Способ измерения фазовых сдвигов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к фазоиз- ; мерительной технике. Цель из.обретеНия - повьшение точности измерения фазовых сдвигов и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство, реализующее спосо б, содержит смесители 1,.4 и 7, опорный генератор 3, фильтры 5, 6 и 10, фазовый детектор 13 и индикатор 15. Введение умножителя 2 частоты, управляемого фазовращателя 8, определителя 9, обнаружителя 11 биений, элемента 12 управления фазовращателем и селектора 14 позволяет осуществить измерения фазовых сдвигов налагающихся радиоимпульсных сигналов в беспоисковом режиме работы и снизить систематические аппаратурные погрепгаости за счет определенным образом организованной компенсации. 2с. п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (5D 4

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTI44 (21) 4000715/24- 21 (22) 02.01.86 (46) 30.05.87. Бюл. В 20 (71) Омский политехнический институт (72) И, Д. Золотарев, С. П. Седель-. ников и Е. Н. Букреева (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 602877, кл. G 01 В 25/00, 1975.

Авторское свидетельство СССР

9.561148, кл. G 01 R 25/00, 1974. ,(54) С11ОСОБ ИЗИЕРЕИИЯ @АЗОВ СДВИГОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩ. СТВЛ ".НИЯ (57) Изобретение относится к фазоиз;мерительной технике. Цель изобрете (ия - повышение точности измерения фазовых сдвигов и расширение функциональных возможностей устройства, Устройство, реализующее спосбб, содержит смесители 1, 4 и 7, опорный генератор 3, фильтры 5, б и 10, фазовый детектор 13 и индикатор 15.

Введение умножителя 2 частоты, управляемого фазовращателя 8, определителя 9, обнаружителя 11 биений, элемента 12 управления фазовращателем и селектора 14 позволяет осуще-, ствить измерения Фазовых сдвигов налагающихся радиоимпульсных сигналов в беспоисковом режиме работы и снизить систематические аппаратурные погрешности за счет определенным . g образом, организованной компенсации.

2 с. п.ф-лы, 2 ил.

1314279 (4) ( где К=U„П,;

b5)i = Q =Mx1

Ui (С)

I" =U,t

Опорный сигнал с регулируемым фа15 эовым сдвигом ц = К" -1(" О .=" ".)

Ч г

20 н )(<<+>+ Оq)

11 е 2 г (1)

\ (-Г Ч (2) 2 ) (((и«-и,м Ц,-ur(40 — U ° У вЂ” U„U,(t) e, + () М„- м igа-ж) Ч

=- Kg. — х

45 ° (8«««(ñð — «« + (u«u«««(«« «(«)

+ 2р Cos(hu, t + )рг«п((р

Ж Чг

2 (6) 50

Изобретение относится к фазоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения фазовых сдвигов групповых радиоимпульсных сигналов, Цель изобретения - повышение точности измерений фазовых сдвигов и расширение функциональных воэможностей за счет измерения наложенных радиоимпульсных сигналов.

На фиг. 1 изображены временные диаграммы напряжений, поясняющие сущность предлагаемого способа; на фиг. 2 — блок-схема устройства для измерения фазовых сдвигов.

Сущность предлагаемого способа измерения фазовых сдвигов заключается в следующем.

Пусть входные радиоимпульсные сигналы представленьч в виде:

U„ = U,(t)e + U,(t)e

1(+ ) 1(Я,Ц

11 11 (t ) 1(ч Ч4)

+ 11 (С)

+, е

Сигналы U< и U смещают по частоте на ы„и 2и,:

1(2uгt>2qã) 11 52Ф

Выделяют сйгнал первой промежуточной частоты:. (3)

u = ««, u« = u „)u (s)« ((«««2и 1-2«««

+ ц (t ) е1((+g 2 г) 2Ц г

Выделяют сигнал второй промежуточной частоты:

« б = б 6 = U„U (U,(t)e )+ г j (Ц г+ Р, i

1(ЬМ+Чг (ч 1, +ОфО (Че +

+ U (t)V, (т)е ("" )) 1

yUг (t) е ч (e + p е1 +2pcos (huчt+ (-Ч ) 1 г !

Здесь учитывается сдвиг ч(/2, который, как обычно, вносится для получения нечетной (синусоидальной) дискриминационной характеристики.

Формируют сигнал, соответствующий измеренным фаэовым сдвигам входных сигналов, относительно опорного сигнала.

