замкнутые в кольцо суммирующие усилители 1, 2, фазовые детекторы 5, 6, фильтры 7, 8, преобразователи 9, 10 напряжения в частоту, реверсивные счетчики 11, 12, цифровые сумматоры 13 — 15, генератор 16 импульсов, делитель 17 частоты и цифроаналоговые преобразователи 18, 19. 1 ил.

1725155

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в радиотехнических устройствах и системах различного назначения.

Известны фазометры, содержащие генератор импульсов, делитель частоты, реверсивный счетчик, два фазовых детектора.

Известен также цифровой фазометр, содержащий два фазовых детектора, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные первые и вторые фильтры и преобразователи напряжения в частоту связаны с входами соответственно первого и второго реверсивных счетчиков, генератор импульсов, выход которого через делитель частоты присоединен к первому входу первого цифрового сумматора, к второму входу которого подключен первый выход первого реверсивного счетчика, первый выход первого реверсивного счетчика, первый выход первого цифрового сумматора соединен с первым входом первого фазового детектора, а второй выход подключен к первому входу второго цифрового сумматора, первый выход которого соединен с первым входом второго фазового детектора, а выход второго реверсивного счетчика является выходом фазометра.

Известный фазометр имеет повышенную точность, которая однако резко снижается при увеличении частоты сигналов в результате недостаточной разрешающей способности.

Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного диапазона цифрового фазометра.

На чертеже представлена блок-схема фазометра.

Цифровой фазометр содержит суммирующие усилители 1 и 2, к одним входам которых.присоединены входы 3 и 4 фазометра.

Фазовые детекторы 5 и 6 (с косинусоидальной характеристикой преобразования), фильтры 7 и 8, преобразователи 9 и 10 напряжения в частоту, (п+ I)-разрядные реверсивные счетчики 11 и 12, и-разрядные цифровые сумматоры 13 и 14, (и + 1)-разрядный цифровой сумматор 15, генератор 16 импульсов, и-разрядный делитель 17 частоты, t-разрядные цифро-аналоговые преобразователи 18 и 19, выход счетчика 12 является выходом 20 фазометра.

Цифровой фазометр работает следующим образом.

Сигналы Upp, U, разность фаз которых необходимо измерить, подаются на входы 3 и 4 фазометра и через усилители 1 и 2, где к ним добавляются вспомогательные сигналы

h0>s, ЛОщ, формируемые преобразовате5

55 лями 18 и 19, передаются на первые входы фазовых детекторов 5 и 6. Фазы сформированных в усилителях 1 и 2 сигналов Upp u

Ои сравниваются в детекторах 1 и 2 с фаза!

1 ми сигналов обратной связи Ооп, U, посту1 I пающих с выходов старших разрядов сумматоров 13 и 14. Фазовые детекторы 5 и

6 преобразуют разность фаз поступающих на их входы сигналов в напряжения, которыми через фильтры 7 и 8 управляются преобразователи 9 и 10. Импульсы, вырабатываемые преобразователями 9 и 10, изменяют коды счетчиков 11 и 12 и, следовательно, фазы сигналов обратной связи

Ооп, Ои, формируемых в сумматорах 13 и

1 I

14. Сигнал U p!! формируется на выходе

1 старшего разряда сумматора 13 путем сложения кода старших и разрядов счетчика 11 с кодом, формируемым в делителе 17 при подсчете импульсов генератора 16. Сигнал

U формируется на выходе старшего разряда сумматора 14 путем сложения и-разрядного кода сумматора 13 с кодом старших и разрядов счетчика 12, поступающим на вход сумматора 14 через сумматор 15. Коды младших 1 разрядов счетчика 11 и сумматора 20 подаются соответственно на цифроаналоговые преобразователи 18 и 19, управляя амплитудами вспомогательных сигналов Л01а, Л 0>g путем изменения коэффициентов передачи сигналов обратной связи Upp Ug

1, I, Блоки 1,5,7,9, 11, 13 и 16 — 18 образуют систему фазовой автоподстройки опорного сигнала; блоки 2, 6, 8, 10, 12, 14, 15 и 19— систему фазовой автоподстройки информационного сигнала.

