Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала

Союз Советских

Сециалистическик

Республик

408

ОПИСА

ИЗОБРЕТЕ

К АВТОРСКОМУ СВИД (61) Дополнительмое к авт. сви (22) Заявлено 180777 (21) 25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 05.10.7 9.6ю

Дата опубликования опис

25/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий

21. 317. 77

088.8) (72) Автор изобретения

Е.С.Бураков (71) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) ЦИФРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПТИМИ1ЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ФАЗЫ СИГНАЛА

Настоящее изобретение относится к области измерительной техники, а именно фаэометрии, и может быть использовано для построения фазоанализирующей аппаратуры, Известно устройство для оптимального измерения. фазы сигнала содержащее скесители, подстраиваемый генератор, систему ФАПУ., систему

ФАПЧ, фазовые детекторы, фазовращатель 30 фазового сдвига, блоки деления и преобразователь (1 J.

Однако известное техническое решение является аналоговым измерительным устройством, непозволяющим дрстичь высокой точности измерений из-за сложности создания идеальных гармонических перемножителей, генератора. копии сигнала 90 фазовращателя, низкой точности выполнения вычислительных операций.

Также известно цифровое устройство для .оптимального измерения фазы . сигнала, которое выбрано в качестве прототипа. Это устройство содержит преобразователь напряжения в цифро. вой код, вход которого подключен к выходу полосового фильтра, а выход соединен с двумя входами множительного устройства, причем с одним входом непосредственно, а с другим через линию задержки, генератор дискретных аргументов, тригонометрический преобразователь МП4Р тригонометрический преобразователь cos p генератор дискретных амплитуд.

Выход генератора дискретных аргументов соединен со входом тригонометрических преобразователей

Ь1П4 И CnSЦ р ВЫХОЦЫ КОТОРЫХ ПОД ключены к третьему и четвертому входам множительного устройства, причем тригонометрический преобра15 э ов атель sin р подключен не посредственно, а тригонометрический преобразователь cosa через линию задержки. Выход генератора дискретных амплитуд соединен с пятым входом множительного устройства. Выход множительного устройства подключен к последовательно соединенным накапливающему сумматору, определителю отношения, тригонометрическому преобразователю acct (21, Однако известное устройство имеет тот недостаток, что из-за динамической ошибки преобразователя напряжения в цифровой код, включенного на входе устройства, а также малого

30 его динамического диапазона, с уве690408 личением частоты входного сигнала и при изменении его уроння резко уменьшается точность измерений.

Целью настоящего изобретения является расширение частотного диапаэона и повышение надежности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, содержащее полосовой фильтр, генератор дискретных аргументов, соединенный с тригонометрическими преобраэователями ь!и и co@, которые в свою очередь подсоединены к множительному устройству, один непосредственно, а второй через линию задержки, и тригонометрический преобразователь are+, снабжено цифровым вольтметром двойного интегрирования, вход которого соединен с выходом множительного устройства, а выход с тригонометрическим преобразователем arctic, причем сигнальный вход множительного устройства подключен к выходу полосового фильтра.

Сущность настоящего изобретения поясняется прилагаемым чертежом, !!а котором изображена структурная схема .цифрового устройстна для оптимального измерения фазы сигнала.

Устройство содержит полосовой ЗО фильтр 1, множительное устройство 2, генератор 3 дискретных аргументов, тригонометрический преобразователь

4 sin H pH oHoMeTpH o H npeo6разователь 5 cos, линия эадерж- 35 ки 6, цифровой вольтметр 7 двойного интегрирования, тригонометрический преобразователь 8 a!ctQ .

Измеряемый сигнал поступает на вход полосового фильтра 1, проиэно- щ дящего выбор необходимого частотного диапазона; выходной сигнал S (t) полосового фильтра 1 подается на сигнальный вход множительного ус ройства 2, представляющего собой, например, цифроуправляемый аттенюатор.

