Радиоимпульсный фазометр

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) с1 С 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3845773/24-21

{22) 22. 01. 85 (46) 15. 09. 86. Бюл. К - 34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (72) Е. К. Батуревич, И. В. Богачев, В.д. Кудрицкий и A.Ñ.Милковский (53) 621. 317. 77 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 885920, кл. С 01 R 25/00, 1979.

Авторское свидетельство СССР

Н- 440613, кл. Г 01 R 25/00, 1972. (54) РАДИОИГШУЛЬСНЫЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение касается радиоизмерений. Цель изобретения повышение точности измерения фазового сдвига сигналов заполнения радиоимпульсов. Фазометр содержит входные 12, 13 и выходные 8 и 9 ключи, запоминающие элементы 10 и 11, формирователи 14 и 15 видеоимпульсов, регистры 17 и 18 сдвига, делители 19 и 20 частоты, элементы 21—

24 совпадения, формирователи 25, 26; счетчики 27 и 28, вычислительный блок 30, элемент 31 задержки, элемент И 32 и генератор 35 тактовых импульсов. Введение постоянных запомичающих блоков 1-3, аналого-цифровых преобразователей 4 и 5, корреляционных фазоизмерителей 6 и 7, перемножающего цифроаналогового преобразователя 16 и триггеров 33 и 34 обеспечивает независимость результатов измерения от временного сдвига между сравниваемыми по фазе радиоимпульсами, а также от наличия в них высших гармоник. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1257558

Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения сдвига фаз сигналов заполнения радиоимпульсов в фазометрических радиоизмерительных, радионавигационных и радиопеленгационных системах.

Цель изобретения — повьпиение точности измерения фазового сдвига сигналов заполнения радиоимпульсов.

На фиг.1 изображена функциональная схема радиоимпульсного фазометра, на фиг.2 — функциональная схема кор— реляционного фазоизмерителя.

Радиоимпульсный фазометр содержит первый, второй и третий постоянные запоминающие блоки. (ПЗУ) 1, 2 и 3, первый и второй аналого-цифровые пре— образователи (АЦП) 4 и 5, первый и второй корреляционные фазоизмерители

6 и 7, выходные ключи 8 и 9, запоминающие элементы 10 и 11, входные ключи 12 и 13, формирователи 14 и 15 видеоимпульсов, перемножающий цифроаналоговый преобразователь (ПЦАП) 16, первый и второй регистры 17 и 18 сдвига, первый и второй делители 19 и 20 частоты, первые элементы 21 и

22 совпадения, вторые элементы 23 и 24 совпадения, формирователи 25 и

26, счетчики 27 и 28, цифровой отсчетный блок 29, вычислительный блок

30, элемент 31 задержки, элемент И

32, первый и второй триггеры 33 и

34, генератор 35 тактовых импульсов. 35

Входы формирователей 14 и 15 видеоимпульсов являются входами радиоимпульсного фазометра и подключены к информационным входам входных ключей 12 и 13. Выходные сигналы фор- 40 мирователей 14 и 15 видеоимпульсов поступают на вторые входы первых элементов 21 и 22 совпадения. Выход генератора 35 тактовых импульсов через первый делитель 19 частоты под- 45 ключен к первым входам первых элементов 21 и 22 совпадения, через второй делитель 20 частоты — к тактовому входу второго регистра 18 сдвига, а также соединен с тактовым 50 входом первого регистра 17 сдвига. С выходов разрядов второго делителя 20 частоты сигнал поступает на входы третьего ПЗУ 3. Тактовые входы счетчиков 27 и 28 соединены с выходами первых элементов 21 и 22 совпадения.

