Zapojení měřicího sekvenčního detektoru diferenciální fáze

Číslo patentu: 263782

Dátum: 11.04.1989

Autor: Stárek Jaroslav

Je ešte 4 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

vynález se týká měřicího sekvenčního detektoru diferenciální fáze ve vnitřní oblasti periodicky se opakujících radioimpulsů se stálou střední fází nosné vlny, ktorý je vhodný pro měření diferenciální fáze v oboru přenosové techniky barevné televize pri použití mozinarodně doporučených měřicích signálů.Dosud používané měřicí detektory diferenciélní fáze lze roztřídít 2 hlediska tvorby vztažné vlny využité k fézové detekci a z hlediska typu použitého fazového detektoru.Z hlediska tvorby vztažné vlny lze rozliäit systémy pracující s fázcvě zasychronizovanou vztažnou vlnou obnovenou pomocí fézového závěsu a systémy pracující s nezávisle qenerovanou vztažnou vlnou.Systémy s obnovenou vztsžnou vlnou udržují její synchronismus bud vzhledem ke střední fázi nosné měřených radioimpulsů jakožto celků, anebo vzhledem k fázi nosné v jistém vnitřním úseku měřených radioimpulsů. Principiální ptedností systémů procujících a obnovenou vztažnou vlnou je to, že odpadají chyby detekce způsobené vzéjsmnou odchylkou středního kmitočtu nosné měřeného radioimpulsu od kmitočtu vztažné vlny. Vzhledem k systémůmssnezávisle generovanou vlnou se u systémů s obnovenou vztažnou vlnou umírñují nároky na stabilitu středního kmitočtu nosné měřenýoh radioimpulsů i na stabilitu generátoru vztsžné vlny.Náhodnost fáze nezávisle generované vztsžné vlny omezuje rozsah použití systémů, které s ní pracují. U těchto systémů se obvykle generuje několik feferenčních vln v pravidelných fázových rozestupech, přičemž pro detekci V konkrétním individuálním měřeném radioimpulsu se využije jako vztažná vlna ta 2 těchto referenčních vln, která má z hlediska funkce fázového detektoru optimální fázovou polohu vzhledem k fázi nosné v počátečním úseku tohoto konkrétního individuálního měřeného radioimpulsu. Kromě kompliksce s výběrem optimální vztažné vlny,což nutně vede k časovým ztrátám, ovlivñují nepříznivě činnost takového systému i náhodné fâzové skoky takto vybrané vztažné vlny vůči střední fázi nosnélměřených radioimpulsů, které vznikají mechanismem výběru vztažné vlny mezi jednotlivými měřenými radioimpulsy. Tyto fázové skoky je nutno na výstupu měřicího systému po ustálení odezvy na skok potlačit klíčováním,což nutně vede k dalším časovým ztrátám, k omezení využitelného rozsahu fázového detektoru o rezervu vyčleněnou právě na pokrytí těchto náhodných skoků, jakož i k požadavku na velký dynamioký.rozsah a linearitu detektoru na jedné straně nebo na velký počet referenčních vln generovaných v pravidelných fázových rozestupech na straně druhé.Měřicí detektory diferencíální fáze, používané doposud v televizní měřicí technice,lze z hlediska použitého fázového detektoru rozdělit do třech tříd.Do prvé třídy spadají analoqové fázové detektory pracující přímo s harmonickým signálom. Využívají vektorový rozdíl, násobení nebo spínání harmonického signálu. spoločným nepříznivým znakem těchto detektorů je nelineární detekční charakteristika, použitelnost pro menší fázové zdvihy a amplitudová závislost, která působí přídavné chyby fázové detekce, jsou-li měřené radioimpulsy současně parazitně modulovány i amplitudově. Příznivým znakem těchto detektorů je, že s patřičně nafázovanou vztažnou vlnou probíhající synchronně se střední fází nosné měřenýoh radioimpulsů je výstupní napätí detektoru bez buzení, tj. v prodlevách mezi jednotlivými radioimpulsy, rovno výstupnímu napétí přísluänému střední fázi nosné měřených radioimpulsů. To je výhodné především pro měření malých hodnot diferenciální fáze, tj. malých fázových zdvihů od střední fáze nosné měfených radioimpulsů, nebot je minimalizována velikost