Измеритель сдвига фаз с ортогональной обработкой сигнала

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в фазовых радионавигационных системах. Цель изобретения - повышение точности измерений - достигается за.счет введения блока 5 измерения коэффициента корреляции, выполненного в виде последовательно соединенных перемножителя, усредняющего блока, регистратора и двух фильтров верхних частот. Кроме того, устройство содержит переменный фазовращатель 1, перемножители 2 и 3, фазовращатель 4 на 90 .С помощью данного измерителя сдвига фаз можно измерять разность фаз радиосигналов,ана- ;лизируя только вероятностные характеристики случайной компоненты сигнала , с большей точностью, чем при ис- ( пользовании прототипа. Функциональный состав блока 5 измерения коэффициента корреляции приводится в описании изобретения. 4 ил. (Л fpLlS.J

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19) (11) (50 4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Жиг.!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3928942/24-21 (22) 16.07.85 (46) 30.04.87. Бюл. № 16 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Ю.M.Ïoëèùóê (53) 621.317.77(088.8) (56) Пестряков В.Б. Фазовые радиотехнические системы. М.: Советское радио, 1968, с. 380, рис.6.6.2.

Авторское свидетельство СССР № 1211666, кл. G Oi R 25/00, 1984. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ С ОРТОГОНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в фазовых радионавигационных системах. Цель изобретения повышение точности измерений — достигается за счет введения блока 5 измерения коэффициента корреляции, выполненного в виде последовательно соединенных перемножителя, усредняющего блока, регистратора и двух фильтров верхних частот. Кроме того, устройство содержит переменный фазовращатель 1 перемножители 2 и 3, фазоЭ о вращатель 4 на 90 . С помощью даннбго измерителя сдвига фаз можно измерять разность фаз радиосигналов,анализируя только вероятностные характеристики случайной компоненты сигнала, с большей точностью, чем при использовании прототипа. Функциональный состав блока 5 измерения коэффициента корреляции приводится в описании изобретения. 4 ил. С:

1 - 13073

Изобретение относится к радиоиз- мерительной технике и может быть использовано в фазовых радионавигационных системах.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого измерителя; на фиг.2— векторная модель сигнала на выходе перемножителей, на фиг.3 - вектор- 10 ная модель сигнала на выходе фильтра верхних частот, на фиг.4 — схема блока измерения коэффициента корреляции, Измеритель (фиг.1) содержит переменный фазовращатель 1, перемножители 2 и 3, фазовращатель 4 на 90 и блок 5 измерения коэффициента кор— реляции. Первые входы перемножителей 2 и 3 связаны с одним из входов измерителя: один — непосредственно, а другой — через фазовращатель 4 на 90. Второй вход измерителя соединен со вторыми входами перемножителей 2 и 3 через переменный фазовращатель 1, Входы блока 5 измерения соединены с выходами певемножителей 2 и 3.

Измеритель работает следующим образом. 30

Перед измерением показатель инди- ° катора переменного фазовращателя 1 устанавливают в нулевое положение.

Входной сигнал, являющийся случайной функцией (из-за--флуктуаций в атмосфере) и представляющий собой сумму регулярной и случайной компонент, поступает на вторые входы перемножителей 2 и 3 через переменный фазовра- щ0 щатель 1. На первые входы перемножителей 2 и 3 поступает опорный сигнал (в качестве опорного может быть использован измеряемый сигнал, принятый другой антенной). На один перемножитель сигнал поступает непосредственно, а на другой — через фазовращатель 4 на 90. Перемножители 2 и 3 с фазовращателем 4 представляют собой схему "квадратурного расщепителя", с помощью которого из сигнала выделяются его ортогональные составляющие.

На выходах перемножителей 2 и З,таким образом, получаются сигналы (фиг.2)

Пх = А, А соз ц а

А, А sing

81 2 где А, и А — амплитуды измеряемого и опорного сигналов, Я - разность фаз между измеряемым и опорным сигналами, Сигналы с выходов перемножителей

2 и 3 поступают на вход блока 5 измерения коэффициента корреляции и при наличии регулярной компоненты они имеют постоянную составляющую.

Блок 5 измерения (фиг.4) состоит из двух фильтров 6 и 7 верхних частот, перемножителя 8, усредняющего блока 9 и регистратора 10 °

Фильтры 6 и 7 верхних частот могут быть выполнены, например, в виде

RC-фильтра верхних частот с постоянной времени в О, 05-0, 1 с (интервал корреляции случайных изменений ортогональных составляющих радиосигналов).

На выходе фильтров 6 и 7 верхних частот сигнал имеет чисто флуктуационный характер, т.е. U = О.

В дальнейшем под (будет подразумеваться угол между направлением опорного сигнала и направлением малой оси эллипса вероятностей рассеянного поля (фиг.3) °

Сигналы с выходов фильтров 6 и 7 верхних частот поступают соответственно на первый и второй входы перемножителя 8, схема которого широкополосна и обеспечивает непрерывное перемножение.

На выходе усредняющего блока 9 получают напряжение, пропорциональное коэффициенту взаимной корреляции ортогональных составляющих сигналов, являющихся функцией с

Блок 5 измерения коэффициента корреляции выполняет функцию, описываемую уравнением т х у ) х()

1 т)

Регистратором может служить осциллограф или вольтметр.

Вращая ручку регулятора переменного фазовращателя 1, изменяют фазу измеряемого сигнала относительно опорного сигнала и добиваются, чтобы напряжение на выходе блока 5 измере— ния быпо равно нулю. Этот момент фиксируют с помощью регистратора, входящего в блок 5 измерения. Этот момент соответствует нулевой измеряемой начальной фазе и будет зафиксирован нуль-индикатором (регистратором) 10.

Тангенс двойного угла, соответствующего начальной фазе, вычисляется по формуле

1307381 .4

Таким образом, с помощью предлагаемого измерителя сдвига фаэ можно измерить разность фаз радиосигналов, анализируя только вероятностные характеристики случайной компоненты сигнала с большей точностью, чем при использовании прототипа. где R — функция взаимной корре50 ху ляции сигналов U è U, 5 и G — дисперсии сигналов соотх ветственно Бк и U

Из формулы (1) следует:

2rK

are tg (— — — ) (2) 1-К l степень неравномерности статистического распределения фазы случайной составляющей сигнала.

Отсюда следует, что при r = О ,Щ = О. В этом случае фаза измеряемого сигнала будет изменена по сравне-З0 нию с первоначальной на величину, равную фаэности фаз опорного и измеряемого сигналов (. Результат измерения сдвига фаз считывается на индикаторе переменного фазовращателя 1.

1=в

О 2

Rку где r = — - (к

G) К

r Ä вЂ” коэффициент корреляции сигналов U è U, 20

Формула изобретения

Измеритель сдвига фаз с ортогональной обработкой сигнала, содержащий переменный фазовращатель, фазовращатель на 90, два перемножителя, о первые входы которых соединены с первым входом измерителя, причем у одного перемножителя непосредственно, а у другого через фазовращатель на

90, вторые входы перемножителей через переменный фазовращатель соединены с вторым входом измерителя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок измерения коэффициента корреляции, входы которого соединены с выходами перемножителей, выполненный в виде последовательно соединенных перемножителя, усредняющего блока; регистратора и двух фильтров верхних частот, каждый из которых выходом, соединен с перемножителем, причем входы фильтров верхних частот являются входами блока измерения коэффициента корреляции.

1307381

Составитель А.Старостина

Редактор А.Ревин Техред Л.Сердюкова Корректор М.Демчик

Заказ 1628/45 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4