На предустановочных входах счетчиков 27 и 28 дискретно устанавливаются значения кодов N, bi определяю- I щих начальные моменты обращения к

«ходным сигналам. Выходные сигналы счетчиков 27 и 28 запускают формирователи 25 и 26, подключенные выходами к тактовым входам соответственно первого и второго триггеров

33 и 34 и вторым входам вторых элементов 23 и 24 совпадения, на первые входы которых поступает последова— тельность импульсов с выходов первого регистра 17 сдвига. Управляющие входы входных ключей 12 и 13 соединены с выходами вторых элементов 23 и 24 совпадения, а выходы их — с входами запоминающих элементов 10 и 11. Информация с выходов запоминающих элементов 10 и 11 поступает на первые входы первого и второго корреляционных фазоизмерителей 6 и 7 через выходные ключи 8 и 9, работой которых управляет последовательность импульсов с выходов второго регистра

18 сдвига. Вторые входы первого и второго корреляционных фазоизмерителей 6 и 7 соединены с выхода ПЦАП

16, к цифровым входам которого подключается код третьего ПЗУ 3, а к аналоговому входу — нормирующее значение постоянного напряжения. Выходные сигналы первого и второго корреляционных фазоизмерителей 6 и 7 преобразуются в цифровой код с помощью соответственно первого и второго

АЦП 4 и 5. Вычислительный блок 30 выходами соединен с входами цифрового отсчетного блока 29, а входами — с выходами первого и второго АЦП 4 и 5.

На управляющие входы первого и второго АЦП 4 и 5 поступает сигнал управления с выхода элемента И 32, входы которого подключены к выходам первого и второго триггеров 33 и 34.

Первый корреляционный фазоизмеритель 6 построен следующим образом.

Первый вход первого перемножающего блока 36 соединен с выходом выходных ключей 8 и с вторым входом второго перемножающего блока 37.

Первый вход второго перемножающего блока 37 соединен с выходом ПЦАП

16, а через квадратурный фазовращатель 38 — с вторым входом первого перемножающего блока 36 °

Выходы первого и второго перемножающих блоков 36 и 37 через соответственно первый и второй блоки усреднения 39 и 40 подключены соответст1257558 венно к первому и второму входам блока 41 целения, который соединен выходом с входом вычислителя арктангенса 42. Выход последнего подключен к информационному входу аналого †ц- 5 рового преобразователя 4.

Аналогичным образом построен второй корреляционный фазоизмеритель 7.

Радиоимпульсный фазометр работает следующим образом.

В исходном состоянии на предустановочных входах счетчиков 27 и 28 записаны в дополнительном коде числа

N, N определяющие собой моменты с,, г начала обращения соответствен- >5 но к первому и второму входным радиоимпульсам. Предполагается, что входные радиоимпульсы могут быть как совмещены, так и разнесены во времени.

В момент появления исследуемого радиоимпульса, например U»,(с), выходный напряжением формирователя 14 видеоимпульса, фиксирующего передний фронт огибающей радиоимпульса, открывается первый элемент 21 совпадения и импульсы с генератора тактовых импульсов поступают через первый делитель частоты 19 на тактовый вход счетчика 27. Частота следования выходных импульсов первого делителя 19 30 частоты выбирается в зависимости от требуемой точности установки момента начала обращения к входному сигналу.

С приходом N-го счетного импульса на ! выходе счетчика 27 возникает сигнал З5 переполнения, которым запускается формирователь 25 сигнала разрешения.

Сигнал с формирователя 25 в виде импульса, длительность которого равна длительности первого сигнала за- 40 полнения радиоимпульса, открывает m ячеек второго элемента 23 совпадения и разрешает прохождение м выходных импульсов первого регистра 17 сдви-. га, разнесенных во времени и пространстве, на запуск входных ключей 12.

С помощью быстродействующих входных ключей 12 под действием запускающих импульсов стробируется Период заполнения радиоимпульса, поступающего на их ин-gp формационные входы, в результате чего в блоке 10 запоминающих элементов запоминается е мгновенных значений .радиоимпульса. Выходные сигналы запоминающих элементов 10 в виде постоянных напряжений, пропорциональных простробированным мгновенным значениям, считываются (рециркулируются) под действием выходных сигналов второго регистра 18 сдвига, частота следования которых выбирается низкой и определяется коэффициентом деления второго делителя 20 частоты, стоящего на входе второго регистра 18 сдвига.