přechodového děje fázového detektoru v ůdobí náběhu měŕeného radioimpulsu.Další dvě používané třídy fázových detektorů pracují s přeformovanými signálykteré nesou informaci pouze o nulových průchodech vztažné vlny a nosné vyplňující měřený radioimpuls,čímž je potlačena amplitudová závislost fazové detekce. Jsou to fézové detektory využívající jednak kombinační, jednak sekvenční logické obvody. spoločným znakem obou těchto detektorů je linearita detekční charakteristiky a způsob oddělení detekovaného průběhu jako nízkofrekvenční složky obdélníkových výstupních impulsů logických obvodů.Ve třídě.kombinačních fáaových detektorů je rozsah fázové detekce nanajvýš Í 90 ° od středu detekční charakteristiky, přičemž horní meze lze dosáhnout pouze tehdy, je-li střída měřené i vztsžné vlny přesně 11. Není-li podmínka střídy dodržena, dochází ke zkrácení rozsahu detekční charakteristiky, což je, kromě menšího rozsahu detekce, další nevýhoda kmbinač~ ních fázových detektorů vůči sekvenčním fázovým detektorům. střídu 11 lze jen obtížně dodržet v oblasti vyšších kmitočtů, neboč komparátory předsunuté fázovému detektoru nedodržují shodu odezvy na vzestupný a sestupný průohod nulou. Detektory sestavené z členů logické rovnosti nebo logické nerovnosti přitm zachovávají při vhodném navázování vztažné vlny probíhající synchronně ke střední Eazi nosné měŕenýcn radioimpulsů, rovnost výstupního napětí příslušného této střední fázi a výstupního napětí příslušného stavu bez buzení detektoru.Použití sekvenčních logických obvodů, jejichž základním představitelem je klopný obvod typu R - S, ve funkci fázových detektorů přináší především další zvětšení rozsahu lineární fázové detekce, která je omezena hranicami Í 180 ° od středu detekční charakteristiky. Další jejich výhodou je nezávislost na střídě přetvatovaných signálu, jímiž jsou buzeny, neboč se epouští stavovými pfechody či jehlovými impulsy, které jsou odvozeny od íázově stejnolehlých nulových prúchodů vstupních signálu. značnou nevýhodou sekvenčních fázových detektorů je jejich chování za neprítomnosti signálu, tj. v prod 1 evách.mezi jednotlivými radioimpulsy, kdy jsou buzeny pouze ve větvi vztažné vlny, a proto po celou dobu prodlevy setrvávají pouze v jedinem ze svých stavů, což odpovídá krajnímu bodu detekční charakteristiky, tj. maximální možné vzdálenosti od středu detekční charakteristiky. Je zřejmě, že z hlediska optimálního využití dynamického rozsahu detektoru je nejvhodnější, aby střední fázi nosné detekovaného signálu odpovídal i střed detekční charakteristiky. Nafázujeme-li vztažnou vlnu tak, abychom tohoto stavu dosáhli, musí ovšem detektor v náběhové oblasti měřeného radioimpulsu překonávat velký fázový skok bližící se 180 °, takže náběhová oblast měření je znehodnocena. Nutno vyčkat, až se náběhový děj ustálí a potom teprve bude výstupní napětí detektoru věrohodně zobrazovat diferenciální fázi nesenou vlastním měřeným siqnálem. Cím menší fásové zdvihy se měří, tím delší dobu nutno vyčkat, než se dosáhne potřebného poměru užitečného signálu vůči parazitnímu náběhovému signálu, který jej maskuje. Je zřejmě, že taková přetržitá činnost detektoru při měření radioimpulsů snižuje výtěžnost měření.Výše uvedené nedostatky značnou měrou potlačuje zapojení měřicího sekvenčního detektoru diŕerencíální fáze ve vnitřní oblasti periodicky se opakujících radíoimpuleů se stálou střední fází nosné vlny podle vynalezu, jehož podstata spočíva v tom, že ke vstupní svorce pro měřený radioimpuls je připojen vstup obvodu fázového závěsu a současně vstup třetího symetrizačního obvodu, přičemž na výstup obvodu fázového závěsu je připojen vstup prvního fázovacího obvodu a současně vstup druheho fázovacího obvodu, přičemž na výstup prvního fázovacího je připojen vstup prvního symeriaačního obvodu, jehož neinvertovaný