U — Re U 11, «(u«(с)ООБ(ц + — — «««

+ U (t)Cos(g<+ —" ц ) +

+ 2 ((ч (t)U(t)Cos(b> +

1 И где К = К 3

На участке с поскольку присутствует один сигнал (йиг. 1), фазовых флуктуаций наблюдаться не будет, поэтому можно положить, что 0 = О, тогда сд.ормируется напряжение для участка с,;

П(К

1314279 (7) 2Цд, Ц,= апсвСп †в †— "- 3 (8) (9) 2 )8 ° (+2. 01 ) Таким образом (10)" (13) где K = U (И=У, -И2) v,(t)

Ill = UU T 1 соответствуЮщее измеряемому фазовому сдвигу первого сигнала, Таким образом, Определяют о(сношение амплитуд((2 =

U — Устанавливают на участке налоU жения (фиг. 1) фазовый сдвиг опорного 1„,сигнала.((2, равный 2 КомбчнаЖ+ Ц22 ционная составляющая 2 р Cos(nu,t, +

Ж - СЕе „. r СЕ СЕ 1Е, 111

x ill (2 - 2 r 2O обращается в нуль. Следовательно, на участке ь (фиг, 1) сформируется сигнал, соответствующий измеряемым фазовым сдвигам: 25 (= — Sin () +

КС . Ч. -Ц, 8с2. 2 2

l г-Ч. 1 К

+р Ял.п () = — - (1

2 2

Ч 2. - Ю ° 2 Пзс2

Е- авсв1п — с(†*

К 1-р

Следовательно, измеряемый фазовый сдвиг второго сигнала равен . 40

2U 2Пвс, Ц, 2 апсвап --; " —, -+ авсввп, ".(II), 5

Устройство для измерения фазовых сдвигов содержит первый смеситель 1, умножитель 2 частоты, опорный генератор 3, второй смеситель 4, первый

5 и второй 6 фильтры, третий смеситель 7, управляемый фазовращатель 8, определитель 9 отношений амплитуд, третий фильтР 10 промежуточной часто- 55 ты, обнаружитель ll биений, элемент

12 управления фазовращателем, фазовый детектор 13, селектор 14 и индикатор 15.

Первый вход устройства через последовательно включенные смеситель

1, первый фильтр 5, третий смеситель

7 и трет::й фильтр 10 промежуточной частоты соединен с объединенными первыми входами обнаружителя 11 биений и фазового детектора 13. Второй вход устрочства через последовательно включенные второй смеситель 4, второи фильтр 6 и определитель 9 отношений амплитуд соединен с первым входом селектора 14, выход которого саада.в-ен с индикатором 15. Второй вход селектора 14 соединен с выходом фазового детектора 13. Выход генератора

3 соединен со смесителями (с вторым непосредственно, а с первым через умножитель 2 частоты), а также со входом управляемого Ьазовращателя

8, выход которого соединен со вторыми входами обнаружителя 11 биений и фазового детектора 13. Третий вход селектора 14 соединен с выходом обнаружителя 11 биений и входом элемента

12 управления фазовращателем, выход которого соединен со вторым входом управляемого фазовращателя 8.

Устройство для измерения фазовых сдвигов работает следующим образом.

На входы смесителей 1 и 4 поступают два наложенных сигнала: () 3 (Ф () 1(Ы2Ф) Сигнал с выхода генератора 3 через умножитель 2 частоты поступает на второй вход смесителя 1 и непосредственно на второй вход смесителя

4. После фильтров 5 и 6 повторного смешивания на выходе фильтра 10 образуется сигнал:

Е(1Ф,(1СЕ,ви*Е

l( (*l

2 сов(еи с е е2, еФ,e который поступает на первый вход фазового детектора 13.

5 1314279 6

Сигнал с управляемого фазовращате- На выходе фазового детектора !3 аналя 8 поступает на второй вход того литическое выражение сигнала имеет же фазового детектора 13, на выходе вид: которого образуется сигнал:

1 )(1 х (U (t)cos(t(+ — - q ) + У (t,)сos(P + — -p,) +

Очевидно, процесс регулирования будет осуществляться до тех пор, по- ка третье слагаемое, обусловливающее флуктуацию Лазы не обратится в нуль, (Р. Ф ( т,е, когда q> будет.равно - — — и

+ 2 U, U (t)cos(hu,t, ) х х cos((f + —, — (.1), + g,) — — (sin(q> = q,) 4-()(sin(q - „)+

+ 2()(cos(hg,(t,) + х

Я -(Рг х sin((() — ) (14) (18) 2U-„

2 г гсЯЫ â€” z (20)

+ arcsin

К

Индикатором 15 индипируются измеряемые фазовые сдвиги ((), и (р

К(1

U = — sin „) 2 (15) 45 т.е. соответствующее измеряемому фазовому сдвигу первого сигнала.