В результате считывания на выходе блока выходных ключей 8 формируется низкочастотный квазисинусоидальный сигнал, который поступает на первый вход первого корреляционного фазоизмерителя 6.

С помощью генератора 35 тактовых импульсов, второго делителя 20 частоты, программируемого третьего ПЗУ 3 и ПЦАП 16, формируется методом экстраполяции нулевого порядка квазисинусоидальный сигнал копии рециркулируемого сигнала, подаваемый на вторые входы первого корреляционного фазоизмерителя 6.

Выходные сигналы разрядов второго делителя 20 частоты поступают на соответствующие адресные входы третьего

ПЗУ 3. За время одного периода saполнения второго делителя 20 часто ты опрашиваются все k ячеек третьего

ПЗУ 3, в которых записаны значения кодов, соответствующие гармонической функции. При этом на выходе третьего

ПЗУ 3 получают периодически изменяющийся во времени параллельный цифровой код, который поступает на цифровые входы ПЦАП 16.

Уровень постоянного напряжения

U, поступающего на аналоговый вход

ПЦАП 16, определяет значение амплитуды его квазисинусоидального выходного напряжения, являющегося копией рециркулированного сигнала и поступающего на вторые входы первого и второго корреляционных фазоизмерителей 6.

Первый корреляционный фазоизмеритель 6 определяет фазовый сдвиг между первой гармоникой рециркулируемого сигнала и копией. Сигнал копии представляет собой экстраполяцию нулевого синусоидального сигнала и при использовании k значений такого сигнала содержит в своем спектре высшие гармонические составляющие порядка

n(K-1) и п(К+1), где п=1,2,3,..., гармоники рециркулируемого сигнала ниже (К-1)-ro порядка не приводят к погрешности измерения фазового сдвига.

Выходное напряжение первого корреляционного фазоизмерителя 6, пропор558 ь

5 1257 циональное измеряемому фазовому сдвигу, преобразуется с помощью первого

АЦП 4 в соответствуюший цифровой код, который хранится в его собственном буферном регистре..

Таким же образом обрабатывается второй радиоимпульс, с той лишь разницей, что на выходе счетчика 28 сигнал переполенния возникает в момент времени с, соответствующий значению 10 кода N ыа предустановочных входах.

Выбор значений кодов N,, N„,, определяющих моменты t t в пределах длиz тельности о радиоимпульса, соответст— вует различным периодам сигналов заполнения, между которыми необходимо измерить фазовый сдвиг. Соотношение величин t, t может быть различным: г асс ь или с с гас <,. г

Импульсы разрешения формирователей 20

25 и 26 взводят первый и второй триггеры 33 и 34 в состояние логической

"1", элемент И 32 через элемент 31 задержки выдает сигнал одновремен— ной переписи цифровых кодов, хранящихся в буферных регистрах первого и второго АЦП 4 и 5, на ПЗУ 1 и 2. По этим адресам в первом и втором ПЗУ

1 и 2 записаны соответствующие им значения фазового сдвига. Разность полученных значений разности фаз рециркулированных сигналов относительно общего сигнала копии определяется вычислительным блоком 30 и равна измеряемому фазовому сдвигу сигналов заполнения радиоимпульсов. Элемент

31 задержки исключает поступление сигналов переписи на первый и второй

АЦП 4 и 5 до момента появления на их выходах кодов, соответствующих 4> измеряемой разности фаз.

Выходная информация индуцируется цифровым отсчетным блоком 29.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является тот факт, что известные устройства измеряют разность фаз сигналов заполнения двух радиоимпульсов. В фазометре косвенно измеряется разность начальных фаэ сигналов заполнения радиоимпульсов по отношению к одной и той же начальной фазе высокостабильного опорнoro сигнала копии (после вычита— ния полученных результатов находим искомый фазовый сдвиг).

Предлагаемое устройство нмеет по

/ сравнению с прототипом более высокую точность измерения фазового сдвига, обусловленную независимостью резуль— татов измерения от временного сдвига между сравниваемь" и по фазе радиоимпульсами, а также от наличия в них высших гармоник.

