Статистический анализатор конечной разности фазы сигнала

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения статистических характеристик фазы сигнала. Цель изобретения - повышение точности измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при изменении частоты ω исследуемого сигнала. Цель достигается путем компенсации фазового сдвига V .ΩΤ как при постоянной частоте, так и при изменении частоты исследуемого сигнала, где V - вещественный парметр характеристической функции

Τ - время задержки при формировании конечной разности первого порядка. Компенсация позволяет повысить точность измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала. В статистическом анализаторе конечной разности первого порядка фазы сигнала в подготовительном цикле по полученному соотношению, справедливому для симметричных законов распределения, что присуще конечной разности, определяется фазовый сдвиг V .Ω .Τ и посредством управляемого фазовращателя на входе анализатора компенсируется. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (1!) А2 (51)5 G 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1422182 (21) 4458715/24-21 (22) 11.07.88 (46) 30.09.90. Бюл. У 36 (71) Омский политехнический институт (72) Ю.М, Вешкурцев, О,Г. Лукиных и С.И. Новиков (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1422182, кл. G 01 R 25/00, 1987. (54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР КОНЕЧНОЙ РАЗНОСТИ ФАЗЫ СИГНАЛА (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения статистических характеристик фазы сигнала.

Цель изобретения — повышение точности измерения оценок характеристической функции конечной разности первого по" рядка фазы сигнала при изменении частоты () исследуемого сигнала, Цель досИзобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения статистичес- . ких характеристик случайной фазы сигнала и является усовершенствованием статистического анализатора конечной разности фазы сигнала.

Цель изобретения — повышение, точ". ности измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при изменении частоты исследуемого сигнала.

На фиг.1 приведена структурная схема статистического анализатора конечной разности первого порядка фазы сигнала; на фиг. 2 - временные диа2 тигается путем компенсации фазового сдвига Ч(, как при постоянной частоте, так и при изменении частоты исследуемого сигнала, где V - -вещественный параметр характеристической функции; С - время задержки при формировании конечной разности первого порядка. Компенсация позволяет повысить точность измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала. В статистическом анализаторе конечной разности первого порядка фазы сигнала в подготовительном цикле по полученному соотношению, справедливому для симметричных законов распределения, что присуще конечной разности, определяется фазовый сдвиг Умами посредством управляемого фазовращателя на входе анализатора компенсируется.

2 ил, граммы работы статистического анализатора.

Статистический анализатор конечной разности первого порядка фазы сигнала содержит управляемый фазовращатель 1, формирователь 2 опорного колебания, аналоговый запоминающий блок 3, первый узел 4 выборки и хранения (УВХ) ° второй узел 5 выборки и хранения, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, второй аналого-цифровой преобразователь 7, первый накапливающий сумматор 8, второй накапливающий сумматор 9, первый отсчетный блок 10, второй отсчетный блок 11, формирователь 12 стробирующих импульсов, по1596270 стоянный запоминающий блок 13, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 14, управляемый делитель 15 напряжения, управляемый генератор 16 тактовых импульсов, Входом статистического анализато" ра конечной разности первого порядка фазы сигнала служат объединенные вхо- 1О ды управляемого фазовращателя 1 и формирователя 2 опорного колебания, Выход управляемого фазовращателя 1 присоединен ко входу аналогового запоминающего блока 3, выход которого подключен к объединенным входам первого и второго каналов преобразователя, в каждом из которых последовательно соединены соответственно первый и второй узлы выборки и хранения 4 Zg и 5, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 6 и 7, первый и второй накапливающие сумматоры 8 . и 9, первый и второй отсчетные блоки 10 и 11. Объединенные входы стро- 25 бирования узла выборки и хранения и аналого-цифрового преобразователя первого и второго каналов преобразования подключены соответственно к первому и второму выходу формирователя

12 стробирующих импульсов, сигнальный вход которого присоединен к выходу формирователя 2 опорного колебания.

Выходы накапливающих сумматоров 8 и 9 подключены к раздельным входам постоян-35 ного запоминающего блока 13, выход которого присоединен к последовательно включенным цифроанаговому преобразователю 14 и управляемому делителю 15 напряжения, выход которого явля-40 ется входом управления управляемого фазовращатеня 1. Объединенные входы стробирования накапливающих сумматоров 8 и 9 и тактовые входы постоянного запоминающего блока 13, цифроаналого- 45 вого преобразователя 14 и управляемого делителя 15 напряжения подключены к цепи "Время измерения". Первый и второй выходы управляемого генератора 16 так.-овых импульсов присоединены соответственно к первому и второму тактовым входам аналогового запоминающего блока 3, у которого первый тактовый вход объединен с тактовым входом формирователя 2 опорного колебания.

