Устройство для определения фазового сдвига радиочастотных сигналов

 

Изобретение относится к измерительной и плазменной технике и может быть использовано в фазометрах для определения временного и пространственного распределения концентрации плазмы в составе СВЧ лазерных интерферометров , а также в устройствах измерительной техники, где необходимо непрерывно измерять фазу сигнала в диапазоне, превышающем 2 в условиях интенсивных помех. Целью изобретения является повышение помехоустойчивости . Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсных сигналов, RS- триггер 3, блок 4 преобразования длительности в код. При этом триггер 3 и блок 4 образуют блок 5 подсчета изменения фазы от О до 2(i , Кроме того, устройство содержит блок 6 подсчета изменения фазы свыше 2/, блок 7 сравнения с низким порогом, блок 8 сравнения с высоким порогом, блок 9 вьделения фазы свыше 21, реверсивный счетчик to, блок 11 переключения диа- g пазона, цифроаналоговый преобразователь 12. Устройство повьшает помехоустойчивость снижения чувствительности к помехам одного вида и восстановления истинного значения выходной информации при воздействии помех другого вида. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (51) 4 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHGlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4003348/24-21 (22) 02.01.86 (46} 15.10.88. Бюл. И - 38 (71) Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе (72) N.Ë.Марков (53) 621.317.373(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР и 935816, кл. G 01 R 25/00, 1980.

В.Ф.Денисов и В.В.Хилильв Обработка сигналов в лазерном интерферометре с механическим сдвигом частоты.N., 1982. — (Препринт ИДЭ 3635/14). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА РАДИОЧАСТОТНЫХ СИГНАЛОВ

{57) Изобретение относится к измерительной и плазменной технике и может быть использовано в фазометрах для определения временного и пространственного распределения концентрации плазмы в составе СВЧ лазерных интер- ферометров, а также в устройствах измерительной техники, где необходимо непрерывно измерять фазу сигнала в диапазоне, превышающем 2f в условиях интенсивных помех. Целью изобретения является повьппение.помехоустойчивости. Устройство содержит формирователи 1 и 2 импульсных сигналов, RSтриггер 3, блок 4 преобразования дли тельности в код. При этом триггер 3 и блок 4 образуют блок 5 подсчета изменения фазы от 0 до 2Н. Кроме того, устройство содержит блок б подсчета изменения фазы свыше 27(), блок 7 срав- нения с низким порогом, блок 8 сравнения с высоким порогом, блок 9 выдет ления фазы свыше 2//у реверсивный счетчик 10 блок 11 переключения дна-

С2 паз она, цифроаналоговый ттреобразователь 12. Устройство повьппает помехоустойчивость путем снивенин чувствительности к помехам одного вида и восстановления истинного значения вы- = ходной информации при воздействии помех другого вида. 1 э.тт. ф-лы, 5 ил.

1430903

Изобретение относится к измерительной и плазменной технике и может быть использовано в фазометрах дпя определения временного и пространственного распределения концентрации плазмы в составе СВЧ и лазерных интерферометров, а также в устройствах, измерительной техники, где необходимо непрерывно измерять фазу сигнапа в 10 диапазоне, превьппающем 2, в условиях интенсивньгх помех.

Цель изобретения — повьппение помехоустойчивости.

Иа фиг.1 представлена блок-схема 15 устройства на фиг.2 - временные диаграммы работы блока подсчета изменений фазы от 0 до 2п; на фиг.3 — временные диаграммы работы блока подсчета изменений фазы свыше 2tt," на фиг.4 -20 временные диаграммы работы блока подсчета изменений Фазы свьппе 2п при воздействии помех; на фиг.5 — функциональная схема устройства.