výstup je připojen na začátek prvního vinutí prvního oddělovacího transformatoru a invertovaný výstup prvního symetrizačního obvodu je připojen na začátek druhého vinutí prvního oddělovaoího transformátoru, přičemž na konec prvního vinutí prvního oddělovaoího transformátoru je připojen neinvertující vstup prvního komparátoru a konec druhého vinutí prvního oddělovacího transformátoru je připojen na invertující vstup prvního komparátoru, na jehož výstup je připojen první vstup i druhý vstup prvního hradla negovaného součinu, na jeho výstup je pipojen~první vstup i druhý vstup štvrtého hradla negovaného součinu, na jehož výstup je płipojen vstup prvního derivačního obvodu. na jehož výstup je připojen vstup prvního odřezávače, na jehož výstup je pŕipojen nastavovací vstup detekčního klopného obvodu typu R - S, přičemž dále na výstup druhého fázovacího obvodu je připojen vstup druhého symetrizačního obvodu, jehož neinvertovaný výstup je připojen na začátek prvního vinutí druhého oddělovacího transformátoru a invertovaný výstup druhého symetrizačního obvodu je připojen na začátek druhého vinutí druhého oddělovacího transformátoru,přičmž na konec prvního vinutí druhého oddělovacího transformátoru je připojen neinvertující vstup druhého komparátoru a na konec druhého vinutí druhého oddělovaciho transformátoru je připojen invertující vstup druheho komparátoru, na jehož výstup je připojen první vstup druhého hradla negovaného součinu, jehož výstup je připojen na první vstup pátého hradla negovaného součinu, jehož výstup je připojen na vstup druhého derivačního obvodu, jehož výstup je připojen na vstup druhého odřezávače, jeho výstup je přípojen na nulovací vstup detekčního klopnéhoobvodu typu R - S. přičenł dále neinvertovaný výstup třetího symetriànčního obvodu je připojen na začátek druhého vinutí třetího oddělovscího transformitoru, přičemž konec prvního vinutí třetího oddčldvacího transformłtoru je připojen na neinvertující vstup třetího komparitoru,a na konec druhého vinutí třetího oddělovacího transformátoru je pfipojen invertující vstup třetího komparátoru, jeho výstup je připojen na první vstup třetího hradls negovaného součinu. jehož výstup je připojen na druhý vstup pátého hradla negovaného soućinu, a dále je k neinvertovsnénu výstupu detekčního klopného obvodu typu R - s připojen první vstup symetríckého oddělovacího obvodu a k invertovanému výstupu detekčního klopného obvodu typu R - S je připojen jednak hodinový vstup klopného obvodu typu D a jednak druhý vstup symstrického oddělovacího obvodu, jehož první výstup je připojen na začátek prvního vinutí čtvrtého oddělovacího transformátoru a druhý výstup synetrickćho oddělovscího obvodu je pžipojen na začátek druhého vinutí štvrtého oddälovacího transformétoru, přičemž na konec prvního vinutí štvrtého oddělevacího transformátoru je připojen první vstup výstupního obvodu a na konec druhého vinutí štvrtého oddälovacího transformátoru je płipojen druhý vstup výstupního obvodu, dále je k ne~ invertovenéuu výstupu klopného obvodu typu D pžipojen druhý vstuptŕetího hradla negovaného eoučinu a k invertovanému výstupu klopného obvodu typu D je připojen druhý vstup druhého hradia negoveného součinu a na datový vstup klopného obvodu typu D je připojen invertovaný výstup mesipauětového klopnáho obvodu typu R - S, kjehožmastavovacímu vstupu je pžipojen konec prvního vinutí pttého oddělovacího transformátoru, přičemž začátek jeho prvního vinutí je pripojen k první vstupní svorce pro zdroj symstrických časovaeích impulau a k nulovacímu vstupu mezipamščového klopného obvodu typu R - s je připojen konec druhého vinutí pdtého odděiovaoího transformátoru. přičemž začátek tohoto druhého vinutí je pžipojen k druhé vstupní svorce pro zdroj symetrických časovacich impulsů.Výhodou zapojení měřicího sekvenčního detektoru diferenciální fáze ve vnitřní oblasti periodicky se opakujících radioimpulsů se etálou střední fàsí nosné viny podle vyndlezu je to, že i při nejšírším možném iinedrním rozsahu detekce fáaového zdvihu, který umožňuje použití klopného obvodu typu R - s jako fázověboł detektoru. je zschována přibližně rovnost výstupního napätí príslušného střední fixi nosné měřeného rsdioimpulsu s výstupním napätím detektoru bez buzení, tedy v prodisvách mezi periodicky se opakujícími radioimpulsy. Přitom vhodným naíázovâním protifázové vztałné vlny prvním fázovacím obvodom a soufáaové vstaäně vlny druhým fázovacím obvodom lze dosáhnout toho, že střední íázi nosnéřměłeného radioimpulsu odpovídá střed lineární detekční charakteristiky. Tím iu podstatnou měrou potlačit parasitní nàběhový děj, který jinak snižuje výtěžnost měření náběhové oblasti radioimpulsu sekvenčními detektory při současnéaí zachování největšího možného dynamického rozsahu fásového detektoru. Nibähový skok fáze na výstupu měřicího sekvenčního detektoru, který má za jinak stejnýcb podmínek u běžného měřicího sekvenčního detektoru hodnotu zhruba 180 °, je zde potiačen na hodnotu řddově menší. a to několik jednotek stupně.Nad to vhodným zasynchronizováníra piepnutí mezi soufázovou vztalnou vlnou a měřeným signálem v cestě směiující k nuiovacínu vstupu detekčního klopnćho obvodu typu R - s se odstraní případný Vliv hazardních stavu při přepínání, které by mohly způsobit hazardní změny stavu detekčního klopného olívodu R- S, tedy i rušivé náhodné složky ve výstupním signálu měłicího sekvenčního detektoru. Přepnutí mení soufázovou vztaänou vlnouüą měřeným signálom probíha plavnä be rušivých změn stavu měřicího eekvenčního detektoru, coi opět zvyšuje poměr užitečného signálu k hluku pozadí, který se uplatňuje zvlaät pri měření malých fdzových zdvihů. zapojení měřicího sekvenčního detektoru diferenciální fáze podle vynálesu je proto vhodné jak pro měření malých fázových sdvihů tak, díky svému velkému dynamicĺćěmu rozsahu a linearitě,i pro měření velkých fázových zdvihů. ovšem i zde. i přes celkové zlepšení, odpadá možnost měření v oblastech bezprostřední blízkosti náběhu a doběhu měřeného radioímpulsu, a to z toho důvodu-pic płepnutí se soufázové vstažné vlny na měřený radioimpuls po jeho náběhu a zpětné płepuutí z měřeného radioimpulsu na soufázovou vztažnou vlnu před jeho doběbem musí být z důvodů synchronizace přepnutí vnořeno dovnitž tohoto radioimpulsu.Další výhodou měřícího sekvenčního detektoru podle- vyndlezu je to, že detekční klopný obvod typu R - s je neustále, tedy i v prodlevách mezi radioimpulsy, udržován v dynamiokém stavu, který přibližně odpovídá detekci střední fáze měřeného radioisxpulsu, tedy oblasti měřenímalých fázových zdvihů. To ovšem znamená, že se pracovní tepelný stav detekčního klopného obvodu R - S nemůže během prodlevy měnit, ale naopak se stabilizuje v režimu odpovídajícímu detekci střední fáze měřeného radioimpulsu. To má význam tehdy, jestliže klesá střída měřených radioimpulsu. Při běžném provedení sekvenčního detektoru diferenciální fáze klopný obvod v prodlevách stojí v jednom ze svých stavů. Příkon logických obvodů ve statiokém stavu může býtv závislosti na zpracováveném kmMxñtu,řádově nižší než příkon ve stavu dynamickám. Poněvadž převládající část spotřebované energie se v obvodu mění v teplo, povede periodické rozbíhánía zastavování detekčního klopného obvodu k periodické změně tepelného stavu tohoto obvodu,kterou může následovně periodicky ovlivňovat citlivost detekce, což by působilo neblaze na přesnost měření. U měřicího sekvenčního detektoru podle vynálezu je tato nedokonalost odstraněna, takže bude měřit stále stejně bez ohledu na změnu střídy měřených radioimpulsů.Výhodou oproti dosavadním provedením měřicího