Таким образом, 1

2U;, are sin

К3

l7o началу участка наложения (фиг. 1) обнаружителем 11 биений выдается управляющий сигнал на элемент

12 управления фазовращателем и начинается процесс регулирования фазы, где К вЂ” коэффициент пропорционально)( сти, равный К = К ° U

11„" — амплитуда сигнала на входе фазового детектора;

К вЂ” коэффициент, учитывающий ограничение сигнала.

На первом участке с, (фиг. 1), поскольку присутствует лишь один сигнал, на выходе фильтра 10 отсутствуют флуктуации фазы,, регистрируемые обнаружителем ll биений. Эти флуктуации обусловливаются наличием комбинационной составляющей, отличающейся от частоты (,), на ц (формула 15).

Пусть в первоначальный момент (в силу указанных причин) фазовый сдвиг

U = О. Тогда на выходе фазового детектора 13 сформируется напряжение: к 1 .

6- = — (sin(q — q ) + р sin(g

2 (.

1 — y ) + 2pccs i by,t + ) sin(g(.1), — ь

0 Яд Яд ) (17)

2 (.), СР

sin(q — - ) станет равным ну20 лю. При этом

t) = - 1 я(п(†— - -) + P вхп(*)) =

К Г, (р,-, г . Ч,-Ч,1

= -,- - (1 -tu )sin(), К Чг — Ч

2 2

Таким образом, 30 (p 20т, ягся.).п, (19) (1 „г

С помощью определителя 9 отноше"

35 ния амплитуд вычисляется напряжение, z соответствующее р и, после умножения на масштабный коэффициент К, подается на селектор 14, которьп осуществляет селекпию участков наложения и 0 вычисление ц)г согласно алгоритма:

Предлагаемый способ по сравнению с известными позволяет осуществлять точные измерения фазовых сдвигов налагающихся радиоимпульсных сигналов в беспоисковом режиме работы. Кроме того, удается снизить систематические аппаратурные погрешности за счет особым образом организованной компенсации.

7 13)42 преимуществами предлагаемого устройства являются повышение производительности труда при производстве источников многомерных сигналов, генераторов сетчатого поля и т.п., снижение их себестоимости, упрощение и ускорение настройки и регулировки фаэометрической аппаратуры, работающей на многомеРном режиме.

Формула изобретения lg

l. Способ измерения фазовых сдвигов,. заключающийся в том, что переносят входные сигналы на фиксированную частоту путем сдвига каждого из входных сигналов по частоте на разные величины, формируют напряжения промежуточной частоты путем смешения сигналов, сдвинутых по частоте и измеряют фазовые сдвиги относительно фазы опорного сигнала, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений фазовых сдвигов и расширения функциональных воэможностей за счет измерения наложенных радиоимпульсных сигналов, дополнительно определяют отношение амплитуд наложенных сигналов, устанавливают во время наложения сигналов фазовый сдвиг опорного сигнала, величину которого опре. деляют по прекращению. фазовых флуктуаций в сигнале промежуточной частоты относительно опорного сигнала, измеряют фазовый сдвиг на каждом из участков наложения относительно фазы опорного сигнала и корректируют измеряемые разности фаз каждого из входных сигналов с учетом отношения амплитуд.

2, Устройство для измерения фазовых сдвигов, содержащее два изме79 8 рительных канала, состоящих из последовательно включенных смесителя и фильтра промежуточной частоты, подключенный к выходам измерительных каналов третий смеситель, соединенный с третьим фильтром промежуточной частоты, опорный генератор, подключенный к второму входу смесителя второго измерительного канала, фазовый детектор, индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены умножитель частоты, определитель отношения амплитуд, управляемый 1азовращатель, обнаружитель биений, элемент управления фазовращателем, селектор, включенньп между фазовым детектором и индикатором, второй вход опорного генератора через умножитель частоты подключен к второму входу смесителя первого измерительного канала, определитель отношения амплитуд подключен к выходу второго измерительного канала, а его выход связан с первым управляющим входом селектора, выход генератора опорной частоты соединен с входом управляемого фазовращателя, который связан с первым входом фазового детектора, вы1 ход третьего фильтра промежуточной частоты соединен с вторым входом фазового детектора, к выходам управляемого фазовращателя и третьего фильтра промежуточной частоты подключен обнаружитель биений, выход которого через элемент управления фазовращателем подключен к управляющему входу фазовращателя и второму входу селектора.

1314279

I

Составитель В, Шубин

Редактор А. Ревин Техред JI.Oëèéíûê Корректор С. Черни

Заказ 2209/46 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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