本發(fā)明涉及電子測量技術(shù)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)相移測量技術(shù)，具體涉及一種測量網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)的方法及電路。

背景技術(shù)：

在通信、儀器儀表等領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)特定的目的，經(jīng)常需要利用一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò)對傳輸?shù)男盘栠M(jìn)行一定的相位延遲，這種相位延遲通常簡稱相移。而這個(gè)相移的大小能否準(zhǔn)確達(dá)到設(shè)定值往往會(huì)影響到通信的質(zhì)量或儀表的精度，所以準(zhǔn)確測量網(wǎng)絡(luò)的相移數(shù)值非常必要。有時(shí)為了評估一個(gè)網(wǎng)絡(luò)對信號傳輸質(zhì)量的影響，也需要測量該網(wǎng)絡(luò)對待傳輸信號的相移程度。

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)測量方法和手段很多，有網(wǎng)絡(luò)分析儀測量法、示波器測量法、基于異或門的電壓測量法等，但都存在不同的缺點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)分析儀測量精度高，但儀表昂貴；示波器測量法受人為因素的限制測量精度較低；基于異或門的電壓測量法電路復(fù)雜，可測頻率低，精度也不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種電路簡單、測量準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)測量方法。

本發(fā)明的測量網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)的方法，其特別之處在于，包括以下步驟：a.選取一個(gè)集成鑒相鑒頻器，設(shè)其兩個(gè)脈沖輸入端分別為r、v，鑒相輸出端為u；b.選取一個(gè)函數(shù)信號發(fā)生器，將其輸出的設(shè)定頻率的基準(zhǔn)正弦波信號分成兩路，一路經(jīng)過隔直流電容c1連接到過零比較器1的同相輸入端，另一路連接到待測網(wǎng)絡(luò)的輸入端，待測網(wǎng)絡(luò)的輸出經(jīng)過隔直流電容c2后連接到過零比較器2的同相輸入端；c.將過零比較器1和過零比較器2的反相輸入端都接地；d.將過零比較器1的輸出連接到集成鑒相鑒頻器的輸入端r，過零比較器2的輸出連接到集成鑒相鑒頻器的輸入端v；e.選取一個(gè)數(shù)字信號處理器dsp，用于對集成鑒相鑒頻器輸出u的鑒相脈沖信號進(jìn)行測算，并將測算的相移參數(shù)結(jié)果輸出到顯示器顯示。

本發(fā)明的測量網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)的方法，其特征在于：所述步驟b中，函數(shù)信號發(fā)生器輸出的基準(zhǔn)正弦信號頻率可以根據(jù)工作條件進(jìn)行改變。

過零比較器的作用在于整形，輸出前、后沿都非常陡峭的脈沖信號，需要采用高速器件。函數(shù)信號發(fā)生器輸出的基準(zhǔn)正弦信號經(jīng)過被測網(wǎng)絡(luò)后相位會(huì)發(fā)生偏移，波形也可能發(fā)生變化。將該輸出信號經(jīng)過隔直流電容后，由高速過零比較器2將該信號整形變換為矩形脈沖。同時(shí)，采用完全相同的高速過零比較器1將基準(zhǔn)正弦波也變換為矩形脈沖。這樣，基準(zhǔn)正弦信號與待測網(wǎng)絡(luò)輸出的信號之間的相位關(guān)系和這兩個(gè)矩形脈沖之間的相位關(guān)系完全相同。鑒相鑒頻器能將兩個(gè)矩形脈沖之間的超前與滯后關(guān)系分辨出來，并輸出一個(gè)鑒相脈沖信號，這個(gè)鑒相脈沖信號準(zhǔn)確反映兩個(gè)輸入矩形脈沖之間的相位關(guān)系。兩個(gè)隔直流電容的作用是消除被測網(wǎng)絡(luò)可能引起的直流電位偏移，從而保證波形變換后的脈沖準(zhǔn)確反映波形變換前的相位關(guān)系。