Генератор 3 дискретных аргументов вырабатывает последовательность импульсов с интервалом следования at „ которые поступают на входы тригонометрических преобразователей 4 и 5„

Тригонометрический преобразователь

4 в1п ср вырабатывает цифровой код

9>, соответствующий значению функции мьь(ьй где Т вЂ” период исслеТ немого сигнала. Тригонометрический п) еобразователь 5 сов(р вырабатывает цифровой код С3, соответствующий значению функции сон(ф ая > yt) который поступает на линию 6 задержки, представляющую собой сдвиговой ре- бО гистр, где осуществляются задержки на время - . Выходные коды Ы

bt и Ci с выходов тригонометрического преобразователя 4 Ыпць и линии 6 задержки поступают иа соответству- Я ющие входы множительного устройства 2, н котором происходит поочередное умножение измеряемого эначения на числа > и С! н течение интервалов времени равных ь1 . Выходной сигнал множительного устройства

2 в течение времени г поступает на вход цифрового вольтметра 7 двойного интегрирования, причем н течение первой полонины интервала времени сигнал поступает на зарядный вход интегратора, а второй полорикы — на разрядный вход. Таким образом в течение времени интег2 ратор цифрового вольтметра 7 ляойного интегрирования заряжался напря27 жением(1в5(() ЕЫп (= д1 ) и в те-! !в!

Т чение времени г разряжался напряжением U =5(t) . соЬ . л1) . По ис Ж .

3 течении. времени ч; интегратор разряжается до нуля напряжением u>=S(t)! ! вfcos(+i t). Иэ условия равенства зарядов при перезарядке конденсатора интегратора следует:

Т ь ! 5(1) p адьо(2— " ь а1) d t = 5 t х ; cog(2< (ьь t ) д т

О ь! Т ь Т

ИЛИ t ЭЬ П Р„= „СОЭ ЬЬЬ„

Если время Ч". фиксировано, то эа время „ . счетчик числа квантующих импульсов цифрового вольтметра

7 двойного интегрирования подсчитает число импульсов: ы Чьв (4 в в. в сааьр, ь! +w я > где М и — номинальное значение, выбираемое в зависимости от системы счисления тригонометрического преобразователя 8аь сЩ . Код числа К с выхода цифрового вольтметра 7 двойного интегрирования поступает на вход тригонометрического преобразователя сьь с Я, на выходе которого снимается результат измерения фазы с(» „

По сравнению с прототипом, и цифровой код преобразуется не мгновенное значение выборки сигнала, а интегральное значение произведения измеряемого сигнала на цифроной код копии . Поэтому требование к быстродействию преобразования измеряемого напряжения н цифровой код снижается н число раэ, равное отношению времени измерения к нремени, допустимому в прототипе на преобра-. зование мгновенной выборки н числовой эквивалент. В большинстве практических эацач это отношение составляет 10 -10" раз. Точность интегрирующих преобразователей на нес690408

Составитель Л.Старостина

Техред g. Бабурка Корректор A.Ãðèöåíêî

Редактор Д.Мепуришвили

Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытиЯ

113035, ° Москва, Ж-35, РаУшскаЯ наб., д.4/5

Заказ 5956/42

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная,4 колько порядков выл быстродействующих преобразователей мгновенных значений. Кроме того, динамический диапазон интегрирующих преобразователей (цифровых вольтметров двойного интегрирования) простирается от долей милливольта до сотен вольт при минимальной ступени квантования 100 нановольт, в то время как ступень квантования быстродействующнх преобразователей напряжений в цифровой код составляет 1-3 милливольта. Наконец следует заметить, что преобразователи напряжения в циФровой код интегрирующего типа могут выполнить одновременно некоторые вычислительные операции, например деление, что является немаловажным обстоятельством при создании малогабаритной, надежной, недорогостоящей аппаратуры.

Предлагаемое изобретение может быть использовано при построении цифровых оптимальных фазометров, преци- . зионных фазометров для измерения сильно искаженных сигналов.

Формула изобретения

Цифровое устройство для оптимального измерения фазы сигнала, содержащее полосовой фильтр, генератор дискретных аргументов, соединенный с тригонометрическими преобразователями в оч и cost/, которые в свою очередь подсоединены к множительному устройству, один непосредственно, а второй через линию задержки, и тригонометрический преобразователь

or et.g, отличающееся тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повьамвния надежности работы, устройство снабжено цифровым вольтметром двойного интегрированан н я, вход которого соединен с выходом множительного уст15 ройства, а выход - с тригонометрическим преобразователем агсСЯ, причем сигнальный вход множительного устройства подключен к.выходу полосового фильтра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 459741, кл. C 01 R 25/00, 1972.

25 2. Авторское свидетельство СССР

412565, кл.(01 R 25/08, 1972 (прототип).