detektoru, které používají pouze jeden z výstupů detekčního klopného obvodu a tudíž asymetricky výstup je i to, že v zapojení podle vynálezu jsou využity oba komplementární výstupy detekčního klopného obvodu R - S, ktoré jsou dále zpracovány jako symetrický signál, takže měřicí sekvenční detektor má dvojnásobnou citlivost oproti běžnému provedení.Důsledně prevedená symetrizace měřicího sekvenčního detektoru podle vynálezu, a to nejen na výstupu digitální části, jak byloluvedeno výše, ale i na signálových vstupech digitální části, kde signály působí do souměrnýoh rozdílových Vstupů komparátorů, a rovněž na časovacím vstupu digitální části, kde signál působí do symetrických vstupů mezipaměčového klopného obvodu typu R - S, umožňuje dokonalé vysokofrekvenční oddělení digitální části a její země pomocí podélně zapojených bifilárních oddělovacích transformátorú, které zechovávají přitom možnost qalvaníckého spojení, tj. přenosu siqnálů včetně jejich stejnosměrné složky. Digitální hluk pocházející z dynamické činnosti digitální části je jednou z hlavních složek hluku pozadí na výstupu měřicího aekvenčního detektoru, jeho oddělením a vyloučením zemních smyček, po nichž by tekly rušivé proudy, se opět zvyšuje poměr užitečného signálu ku hluku pozadí na výstupu měřicího sekvenčního detektoru podle tohoto vynálezu. Navíc se dosáhne i dobrého vzájemného oddělení mezi všemi navazujícími částmi, jejichž činnost by mohla být digitálním hlukem narušena, tj. vzájemné oddělení mezi digitální částí a vstupními analoqovými obvody fázového závěsu, fázovacími a symetrízačními obvody, časovaoími obvody a výstupními obvody, jakož i oddělení s vnějšími zařízeními, na něž výše uvedené obvody navuzují, pópřípadě přímo působí.Ve variantním provedení měŕicího sekvenčního detektoru se ovšem nevylučuje použití hlavních nastíněných principü řešení ani v případě asymetrického provedení měřicího detektoru.Výhodou je dále i časové řízení měřicího sekvenčního detektoru podle vynálezu umožňuje sledovat jen ten časový úsek signálu, který nás zajímá, přičemž není vyloučeno ani sledování periodicky fázově modulovaného spojitého signálu v dílčích časových úsecích. časové řízení tudíž umožňuje sledování mikrostruktury spojitého, periodicky fázově modulovaného signálu v časové oblasti. Rovněž tak je možné měřicím sekvenčním detektorem sledovat fázově hluky signálu ve zvolených periodicky se opakujících časových intervaloch.Výhodou struktury měřicího sekvenčního detektoru podle vynúlezu je také, že je optimalizováns 2 hladiska pŕeslechů spouštěcích jehlových lmpulsů mezi nastnvovacím a nulovącím vstupm detekčního klopného obvodu typu R - S. nerivační špičky odvozené,z.nulovýoh průchodů měłeného signálu u protifázové vztąžné vlny, které se zpracovávají v siqnálových cestách směřujících k nnstavovacímu a nulovaeímu vstupu detekčního klopného obvodu typu R - S, mohou, pokud se přeslýohají do souběžné.cesty, vést ke vzájemným interakcím, které se projeví deformací lineární detekční charakteristiky. Cestu vedoucí k nastavovaoímu vstupu lze obvykle dobře oddělit konstrukčním uspořádáním od cesty vedoucí k nulovacímu vstupu detekčního klopného obvodu typu R 1 s, avšak přesleoh přímo mezi vstupy detekčního obvodu R - S nelze obvykle zcela vyloučit,neboč jsou obvykle součástí téhož integrovaného obvodu. K potlačení vzájemné interakce nefunkčních kladných a spouštěcích záporných derivačních äpiček slouží odřezávače kladných derivačních

MPK / Značky

MPK: H04N 17/02

Značky: sekvenčního, diferenciální, fáze, detektoru, měřicího, zapojení

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/12-263782-zapojeni-mericiho-sekvencniho-detektoru-diferencialni-faze.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojení měřicího sekvenčního detektoru diferenciální fáze</a>

Podobne patenty