相應(yīng)地，為了克服上述技術(shù)問題的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種電路簡單、測量準(zhǔn)確的測量網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)的電路。

本發(fā)明的測量網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)的電路，包括函數(shù)信號發(fā)生器、兩個(gè)隔直流電容、兩個(gè)過零比較器、集成鑒相鑒頻器、dsp和顯示器，其特征在于：函數(shù)信號發(fā)生器輸出設(shè)定頻率的基準(zhǔn)正弦波信號分成兩路，一路經(jīng)過隔直流電容c1連接到過零比較器1的同相輸入端，另一路連接到待測網(wǎng)絡(luò)的輸入端；待測網(wǎng)絡(luò)的輸出經(jīng)過隔直流電容c2后連接到過零比較器2的同相輸入端；所述過零比較器1的輸出連接到集成鑒相鑒頻器的輸入端r，過零比較器2的輸出連接到集成鑒相鑒頻器的輸入端v；所述過零比較器1和過零比較器2的反相輸入端都接地；所述集成鑒相鑒頻器的輸出端u連接到dsp的一個(gè)gpio引腳；所述dsp對gpio的輸入脈沖進(jìn)行測量與計(jì)算，將計(jì)算得到的相移參數(shù)送去顯示器顯示。

dsp利用定時(shí)器測量gpio輸入的鑒相脈沖，在輸入脈沖上升沿來到時(shí)，將定時(shí)器打開；在緊隨其后的脈沖下降沿來到時(shí)，讀取并保存定時(shí)器的值t1；在下一個(gè)脈沖上升沿來到時(shí)關(guān)閉定時(shí)器，讀取并保存定時(shí)器的值t2，該t2值就是輸入脈沖的周期。則待測網(wǎng)絡(luò)的相移弧度數(shù)為公式(1)所示：

為保證測量精度，測量過程可進(jìn)行n次，最終的結(jié)果取n次測量的平均值。

本發(fā)明的有益效果是：借助于函數(shù)信號發(fā)生器的可設(shè)定頻率基準(zhǔn)正弦信號，利用高速比較器的整形和集成鑒相鑒頻器的鑒相作用，在dsp控制和運(yùn)算下，得到被測網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確相移參數(shù)，電路簡單、測量準(zhǔn)確，工作頻率范圍寬，同時(shí)擴(kuò)展了集成鑒相鑒頻器的應(yīng)用領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的原理框圖；圖2為本發(fā)明的部分電路圖，含隔直流電容c1、隔直流電容c2、兩個(gè)過零比較器、鑒相鑒頻器mc12040；附圖3為本發(fā)明的鑒相鑒頻器工作波形圖。

圖2中：1過零比較器1，2過零比較器2。

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖，本發(fā)明的測量網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)的方法，按照以下步驟進(jìn)行：

a.選取一個(gè)集成鑒相鑒頻器mc12040，其兩個(gè)脈沖輸入端分別為r、v，鑒相輸出端為u。

b.選取一個(gè)函數(shù)信號發(fā)生器，將其輸出的設(shè)定頻率的基準(zhǔn)正弦波信號分成兩路，一路經(jīng)過隔直流電容c1連接到adpcm600構(gòu)成的過零比較器1的同相輸入端，另一路連接到待測網(wǎng)絡(luò)的輸入端，待測網(wǎng)絡(luò)的輸出經(jīng)過隔直流電容c2后連接到adpcm600構(gòu)成的過零比較器2的同相輸入端。

c.將兩個(gè)過零比較器adpcm600的反相輸入端都接地。

d.將過零比較器1的輸出連接到集成鑒相鑒頻器的輸入端r，過零比較器2的輸出連接到集成鑒相鑒頻器的輸入端v.

e.選取一個(gè)數(shù)字信號處理器tms320f2811，用于對集成鑒相鑒頻器mc12040輸出u的鑒相脈沖信號進(jìn)行測算，并將計(jì)算的相移參數(shù)結(jié)果輸出到顯示器顯示。

如附圖所示，給出了本發(fā)明的測量網(wǎng)絡(luò)相移參數(shù)的電路，其包括隔直流電容c1、隔直流電容c2、過零比較器1(1)、過零比較器2(2)、鑒相鑒頻器mc12040、dsptms320f2811、顯示器以及必要的+5v工作電源。

兩個(gè)高速比較器電路結(jié)構(gòu)完全相同，將adcmp600的反相端接地，構(gòu)成同相輸入式過零比較器形式。adcmp600的輸出，可以直接與鑒相鑒頻器mc12040輸入端相連。

根據(jù)被測網(wǎng)絡(luò)的工作頻率設(shè)定函數(shù)信號發(fā)生器的輸出基準(zhǔn)正弦信號頻率，并將其分為兩路，一路經(jīng)過隔直流電容c1后由過零比較器1變換為方波；另一路經(jīng)過被測網(wǎng)絡(luò)后，再經(jīng)過隔直流電容c2輸出至過零比較器2，變換成矩形波輸出。經(jīng)過整形變換后的兩路脈沖信號分別輸入到集成鑒相鑒頻器mc12040的兩個(gè)輸入端r、v。mc12040只對兩個(gè)輸入脈沖的前沿進(jìn)行鑒相，從mc12040的u端輸出的鑒相脈沖能準(zhǔn)確反應(yīng)兩個(gè)未經(jīng)變換的波形之間的相位關(guān)系，工作波形如附圖3所示。

mc12040的u腳輸出的鑒相脈沖連接到數(shù)字信號處理器tms320f2811的gpio任一引腳，tms320f2811將與mc12040的u端相連的gpio引腳配置為輸入引腳，利用定時(shí)器功能完成對輸入鑒相脈沖的測算。當(dāng)gpio輸入的鑒相脈沖上升沿來到時(shí)，將定時(shí)器打開；在緊隨其后的脈沖下降沿來到時(shí)，讀取并存儲(chǔ)定時(shí)器的值t1；在下一個(gè)上升沿來到時(shí)關(guān)閉定時(shí)器，讀取并存儲(chǔ)定時(shí)器的值t2。工作過程如附圖3所示。則待測網(wǎng)絡(luò)的相移弧度數(shù)為公式(1)所示。為保證測量精度，測量過程可進(jìn)行n次，最終的結(jié)果取n次的平均值。這樣，被測網(wǎng)絡(luò)在工作頻率下的相移參數(shù)就被準(zhǔn)確測定了，測量結(jié)果由顯示器直觀顯示出來。

為提高電路的可工作頻率，dsp選用tms320f2811，tms320f281x系列dsp的最高主頻為150mhz，這樣，整個(gè)測量電路的工作頻率上限就取決于鑒相鑒頻器mc12040的工作頻率，最高可達(dá)80mhz。而比較器adcmp600為cmos/ttl兼容器件，工作頻率很高，失調(diào)電壓僅為3mv，對測量精度的影響微乎其微。

本實(shí)施例中，函數(shù)信號發(fā)生器輸出基準(zhǔn)正弦波的頻率可根據(jù)被測網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際工作頻率進(jìn)行設(shè)定，最高頻率可設(shè)為80mhz。改變函數(shù)信號發(fā)生器的輸出正弦波頻率值，就可以測得被測網(wǎng)絡(luò)在不同工作頻率下的相移參數(shù)值。

本發(fā)明的測量電路，利用函數(shù)信號發(fā)生器送出的設(shè)定頻率的基準(zhǔn)正弦信號，由高速比較器對基準(zhǔn)信號和被測網(wǎng)絡(luò)的輸出信號分別進(jìn)行整形，整形后的兩路信號再由集成鑒相鑒頻器比相，在dsp控制和運(yùn)算下，從鑒相鑒頻器的比相輸出得到準(zhǔn)確的被測網(wǎng)絡(luò)的相移參數(shù)。電路簡單、測量準(zhǔn)確、工作頻率范圍寬，還擴(kuò)展了集成鑒相鑒頻器的應(yīng)用領(lǐng)域。