162843. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés villamos jelek fázisszög különbségének mérésére véletlen mitavételezéssel
162843 jeszthető ki. Fázisszög mérésére való felhasználhatóságuk megegyezik a hagyományos elven működő oszcilloszkópokéval. Létezik a koherens mintavételezésnek olyan speciális változata is, amelynél a magas frekvenciás jel alacsonyfrekvenciás jellé való konvertálását egy fázisra történő szabályozó hurok (phase locked loop) biztosítja. Így, ha a mérendő jel frekvenciája változik is, a mintavételezéssel előálló alacsonyfrekvenciás jel frekvenciája mindig konstans. A készülék kétcsatornás kivitelénél a két alacsonyfrekvenciás és konstans frekvenciájú jellel a fázisszögmérés nagy pontossággal elvégezhető. A készülék előnye, hogy a mintavételezési elv felhasználásával a mérés felső határfrekvenciája 1 GHzig is kiterjeszthető. A készülék hátrányai a következők: A működési elvből következik, hogy a működési frekvenciatartomány alsó határa (a leképzési frekvencia, valamint az egy perióduson belüli minták száma miatt) korlátozott. Korlátozást jelent az, hogy a szabályozó hurok a mérendő jel frekvenciaváltozását csak a rendszer által meghatározott időállandóval tudja követni. Ezért főleg olyan méréseknél, ahol a vizsgált hálózat fázisforgatása a frekvencia függvényében nagy, a mérés csak nagy bizonytalansággal végezhető el. A szabályozó hurok beállítása miatt ismerni kell a mérni kívánt jel közelítő frekvenciáját. Megemlíthető még, hogy a koherens mintavételezésnél melynél a mérendő jel és a mintavételezés frekvenciája között meghatározott fáziskötést (koherenciát) kell biztosítani, műszakilag bonyolult, nagy pontosságú, nagy stabilitású áramkörökkel és ennek megfelelően költségesen oldhatók meg. A találmány szerinti eljárás, a fenti eljárások hátrányait megszünteti azzal, hogy a két csatornán érkező jelből elvileg véletlenszerűen vesz mintát és az így nyert két impulzussorozat egymáshoz viszonyított polaritásának vizsgálatával végzi el a fázisszögmérést, illetve amennyiben a periódusidőt ismerjük, időeltolás mérést. A mintavételezés időpontja azonos, vagy egymáshoz képest beállítható, a két csatornán. Az eljárás, amely a mintavételezési (sarcroling) elvet használja fel, igen magas frekvenciájú (>1 GHz) jelek mérését is lehetővé teszi. A mérendő jel és a mintavételezés frekvenciája közötti fáziskötést (koherenciát) feloldva, inkoherens mintavételezéssel működik. Így a fenti eljárás alapján működő készülék összehasonlítva a koherens mintavételezésen alapuló készülékkel, hasonló műszaki adatok mellett lényegesen egyszerűbben, gazdaságosabban realizálható. A találmány szerinti eljárásnál a fázisszögmérés során a készülék a két csatornán érkező mintavett impulzussorból az azonos polaritása minták számát hasonlítja össze az összes minták számával olyan nagy időállandóval, mely nagyobb a legalacsonyabb frekvenciájú mérendő jel periódusidejénél. Így egyrészt a mérhető jel frekvenciatartománya lényegesen szélesebb lehet, mint a bevezetőben említett rendszerek-5 nél (pl. 10 Hz. .. 1—2 GHz), másrészt nem szükséges a fenti frekvenciatartományon belül a mérendő jel frekvenciájának még közelítő ismerete sem a mérés elvégzéséhez. 10 A mérés eljárás vizsgálatának érdekében tételezzük fel, hogy koherens mintavételezéssel előállított a két mérendő — azonos frekvenciájú, de fázisban eltérő — jel alacsonyfrekvenciás megfelelőjét. (Lásd az l/a., 1/íb. ábrát.) 15 A két alacsonyfrekvenciás jel fázis eltérése megegyezik a mérendő jelek fázis eltérésével, miután ez a koherens mintavételezés elvéből következik. Ha most az alacsonyfrekvenciás jeleket előállító impulzusokat uniformizáljuk, úgy 20 hogy a pozitív polaritású impulzusok amplitúdója + 1, a negatív polaritású impulzusok amplitúdója —1 legyen az 1/c, 1/d. ábrán látható jelformához jutunk. A fenti módon előállított két uniformizált impulzus sort impulzusról-im-25 pulzusra összehasonlítunlk és ha minden azonos polaritású impulzushoz egy +1 amplitúdójú ós minden ellentétes polaritású impulzushoz egy 0 amplitúdójú impulzust rendelhetünk, az 1/c. ábrán látható jelformához jutunk. Ezt az imDul-30 zus sort integrálva — feltéve, hogy az integrálási időállandó elég nagy — egy DC feszültséget kapunk, amely a két mérendő jel közötti fázis eltéréssel arányos. (L. 2. ábra.) 35 A fenti módon előállított két uniformizált impulzus sort impulzusról-impulzusra összehasonlítunk, minden ellentétes polaritású impulzushoz egy +1 amplitúdójú, minden azonos polaritású impulzushoz egy 0 amplitúdójú impul-40 zust rendelhetünk az l/f. ábrán látható jelformához jutunk. Ezt az impulzus sort integrálva — feltéve, hogy az integrálási időállandó elég nagy — DC feszültséget kapunk, amely a két mérendő jel közötti fázis eltéréssel ará-45 nyos. (Lásd 3. ábra.) Ha most a mérendő jel frekvenciája és a mintavételezési frekvencia közötti definitív kötést, koherenciát feloldjuk, vagyis a mintavételezés véletlen (inkoherens) mintavételezéssel 5° történik, az l/a.—1/d. ábrán látható burkolók elvesztik alakjukat, de az impulzusok polaritás eloszlása a véges, illetve 0 amplitúdójú impulzusok relatív száma nem változik. Ugyanígy vonatkozik ez az l/e.—l/f. ábrán látható 55 impulzus sorra is, hogy az impulzusok relatív száma nem változik, csak véletlenszerűen fogják követni egymást a nulla-, illetve +1 amplitúdójú impulzusok. Ha ezen impulzus sorok hosszú időre vett integrálját képezzük, a kiala-60 kuló DCiszint a koherens mintavételezéssel kapotthoz képest nem változik, mert az integrálás végeredményét a sorrend nem befolyásolja. Belátható tehát, hogy véletlen mintavételezéssel a fenti eljárással két jel között fázis el-65 térés és a DC feszültség .között a 2. ábrán, vagy
