Цифровой фазометр

 

:;;- 44 М сзА

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1767664 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 16.1078 (21) 2674649/18-21 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 300980. Бюллетень N9 36

Дата опубликования описания 300980 (5.1)М. Кл 3

G 01 Я 25/08

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 317..77(088.8) (72) Авторы изобретения

С.П. Панько и М.К. Чмых

Красноярский политехнический институт (71) Заявитель (54) ЦИФРОВОЙ ФАЗОМЕТР

25

Изобретение относится к электрорадиоизмерениям и может быть использовано при разработке цифровых фазометров повышенных метрологических характеристик.

Известен фазометр, реализующий алгоритм оптимального фазоизмерения, основанный на разложении входного сигнала в ряд Фурье по тригонометрическим базисным функциям (1).

В таком фазометре влияние высших гармоник исключается, однако погрешность измерения остается высокой.

Известен также фаэометр, содержащий стробоскопический преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, два перемножителя, два сумматора с накопителями, постоянное запоминающее устройство, устройство вычисления функции àrctg х/у,. синхронизатор и формирующее устройство )2) Недостатком фаз ометра является большое время измерения. Это обусловлено тем; что усреднению подвергаются величины, прошедшие этап весовой обработки (в данном случае - умножение на s пюви coswt,где Ю частота первой гармоники) .

Вычисление синусной составляющей в прототипе производится по алгоритму

m7 х=ь Ъ (а) эпыдт., о(i сп, где уп — количество усредняемых периодов входного сигнала, - количество отсчетов в периоде входного сигнала, — интервал дискретизации.

Подобным путем производится вычисление косинусной составляющей. Таким образом, время измерения по прототипу равно иьм- и тп (au,п+. м) где ь . - время цикла аналого-цифроацп вого преобразователя; время, в течение которого производится операция пере м множения.

Поскольку временное расположение одноименных отсчетов во всех периодах постоянно, то возможно разделение операций уСреднения и перемножения. Тогда вычисление синусной сос767 бб4 тавляющей должно производиться по алгоритму и п х "- мТ (К /

Это значит, что сначала производится усреднение по ансамблю во всех отсчетах, а вычисление сянусной и косинусной составляющих осуществляется с помощью усредненных в каждом отсчете значений. В таком случае время измерения равно иЬм и " ип " м ". что при4.,эц„=Ф. в два раза меньше, чем в прототипе (при и =10 и больше).

Цель изобретения — повышение быстродействия.

Цепь достигается тем, что фаэо метр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобразователи, синхронизирующий блок, запоминающий блок, два перемножителя, подключенные к запоминающему блоку„ и через cóììàòîры с накопителями — к вычислителю функции аrctg х/у, снабжен сумматором, подключенным к аналого-izziIipoaoму преобразователю и синхрониэирующему блоку, последовательно соединеннЦми блоком регистров и узлом управления регистрами, подключенным к синхронизирующему блоку, причем выход блока регистров соединен.с перемножителями и сумматором.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит стробоскопический преобразователь 1, аналогоцифровой преобразователь 2, сумматор

3, блок 4 регистров, перемножители

5 и б, сумматоры с накопителями 7 и 8, вычислитель 9 функции àrctg х/у.

Кроме того, фазометр содержит запоминающий блок 10, синхрониэирующий блок 11, узел 12 управления регистрами,, Работает фазометр следующим обра" зом.

Преобразователь 1 производит квантование по времени входного сигнала, формируя на своем. выходе постоянное напряжение, пропорциональное мгновенному значению входного сигнала в момент считывания. Поскольку стробимпульсы сдвигаются во времени относительно входного сигнала, чтб обеспечивается синхройизирующим блоком 11 на выходе преобразователя 1 формируется ступЕнчатое напряжение, огибаю щая которого повторяет входной сигнал. Лналого-цифровой преобразователь 2 осуществляет дискретизацию напряжения с выхода преобразователя

1, т.е. преобразует его в цифровой код. Блок 4 регистров содержит И регистров, способных осуществлять накопление ю отсчетов входного сигна5

20

y>r

ЗО

60 б5 ла каждый. Узел 12 управления регистрами подключает регистры по, очереди к сумматору 3. В момент первого отсчета во втором периоде к сумматору 3 оказывается подключенным первый регистр блока 4. В момент пер-. вого отсчета в третьем периоде к сумматору 3 подключается вновь первый регистр и т.д. аналогично производится накопление информации в остальных регистрах.

Деление на Й, необходимое при усреднении, обеспечивается эа счет снятия информации со старших разрядов регистра.

Таким образом, по окончании всех

vn усреднений:в регистрах оказываются записанными коды, пропорциональные усредненным мгнов ен ным з начениям входного сигнала во всех точках дискретизации.

Далее иачинается этап вычисления синусной и косинусной составляющих.

Перемножители 5 и б перемножают код, например, нулевой точки с первого регистра из блока 4 регистров и коды.весовых функций(51и М„ h,4 и соя и>„ 4) для рассматриваемого случая 1 =0 с запоминающего блока 10. Результат перемножения переносится в сумматоры с накопителями 7 и 8. Подобные операции проводятся с кодами всех точек при вызове иэ блока 10 соответствующих значений весовых функций.

После обработки всего массива, хранимого в блоке 4 регистров, в сумматорах с накопителями 7 и 8 оказываются записанными соответственно синусная и косинусная составляющие разложения входного сигнала в ряд Фурье в базисе тригонометрических функций.

Вычислитель функции агсtg х/у 9 определяет искомый фазовый сдвиг.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет производить измерения с большей скоростью.

Формула изобретения

Цифровой фазометр, содержащий последовательно соединенные стробоскопический и аналого-цифровой преобраэов атели, синхронизирующий блок, з апоминающий блок, два перемножите= ля, подключенные к запоминающему блоку и через сумматоры с накопителями к вычислителю функции arctg х/у, отличающийся тем, что, с целью повышейия быстродействия, он снабжен сумматором, подключенным к аналого-цифровому преобразователю и синхронизирующему блоку, последоватепьно соединенными блоком регистров и узлом управления регистрами, подключенным к синхронизирующему блоку, 767664

Составитель A. Старостина

Редактор Е.Караулова Техред . E.Ãàâðèëåøêî — Корректор О.Билак

Заказ 7186/41 Тираж 1019 Подписное

ВНИИПй 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 " причем выход блока регистров соединен с перемножителями и сумматором.!

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1. Пестряков В.Б ° Фазовые радиотехнические системы. "Сов.радио", М., 1968, c. .380.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2557637/21,кл. G 01 .к 25/08, 22.12.77.