Устройство содержит формирователи 25 и 2 импульсных сигналов, выходы которых соединены с входами RS-триггера 3, выходом соединенного с входом блока 4 преобразования длительностькод (ПДК). При этом RS-триггер 3 и

ПДК 4 образуют блок 5 подсчета изменений фазы от 0 до 2Н, выход блока 4 соединен с входом блока 6 подсчета изменений фазы свыше 2п, соединенного также с входами порогового узла 7 сравнения с низким порогом и порогового узла 8 сравнения с высоким порогом, при этом выходы узлов 7 и 8 соединены с входами узла 9 выделения изменения фазы свьппе 2 п, выходы которого соединены с входами реверсивного счетчика 10, выход которого соединен с одним входом блока 11 переключения диапазона, другой вход которого сое" динен с выходом 1ЩК 4, а выход с входом цифроаналогового преобразователя (ЦАД) 12.

Блок 4 преобразования длительность - код содержит 9-триггер 13 синхронизации один вход которого соединен с выходом RS-триггера 3, а второй - с выходом задающего генератора.

14 через делитель 15 частоты, при этом инверсный выход D-триггера 13 соедннак через ключ 16 с С-входом синхронного счетчика 17 на 64, К-вход 55 которого соединен с входом ключа 16, а выходы - с входом регистра 18, тактовый вход которого соединен с прямым выходом D-триггера ll3 а выход— с выходом блока 5 подсчета изменений фазы от 0 до 2, при этом второй вход ключа 16 соединен с выходом задающего генератора 14, а блок 6 подсчета изменений фазы свьппе 2п содержит узлы 7 и 8, вторые входы которых соединены с кодовыми входами установки области контроля, а выходы — с входами элементов 19 и 20 задержки соответственно и входами элементов И 21 и 22, выходы которых соединены с входами реверсивного счетчика 10, а вторые входы — с выходами элементов

19 и 20 задержки, вход блока б соединен через интерфейсный блок 23 с шинами ЭВМ, вывод информации с ЦАП

12 осуществляется через усилитель 24 мощности, а опорный сигнал поступает на формирователь 2 с делителя 25 частоты на 32, входом соединенного с делителем 15. На фиг.2-4 введены обозначения: ОК - выход формирователя 2;

ИК - выход формирователя 1; RS - сиг" нал на выходе RS-триггера; CC1 — порог узла 8; СС2 - порог узла 7; а— выход узла 8; б - выход узла 7, в— сигнал на выходе элемента 19 задержки, r - -сигнал на выходе элемента 20 задержки; д - сигнал на выходе элемента И 2 1, е - сигнал на выходе элемента И 22.

Устройство работает следующим образом.

Помехи, воздействующие на устройство определения фазового сдвига радиочастотных сигналов, проявляются в изменении регулярности импульсов измерительной последовательности, сравниваемой в устройстве по фазе с внутренней опорной последоватепьностью. В нормальных условиях на каждый импульс опорной приходится один импульс измерительной последовательности, их фазовые соотношения меняются монотонно во времени (не более 10Х за период). Таким образом помеха проявляется в появлении лишних импульсов в измерительной последовательности либо пропадании рабочих импульсов.

По переднему фронту импульса, пришедшего раньше рабочего импульса измерительной последовательности, вырабатывается короткий, 5 нс, импульс в формирователе 1 импульсной последовательности (ФИП), который переключает

RS-триггер 3 блока 5 подсчета изменений фазы 0-2tt раньше рабочего импуль1430903 са (фиг.2). Это вызывает более короткий, чем ожидаемое значение, выходной

-импульс RS-триггера 3 и после его оцифровки уменьшенное значение выходного цифрового кода ПДК 4.

В условно-аналоговом виде это скачкообразное изменение сигнала вниз изображено на фиг.4. В зависимости от величины предшествующего значения фазы и амплитуды этого изменения возможны два варианта. Если скачкообразно изменившийся сигнал пересекает лишь один порог сравнения, срабатывает только один узел 7 или 8 сравнения в блоке 6 подсчета изменений фазы г свыше 2J), блок 6 подсчета изменений фазы свыше 2)) не срабатывает и на вход реверсивного счетчика t0 импульс не поступает - помеха подавлена. Если скачкообразно изменившийся сигнал пересекает оба порога узлов 7 и 8 сравнения, схема отрабатывает егокак рабочий импульс и изменяет показания счетчика 10 на единицу. В следующий же такт опорной последовательности на выходе RS-триггера 3, имеется правильное, без помехи, определение фазы, выходной код блока 5 подсчета изменений фазы 0-2") возвращается к истинному значению, что вызывает обратное скачкообразное изменение сигнапа, пересекающее оба порога, и на счетчик 10 поступает импульс, изменяющий его показания на единицу в обратную сторону, т.е. воздействие помехи нейтрализуется, схема восстанавливает истинное значение фазы.