Вход управления управляемого делите-, ля 15 напряжения, управляющий вход формирователя 12 стробирующих импульсов и вход управляемого генератора 16 тактовых импульсов объединены и образуют управляющий вход статистического анализатора.

В исходном состоянии отсчетные блоки 10 и 11, накапливающие сумматоры 8 и 9, ЦАП 14 обнулены, в первый регистр ЦАП управляемого делителя 15 напряжения записан код, соответствующий первому значению v а второй регистр этого ЦАП обнулен. При этом напряжение на выходе управляемого делителя 15 напряжения равно нулю и фазовый сдвиг, вносимый управляемым фазовращателем 1, равен нулю.

Статистический анализатор конечной разности фазы сигнала работает следующим образом.

На вход анализатора поступает исследуемый сигнал (фиг.2а)

V(t) =U . sin(cut+a(t) ), Цикл измерения начинается с появления переднего фронта импульса в цепи "Время измерения", Вещественный параметр характеристической функции v задается с помощью аналогового запоминающего блока 3 и управляемого генератора 16 тактовых импульсов.

Дискретные значения исследуемого сигнала записываются в аналоговый запоминающий блок 3 в течение периода входного сигнала с частотой f, задаваемой управляемым генератором 16 тактовых импульсов, а затем считывается с частотой v f, задаваемой тем же генератором тактовых импульсов.

Таким образом, на выходе аналогового запоминающего блока 3 получаются отрезки исследуемого сигнала с умноженной в v раз частотой и фазой (фиг.2в).

V„(t) =U sin(vet+vy(t)) и длительностью, равной периоду входного сигнала, деленному на v. Формирователь 2 опорного колебания представляет иэ себя аналоговую линию задержки, которая, задерживая исследуемый сигнал на время о, формирует опорное колебание. Формирователь 12 стробирующих импульсов формирует из опорного колебания две сдвинутые на четверть периода последовательности стробирующих импульсов, частота следования которых равна частоте сигнала на выходе аналогового запоминающего блока 3. Начало этих стробирующих импульсов задержано на время С относи"

5 15962 тельно момента перехода исследуемого сигнала через нуль из области отрицательных значений в область положительных значений (фиг.2г,д).

УВХ 4 интегрирует поступающий на ,его сигнальный вход исследуемый сигнал с умноженными в v раз частотой и фазой за время действия строб-импульса на его входе стробирования.

Б результате интегрирования на выходе УВХ 4 получаем сигнал:

t;+ T/2v

U > «(t) g U„sinj vat+vy(t)g dt=

= — (cos(чий;+vy(;) j-cosfv +

+v — +v (t + — ))1.

Т Т

2v 1 2v

70 6

B (v) — оценки действительной и мнимой частей характеристической функции случайного процесса t1 (t) то для симметричных законов распределения с нулевым средним значением В(ч) О, каким является случай процесса

g =gt)+coè, можно записать характеристическую функцию

9 (V) =A (V)+j B (V) =9 (V) . ехр (д чу с)

=(А (ст)+дй (ч)3 exp(jvc Q, Поскольку Й (ч)=0, то

6 (ч) =A (v) ехр (j чиК) =

A (v) cos тсм +дА (ч) ° х sinvcd(„

Так как стробирующие импульсы на входе стробирования УВХ 5 сдвинуты относительно стробирующих импульсов

УВХ 4 на четверть периода, то на выходе УВХ 5 получаем сигнал ;+ 3T/Ф т

"у8хю () "щ " + (")3

4, +Т/4v

Напряжения с выходов узлов 4 и 5 выборки и хранения поступают на входы АЦП 6 и 7. При этом запуск АЦП

6 и 7 производится по окончании действия стробирующего импульса, т.е. к моменту окоччания интегрирования в УВХ 4 и 5. После завершения аналого-цифрового преобразования на выходе

"Конец преобразования" АЦП формируется импульс, который, поступая на вход синхронизации соответствующего накапливающего сумматора, суммирует код, сформированный на выходе АЦП, с кодом, записанным к настоящему моменту времени в накапливающем сумматоре.

Первый цикл работы анализатора заканчивается по заднему фронту первого импульса на входе "Время измерения", Таким образом, если за время измере" ния будет реализовано 2N периодов входного сигнала, в накапливающих сумматорах будут получены цифровые коды чисел:

"» 1

A (v) —;Е cos ivy(t)+vd И .