Указанный положительный эффект достигают благодаря измерению с помощью сорреляционных фазоизмерителей значений начальных фаз рециркуляционных сигналов относительно опорного сформированного сигнала и определению искомого фазового сдвига как разности указанных значений начальных фаз.

Сформированный опорный сигнал не содержит 2, 3 ... (К-2)-й гармоник, где К вЂ” число ступеней экстраполяции, благодаря чему результат измерения корреляционным фазоизмерителем не зависит от наличия указанных гарманик в рециркулированных сигналах. формула изобретения

1. Радиоимпульсный фазометр, соцержащий генератор тактовых импульсов, первый и второй делители частоты, первый и второй регистры сдвига и два канала, каждый иэ которых состоит из первого и второго элементов совпадения, формирователя видеоимпульса, счетчика, формирователя запоминающих элементов, входных и выходных ключей, при этом выход гене— ратора тактовых импульсов через первый делитель частоты подключен к первым входам первых элементов совпадения, а через второй делитель частоты — к тактовому входу второго регистра сдвига и непосредственно к тактовому входу первого регистра сдвига, сигналы с выходов которого поступают на первые входы вторых элементов совпадения, выходами под— ключенных с управляющим входам входных ключей, а вторыми входами Через формирователи — к выходам переполне-. ния счетчиков с предустановкой кода, тактовые входы которых соединены с выходами первых элементов совпадения„ запоминающие элементы входами подключены через входные ключи к источникам ис ледуемых сигналов и входам формирователей видеоимпульсов, а выходами — к информационным входам выходных ключей, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами второго регистра сдвига, выходные сигналы формирователей видеоэлементов совпадения соответственно

Составитель Шубин

Техред М. Ходанич

Редактор М. Петрова

Корректор С. Черни

Заказ 49! 3/43 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская лаб., д. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

/ 1257

Импульсов поступают на вторые входы первых элементов совпадения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазового сдвига сигналов заполнения радиоимпульсов, в него введены цифровой отсчетный блок, вычислительный блок, первый и второй триггеры, элемент И, элемент задержки, перемножающий цифроаналоговый преобразователь, пер- 10 вый и второй корреляционные фазоизмерители, первь;й и второй аналого-цифровые преобразователи, первый, второй и третий постоянные запоминающие блоки, причем входы третьего постоян- f5 ного запоминающего блока подключены к разрядным выходам второго делителя частоты, а его выкоды — к цифровым входам перемножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговым 20 входом соединенного с источником постоянного напряжения, а выходом — с вторыми входами первого и второго корреляционных фазоизмерителей, первые входы которых соединены с выхода † ми выходных ключей, а их выходы через первый и второй аналого-цифровые преобразователи — с входами соответственно первого и второго постоянных запоминающих блоков, вычислительный gp блок подключен своими выходами к входам цифрового отсчетного блока, а входами — к выходам первого и второго постоянных запоминающих блоков, тактовые входы первого и второго триггеров соединены с выходами фор558 8 мирователей и вторыми входами вторых в первом и втором каналах, а выходы первого и второго триггеров подклю— чены к входам элемента И, выходной сигнал которого через элемент задержки подается на управляющие входы первого и второго аналого-цифровых преобразователей.

2. Фазометр по п. 1, î т л и ч а ю шийся тем, что первый и второй корреляционные фазоизмерители содержат первый и второй перемножающие блоки, первый и второй блоки усреднения, квадратурный фазовращатель, блок деления, вычислитель арктангенса, причем в каждом канале первый вход первого перемножающего блока соединен с выходом выкодных ключей и с вторым входом второго перемножающего блока, первый вход второго перемножающего блока соединен с выходом перемножающего цифроаналогового преобразователя, а через квадратурный фазовращатель — с вторым входом первого перемножающего блока, при этом выходы первого и второго перемножающих блоков подключены соответственно через первый и второй бло-. ки усреднения соответственно к первому и второму входам блока деления, выходом соединенного с входом вычислителя арктангенса, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя.