Фазометр

 

< р, 1

О П--И С "A - Н-И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцкалмсткческик

Республнк (it> 765750

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 10.10.78 (21) 2672755/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (53)М. Кд.

G 01 Я 2500

Риударстееииый комитет

СССР аа делам изобретений и аткрытий (53) У@К 621.317, .77 (088.8) Опубликовано 23.09.80. Бюллетень М 35

Дата опубликования описания 23.09,80

А. Д. Выхованец, Н. П. Зимин, И. А. Зубач, Ю. А. Скрипник, А, И. Шапиро и А. Ф, Яненко (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ФАЗОМ ЕТР

Изобретение относится к фаэоиэмерительной технике и может быть использовано для создания прецизионного автоматического цифрового фазометра широкого диапазона частот.

Известен низкочастотный фазометр с преоб5 раэованием входной частоты, содержащее в каждом иэ каналов последовательно соединенные входные устройства, балансные смесителя, фильтры нижних частот, формирователи коротких импульсов, подключенные к схеме совпадения, общий перестраиваемый гетеродин, охваченный системой ФАПЧ и опорный делитель (1).

Недостатком известного фаэометра является ограниченность частотного рабочего диапазона и наличие погрешности за счет аддитивной составляющей.

Известен также фаэометр, содержащий в каждом иэ каналов последовательно соединенные входные устройства, смесителя, фильтры нижних частот, формирователи коротких импульсов, триггеры, подключенные к схеме совпадения, общий перестраиваемый гетеродин, охваченный системой ФАПЧ, и опорный кварцевый генератор, подсоединенный к схеме совпадения и через опорный делитель к системе

ФАПЧ, кроме того, фаэометр содержит счетчик импульсов, дешифратор и индикатор (2).

Недостатком известного фазометра является ограниченность диапазона рабочих частот, наличие погрешности эа счет аддитивной составляющей, отсутствие автоматизации переноса фазовых соотношений на промежуточную частоту в рабочем диапазоне и отсутствие автоматической коррекции ацднтнвной погрешности.

Диапазон рабочих частот в известном фаэометре составляет 500 Гц — 200 кГц. Расшире ние диапазона частот болыпе указанных пределов приводит к тому, что в полосу пропускания полосовых фильтров попадают комбинационные составляющие и гармоники сигнала, значительно увеличивающие погрешность измерения и ограничивающие использование фаэометра в более широком диапазоне частот. Перенос фазовых соотношений на промежуточную частоту в . известных фазометрах осуществляется ручной перестройкой частоты гетеродина под частоту

3 7657 входного сигнала до выполнения требования

f = fL — fO. пч»

Операция калибровки и измерения фазового сдвига осуществляются также вручную. Ручное выполнение этих операций приводит к возникновению аддитивной погрешности.

Бель изобретения — расширить диапазон рабочих частот и повысить;точность измерения

Это достигается тем, что известный фазометр, содержащий в каждом из каналов последовательно соединенные входные формирователи, смесители, фильтры нижних частот, формирователи коротких импульсов, триггеры, под1 !. ключенные к элементу совпадения, выход которого соединен с последовательно включенными

15 реверсивным счетчиком импульсов, дешифратором и индикатором, а также соединенные между собой кварцевый генератор и делитель опорной частоты, снабжен умножнтелем частоты в

m раз, m-фазным фазорасщепителем, m-позици20 онным коммутатором, дополнительным дешифратором и управляющим счетчиком, причем, вход первого канала через умножитель частоты в m раз подключен к m-фазному фазорасщепителю, выходные фазы которого подключены к сигнальным входам m-позиционного коммутатора, управляющие входы которого через дополнительный дешифратор и управляющий счетчик соединены с делителем опорной частоты, а выход указанного коммутатора подсоединен к ге30 теродинным входам смесителей, снабжен также, первым ключом, включенным между входными формирователями, и вторым ключом,. включенным на входе второго канала, триггером управления, прямой выход которого соединен с пер35 вым ключом и управляющим входом "вычитание" реверсивного счетчика импульсов, а инверсный выход — co вторым ключом и входом

"сложение" реверсивного счетчика импульсов, и блоком управления, соединенным по входу с триггером управления, a,ïî выходу — с ре40 версивным счетчиком импульсов. Блок управления состоит из счетчика импульсов йизкой, частоты, элемента задержки, трех логических элементов, формирователя импульсов индикации и формирователя импульса сброса, причем

45 триггер второго канала фазометра через первый логический элемент соединен со счетчиком импульсов низкой частоты, выход которого связан с импульсным входом второго логического элемента и через элемент задержки — с импуль50 сным входом третьего логического элемента, выход которого подключен к триггеру управления, а потенциальные входы первого и третьего логических элементов, элемагта совпадения, дешифратора и формирователя импульсов сбро55 са соединены через формирователь импульса индикации с выходом второго логического элемента, потенциальный вход которого связан с

50 4 прямым выходом триггера управления, при . этом выход формирователя импульса сброса подключен ко входу "сброс" реверсивного счетчика импульсов.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого фазометра.

Он содержит триггер управления 1, ключи

2 и.3, входные формирователи 4 и 5, умножитель 6 в m раз, m-фазный;расщепитель 7, m-позиционный коммутатор 8, дополнительный дешифратор 9, управляющий счетчик 10, смесители 11 и 12, фильтры 13 и 14 нижних частот, кварцевый генератор 15, опорный делитель 16, формирователи 17 и 18 коротких импульсов, триггеры 19 и 20, элемент совпадения 21, реверсивный счетчик импульсов 22, дешифратор

23, индикатор 24, блок управления 25, состоящий иэ формирователя 26 импульса сброса, формирователя 27 импульса индикации, первого логического элемента 28, второго логического элемента 29, счетчика 30 импульсов низкой частоты, элемента задержки 31 и третьего логического элемента 32.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение входной частоты 1 поступает через входной формирователь 4 на вход смесителя 11, а через ключ 3 и входной формирователь 5 на вход смесителя 12. На вторые входы смесителей 11 и 12 подается напряжение сигнала, смещенное по частоте на значение промежуточной частоты f< + 1„„. Для формиропч( вания этого напряжения сигйал опорного канала 1 через широкополосный умножитель 6 в

m раз, например, импульсного типа, поступает на m-фазный расщепитель 7, На выходе m-фазного расщепителя 7 формируется m напряжений частотой f фазы которых смещены от 0

С к до 2я дискретными ступенями 2 щ . Полученные напряжения с помощью m-позиционного коммутатора 8 поочередно подключаются к гетеродинным входам смесителей 11, 12.

Управляющий счетчик 10 и дополнительный дешифратор 9 обеспечивают последовательное от 1 до m срабатывание m-позиционного коммутатора 8. Частота срабатывания коммутатора

8 тп „выбирается равной пер ви и

Частоты fnu< при, например, п = 4 выбирается равной 2,7 (7) ° 10 Гц, где р = 1, 2, 3, ..., а

f>< соответственно равной il,1 (1) ° 10 Гц, где k = 1, 2, 3, ... Последовательное от 0 до

2» дискретное изменение фазы колебания на выходе m-позиционного коммутатора 8 приводит к смещению частоты его выходного сигнала до значения .1

tl6

KohL, вь!х с 1т1 с пч1

Напряжение полученной частоты подается на гетеродинные входы смесителей 11, 12, на вы7657

5 ходе которых фильтрами 13, 14 выделяется напряжение промежуточной частоты f

Через формирователи 17, 18 коротких импульсов и триггеры 19, 20 это напряжение попускает на элемент совпадения 21, осущест вляющий формирование временного интервала, пропорционального сумме измеряемого фазового сдвига р„и фазовых набегов, вносимых каналами фазометра у, р . а се х

10 и его кодирование частотой кварцевого генератора 15, равной, например, f = 1 ° 10 мГц, .кьт ,гдеп=0,1,2,...

С выхода элемента совпадения 21 пачки импульсов длительностью

Параллельно с выхода триггера 20 импульсы низкой частоты подаются через первый логичес- 20 кий элемент 28 на счетчик 30 импульсов блока управления 25. При поступлении 10 импульсов (г = О, 1, 2... — натуральный ряд чисел, определяющий величину усреднения измеряемого фазового сдвига) на выходе счетчика 30 форми- 25 руется перепад напряжения, проходящий через элемент задержки 31 и открытый третий логический элемент 32, на вход триггера управления 1. Импульс с выхода логического элемента 32 сбрасывает также счетчик 30 в нулевое 30 положение. Триггер управления 1 размыкает ключ 3, замыкает ключ 2, устанавливает реверсивный счетчик 22 в режим вычитания и открывает второй логический элемент 29.

Реверсивным счетчиком 22 осуществляется подсчет пачек импульсов, длительность которых пропорциональна фазовым набегам в каналах фаэометра и асс Р1 Ф2

В реверсивном счетчике 22 за время под- 40 счета 10 импульсов низкой частоты счетчиком

30 блока управления 25 записывается значение измеряемого фазового сдвига чсс — co= х

1 Н «р

По окончании 10/ импульсов счетчик 30 бло-4з ка управления 25 формирует перепад напряжения, запускающий через логический элемент 29 формирователь 27 импульса времени индикации. Импульс времени индикации закрывает элемент совпадения 21, логический элемент 28, Ю логический элемент 32 и открывает дешифра. тор 23. Элемент задержки 31 введен для задержки перепада напряжения на время, достаточное для уверенного закрытия логического элемента

32 импульсом формирователя 27.-, 55

Значение измеряемого фазового сдвига через открытый дешифратор 23 переписывается на индикатор 24. Время индикации определяется

50 6 длительностью импульса формирователя 27.

Задний фронт импульса индикации запускает формирователь 26 импульса сброса, который устанавливает реверсивный счетчик 22 в нулевое состояние. По окончании импульса индикации логический элемент 32 открывается и триггер управления 1 размыкает ключ 2 и замыка. ет ключ 3. Процесс измерения у повторяется аналогично описанному.

Предлагаемый фазометр обеспечивает работу в диапазоне частот, определяемом быстродействием триггеров m-фазного расщепителя 7, развязкой закрытых ключей m-позиционного коммутатора 8 и составляет от десятков Герц до десятков мегаГерц.

Исключение аддитивной составляющей погреш» кости на 0,1 — 0,2 улучшает основную погрешность фазометра.

Полная автоматизация процесса измерения позволяет использовать фазометр в производствепных и лабораторных условиях как автономно, так и в составе автоматизированных систем с обработкой информации электронновычислительной техники.

Формула изобретения

l. Фазометр, содержащий в каждом из каналов последовательно соединенные входные формирователи, смесителн, фильтры нижних частот, формирователи коротких импульсов, триггеры, подключенные к элементу совпадения, выход которого соединен с последовательно включенными реверсивным счетчиком импульсов, дсшнфратором и индикатором, а также соединенные между собой кварцевый генератор и делитель опорной частоты, о т л ич а ю шийся тем, что с целью расширения диапазона рабочих частот и повышения точности измерения, он снабжен умножителем частоты в m раз, m-фазным фазорасщепителем, m-позиционным коммутатором, дополнительным дешифратором и управляющим счетчиком, при-. чем вход первого канала через умножитель частоты в m раз подключен к m-фазному фазорасщепителю, выходные фазы которого подключены к сигнальным входам m-позиционного коммутатора, управляющие входы которого через дополнительный дешифратор и управляющий счетчик соединены с делителем опорной частоты, а выход указанного коммутатора подсоединен к гетеродинным входам смесителей, он снабжен также первым ключом, включенным между входными формирователями, и вторым ключом, включенным на входе второго канала, триггером управления, прямой выход которого соединен с первым ключом и управляющим входом "вычитание" реверсивного

Составитель А. Старостина

Техред М. Рейвес

Редактор О. Степина

Корректор С. Шекмар

Заказ 6502/43 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 . 7657 счетчика импульсов, а инверсный выход — со вторым ключом и входом "сложение" реверсивного счетчика импульсов, и блоком управления, соединенным по входу с триггером управления, а по выходу — с реверсивным счетчиком импульсов.

2. Фаэометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что блок управлении состоит из счетчика импульсов низкой частоты, элемента задержки, трех логических элементов, формирователя импульсов индикации и формирователя а импульса сброса, причем триттер второго канала фаэометра через первый логический элемент соединен со счетчиком импульсов низкой частоты, выход которого связан с импульсным входом второго логического элемента и через элемент задержки с импульсным входом треть50 8 его логического элемента, выход которого подключен к триггеру управления, а потенциальные входы первого и третьего логических элементов, элемента совпадения, дешифратора и формирователя импульса сброса соединены через формирователь импульса индикации с выходом второго логического элемента, потенциальный вход которого связан с прямым выходом триггера управления, при этом выход формирователя импульса сброса подключен ко входу

"сброс" реверсивного счетчика импульсов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР N 370542, кл. G 01 R 25/00, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР N 447639, кл, G 01 R 25/00, 1973.