Г!ри частоте F сигнала Uo, равной f/2", где f — частота импульсов генератора 16, после подачи сигнала Up на вход 3 фазометра происходит переходной процесс, т.е. выработка преобразователем 9 некоторого количества импульсов, которые при подсчете в счетчике 11 формируют в нем п-разрядный код N, соответствующий с точностью до единицы с11 младшего из разрядов (ц1 = 2 ж/2 = 2 л — ) фазовому сдвигу сигнала Ооп и

f относительно кода делителя 17 (или сигнала на выходе его старшего разряда). В установившемся после этого состоянии s результате дискретного характера осуществляемого в сумматоре 13 преобразования код — фаза сигнал обратной связи Up> либо отстает

I (при коде N), либо опережает (при коде N +

1) положение, квадратурное к сигналу Up<, при этом напряжение на выходе фазового детектора 5 либо меньше (при коде N), либо больше (при коде N+1) нуля. Под действием этого напряжения преобразователь 9 выра1725155

На входы сумматоров 14 и 15 поступают непосредственно и через сумматор 13 коды делителя 17 и счетчика 11, соответствующие величинам f/2" и p(t) + уЪ, т.е. в систему фазовой автоподстройки информационного сигнала вводится код полной фазы опорного сигнала О«. Информационный сигнал Ои

= UM.з1п(2лГ Ft +Л р +pp, ) передается через усилитель 2 и сравнивается по фазе в детекторе 6 с сигналом обратной связи U, фаза которого соответствует сумме кодов счетчиков 11, 12 и делителя 17, т.е. сумме полной фазы опорного сигнала и фазового сдвига Ьу, фиксируемого в счетчике 12.

Система фазовой автоподстройки информационного сигнала работает аналогично сис40

55 батывает импульсы, изменяющие код младших1 разрядов и, следовательно, амплитуду вспомогательного сигнала Л О1э, квадратурного к сигналу Ооп, так, что при добавлении сигнала ЬО к сигналу Upp 5 суммарный сигнал Ооп на выходе усилителя 1 становится квадратурным по отношению к сигналу обратной связи О«. При этом напряжение на выходе фазового детектора

5 становится равным нулю, а (n+ 1)-разряд- 10 ный код счетчика 11 соответствует с точностью до единицы младшего из (n + 1) разрядов фазовому сдвигу сигнала U«относительно кода делителя 17 (или сигнала на выходе его старшего разряда). 15

В общем случае частота F сигнала О« отличается от частоты f/2". Сигнал Up c частотой F

Upq=U .slA(2x Ft+ pp ) воспринимается системой фазовой ав- 20 топодстройки как сигнал 2

Upp = UM ç1ï(2ë (— )t+ p(l) pQ )

2п с частотой f/2" и изменяющейся во времени

25 фазой р (t)+ pp,где rp(t) =2л(Р )t.

2п

Система фазовой автоподстройки отслеживает изменение фазы сигнала Ооп, вырабатывая в преобразователе 9 импульсы с частотой 30 и+!

2 (F - — ). Импульсы преобразователя

2п

9 добавляются в сумматоре 13 к импульсам генератора 16, в результате чего частота сигнала О«на выходе старшего разряда 35

I сумматора 13 равна частоте сигнала Ооп, а код счетчика 11 соответствует р (t)+ p. теме автоподстройки опорного сигнала и непрерывно отслеживает изменение Лф

Точное согласование системы осуществляется путем фазового сдвига сигнала U в усилителе 2 при добавлении к нему вспомогательного сигнала ЛUtg,амплитуда которого в результате .взвешивания в преобразователе 19 соответствует состоянию1 младших разрядов кода сумматора 15.

Вывод кода Ьу иэ счетчика 12 на выход

20 фаэометра допускается в любой момент, кроме времени изменения состояния счетчика после прихода импульса из преобразователя 10.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий два фазовых детектора, выходы которых через соответствующие последовательно соединенные фильтры и преобразователи напряжения в частоту соединены соответственно с входами первого и второго реверсивных счетчиков, генератор импульсов, выход которого через делитель частоты присоединен к первому входу первого цифрового сумматора, к второму входу которого подключен первый выход первого реверсивного счетчика, первые выходы первого и второго цифровых сумматоров соединены соответственно с первыми входами первого и второго фазовых детекторов, а второй выход первого цифрового сумматора соединен с первым входом второго цифрового сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного диапазона, в него введены третий цифровой сумматор, два суммирующих усилителя и два цифроаналоговых преобразователя, первые входы которых соединены соответственно с первыми выходами первого и второго цифровых сумматоров, а вторые входы — соответственно с вторым выходом первого реверсивного счетчика и первым выходом третьего цифрового сумматора, а, выходы через соответствующие суммирующие усилители, вторые входы которых соединены с соответствующими входами фазометра, подключены соответственно к вторым входам первого и второго фазовых детекторов, первый и второй входы третьего цифрового сумматора соединены соответственно с выходом второго и вторым выходом первого реверсивных счетчиков, а его второй выход подключен к второму входу второго цифрового сумматора.