В соответствии с принципом работы интерферометра выделенный иэ СВЧ детектора сигнал, содержащий информацию о концентрации плазмы в виде фазы сигнала и по частоте, приблизительно равный опорной частоте, поступает на устройство определения фазового сдвига.

; Импульсы опорной последовательности получены делением тактовой частоты в 32 раза делителем 25.

ФПИ 1 и 2 по положительным фронтам импульсов ИК и ОК вырабатывают короткие 5-10 нс, импульсы, необходимые для увеличения разрешавшей способности блока подсчета 0-2 (), принцип действия ФПИ основан на использовании задержки логических элементов. Блок

5, изменяющий фазу импульсов ИК от- носителвно ОК, выполнен íà RS-триггере 3, преобразующем разность фаз 8

10 в течение всего времени измерения, С этой целью цифровой код с выхода блока 5 0-2() подается на два пороговых узла 7 и 8 сравнения, где сравнивается с двумя порогами: с верхним, который соответствует 2))/З,.и с ниж55 л ним, который соответствует и/3. Выходные сигналы узлов 8 и 7 задержи ваются на элементах 19 и 20 задержки на время Dt = 40 нс, после чего вы15

45 длительность импульса. D-триггер 13 осуществляет синхронную привязку выходных импульсов RS-триггера 3 к тактовой частоте устройства, а синхронный счетчик t7 на 64, управляемый ключ 16 и регистр 18 образуют ПДК 4.

Таким образом, на выходе регистра 18 присутствует код, соответствующий фазе входного сигнала, смена информации регистра 18 блока 5 подсчета изменений фазы 0-2 и происходит с частотой импульсов ОК. Счетчик t7 имеет объем в 6 двоичных разрядов и запитывается вдвое большей частотой заполнения, чем та, которой соответствуют импульсы минимальной длительности с триггера 13, а в регистр 18 считывается 5 старших разрядов счетчика 17— это обеспечивает большую устойчивость работы блока 5 подсчета, так как устраняет дрожание информации в младших разрядах.

Цифровой код на выходе блока подсчета изменений фазы 0-2)) содержит всю информацию, описывающую изменение фазы, если набег фазы превьппает 2)), то в выходной информации наблюдаются резкие изменения величины сигнала (на величину = 2(J) чередующиеся с монотонным изменением сигнала, причем вид пилообразной картины однозначно определяется изменением фазы во времени (фиг.3). Момент такого скачкообразного изменения есть момент изменения фазы на 2 )), à его направление (от большего значения к меньшему или наоборот) означает, что фаза увеличилась или уменьшилась на 2)) (скачкообразное изменение от большего к меньшему соответствует увеличению фазы на 2)(). Воспользовавшись этим правилом, можно по.выходной информации восстановить общую монотонную картину изменения фазы во всем диана" зоне (сколь угодно превьпнающем 2 ))).

Этой цели служит блок 6 подсчета изменения фазы .свыше 2 )), подсчитываю" щий число переходов фазы через 2 ((i430903 счетчика, а вторые входы — с входами соответственно второго и первого злементов задержки и выходами второго и первого пороговых узлов, вторые входы которых соединены с клеммами задания области анализа перехода.

1430903 азояоз СЛ

1!

1

1 -1-т — —

3il 3

1 1 1

1430903

Составитель И.Катанова

Техред N.ÄHäûê Корректор И.Шароши

Редактор Л. Пчолинская

Заказ 5339/48,Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35„ Раушская наб., д. 4/5 ц

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