N ô

1(1

 (v) * — 7 sin(vtP(t)+vd

Следовательно

А (v) A+(v) созчсоС, В (V) =A +(V) s З.nvlcp, 25 Решив эту систему уравнений относительно м, получим соотношение

ыС = — arctg

1 В (v) ч А» v

30 Для любого v можно определить и далее проводить автоматическую компенсации фазового сдвига uli.

Компенсация производится следующим образом.

На адресную шину блока 13 подаются два цифровых кода. первый - с накапливающего сумматора 8 на старшую половину разрядов адресной шины блока 13, второй — с накапливающего сум4О матора 9 на: падшую половину разрядов адресной шины блока 13. При перепаде из "1" в "0" импульса в цепи "Вре" мя измерения происходит считывание кода иэ ячейки запоминающего блока

45 13, адрес которой соответствует коду на адресной шине блока 13, в регистр

ЦАП 14. Этим же перепадом осуществляется запуск ЦАП 14. После цифроаналогового преобразования на вход

5О управляемого делителя 15 напряжения пбдается напряжение, пропорциональное ти), На этом подготовительный этап (фиг.2б) заканчивается и начинается непосредственное измерение отсчетов характеристической функции конечной разности фазы сигнала.

По приходу очередного переднего фронта импульса в цепи "Время изме рения" (Фиг.2б) происходит перезаЪ

1596270

V„(t) U sin(urt+y(t)-ur 83э а на входах УВХ 4 и 5 получают напряжения, прямо пропорциональные величинам

V, (v, t) =ñîç(v ð(t)+v<4-vi), Ч (v, t) =sinjvq(t)+vcu vcuCj.

В накапливающих сумматорах 8 и 9 получают коды чисел, пропорциональных действительной и мнимой составляющим характеристической функции ко-. нечной разности первого порядка фазы сигнала с компенсированным фазовым сдвигом w7,.

А (ч) —, V; (v,t), 1 к

1М к

B» (v) = — N .Е V» (v, t), =6 где N — - количество кодов, просуммированных накаливающим сумматором за время действия импульса "Время измерения".

45 пись кода из первого регистра /XII управляемого делителя 15 напряжения во второй регистр этого ЦАП, а в первый регистр ЦАП записывается код, соответствующий очередному значению v и напряжение на выходе ЦАП 14 делится в управляемом делителе 15 напряжения.

Коэффициент деления управляемого делителя напряжения соответствует коду, 10 записанному во втором регистре ЦАП управляемого делителя 15 напряжения.

Выходное напряжение управляемого делителя напряжения, соответствующее

urP,, подается на вход упРавления управ-15 ляемого фазовращателя 1, который при этом вносит фазовый сдвиг, равный u)3, Управление блоком 13 ЦАП 14 делителем 15 осуществляется таким образом, что напряжение на выходе упРав ляемого делителя IS напряжения за цикл измерения не изменяется, при этом в течение времени измерения управляемый фазовращатель 1 вносит постоянный фазовый сдвиг ц, получен- 25 ный в первом подготовительном этапе измерений. Во втором и последующих циклах измерения на вход блока 3 подается сигнал вида

Результаты измерения, находящиеся в регистрах памяти накапливающих сумматоров 8 и 9, индицируются в отсчетных блоках 10 и 11. Наличие оце- . нок характеристической функции, измеренйых при различных значениях вещественного параметра ч, позволяет в аналитическом виде установить статистические характеристики конечной разности первого порядка фазы сигнала.

Таким образом, введение постоянного запоминающего блока, цифроаналогового преобразователя, управляемого делителя напряжения и управляемого фазовращателя позволяет повысить точность измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при неизвестной частоте входного сигнала.

Формула изобретения

Статистический анализатор конечной разности фазы сигнала по авт.св.

Р 1422182, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при изменении частоты исследуемого сигнала, введены управляемый фазовращатель, управляемый делитель напряжения, цифроаналоговый преобразователь и постоянный запоминающий блок, входы которого соответственно подключены к выходам накапливающих сумматоров, выход присоединен к последовательно включенным цифроаналоговому преобразователю и управляемому делителю напряжения, выход которого подключен к входу управления управляемого фаэовращателя, высокочастотные вход и выход которого присоединены соответственно к входу анализатора и входу аналогового запоминающего блока, причем к цепи "Время измерения" подключены тактовые входы постоянного запоминающего блока цифроаналогового преобразователя и управляемого делителя напряжения, вход управления которого присоединен к управляющему входу статистического анализатора.

Составитель я. Макаревич

Редактор Н. Горват Техред Олийнык Корректор Т. Малец

Заказ 2907 Тираж 550 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С СР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101