Способ определения сдвига фаз

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к способам измерения фаз монохроматических сигналов в радиолокации, связи. С целью повышения точности измерения сдвига фаз двух сигналов одинаковой частоты /измерительного и опорного/ многократно сравнивают и компенсируют разность фаз сигналов при перемене местами опорного и измерительного сигналов. Результаты измерения определяют как частное от деления суммарного сдвига, вносимого отсчетным или установочным фазовращателем, на число циклов компенсации. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1615636 А1 (si)s G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4617279/.24-21 (22) 07,12.88 (46) 23.12.90. Бюл. М 47 (72) С.И. Сивоконь (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1236386, кл. G 01 Я 25/00, 1986.

Кукуш В.Д, Злектрорадиоизмерения.

Учебное пособие для вузов, — M.: Радио и связь, 1985, с. 216-217. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА ФАЗ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике, в частности к спосоИзобретение относится к способам измерения сдвига фаз двух гармонических сигналов одной чдстоть1, Целью изобретения является повышение точности определения сдвига фаз двух сигналов.

Способ измерения сдвига фаз реализу-. ется следующим образом.

Обнуляют показания установочного фазовращателя. Пропускают измерительный и опорный сигналы через установочный и отсчетный фазовращатели соответственно.

Сравнивают фазы сигналов. С помощью отсчетного фазовращателя компенсируют измеряемый фазовый сдвиг. При этом фот1 =P< + APcp1 где por1 — фазовый сдвиг, вносимый отсчетным фазовращателем при первом цикле компенсации; уЪ вЂ” измеряемый сдвиг фаз двух сыгналов;

Л Р,р1 — погРешность компенсации, обусловленная погрешностью устройства сравнения при первом цикле компенсации. бам измерения фаз монохроматических сигналов в радиолокации, связи. С целью повышения точности измерения сдвига фаз двух сигналов одинаковой частоты (измерительного и опорного) многократно сравнивают и компенсируют разность фаз сигналов при перемене местами опорного и измерительного сигналов. Результаты измерения определяют как частное от деления суммарного сдвига, вносимого отсчетным или установочным фазовращателем, на число циклов компенсации.

1 ил.

Меняют местами (переключают между собой) опорный и измерительный сигналы: опорный сигнал пропускают через установочный фазовращатель, а измерительный сигнал — через отсчетный фазовращатель.

Сравнивают фазы сигналов. Компенсируют сдвиг фаз сигналов с помощью установочного фазовращателя, При этом фуст2 = Px + т 1от1 + Л Pcp2 = 2 тРх +

+ A Pcp1 + Л Рср2

ГДЕ РУстг — фаЗОВЫй СДВИГ, ВНОСИМЫЙ УСтановочным фазовращателем при втором цикле компенсации;

ЛP<р2 — погРешность компенсации, обусловленная погрешностью устройства сравнения при втором цикле компенсации.

Вновь меняют местами опорный и измерительный сигналы, сравнивают фазы сигналов, компенсируют фазовый сдвиг с помощью отсчетного фазовращателя и т. д.

После выполнения и циклов компенсации по шкале отсчетного(для нечетного) или установочного (для четного и) фазовращателя определяют суммарный фазовый сдвиг

1615636 ф (с учетом возможных переходов через ! 2л), внесенный фазовращателем. При этом справедливо соотношение ! !

П

p .- = и Ф» + фот + h pcpl

i i где rp — суммарный фазовый сдвиг„внесенный фазовращателем; уЪ вЂ” измеряемый сдвиг фаз двух сигналов;

Ago ñ — погрешность отсчета по шкале фа зов ра щателя;

A(pcpi — погрешность компенсации, обусловленная погрешностью устройства сравнения при i-м цикле компенсации.

Измеряемый фазовый сдвиг ф» определяется из выражения

П

X ю.

Я и и A

Вычитаемые величины в выражении хврактеризуют погрешность измерения, Из полученного результата следует, что погрешность измерения, связанная с погрешностью градуировки шкалы фазовращателя, уменьшается в и раз. Погрешность измерения, возникающая из-за погрешности ус--ройства сравнения, в общем случае имеет две составляющие: случайну.:о и систематическую. Среднее значение случайной со с-;àaëÿiñùâé этой по".ðaèíocTè при достаточно большом и стремится к нулю.

Систематическая составляющая погрешности измерения, обусловленная погрешностью устройства сравнения, для четного п равна нулю, а для нечетного и уменьшается в и раз. Число необходимых циклов компенсации определяется требуемой точностью измерения сдвига фаз сигналов qr», При погрешности градуировки шкалы фазовращателя h,ð T =22О и погрешности устройства сравнения Ьф р = и 4 (случайная составляющая) в предлагаемом способе для числа циклов компенсации и - 30 погрешность измерения, связанная с отсчетным устройством (фазовращателем), уменьшается в и раз и составляет +é О,О66 .

Погрешность измерения, связанная с устройством сравнения, уменьшается в п раз и составляет ч= О,73 .

На чертеже приведено устройство, реа= лизующее предлагаемый способ, Устройство содержит коммутатор 1 сигналов, блок 2 управления, первое отсчетное устройство 3, установочный фазовращатель

4, отсчетный фазовращатель 5, второе отсчетное устройство 6, устройство 7 сравне".ия, вычислительное устройство 8.

Входами устройства являются первый и второй входы коммутатора 1 сигналов. Выходы коммутатора 1 сигналов подключены к первым входам установочного 4 и отсчетного 5 фазовращателей соответственно, первые выходы которых соединены с входами устройства 7 сравнения, выход последнего подключен к входу блока 2 управления, первый выход которого подключен к третьему входу коммутатора 1 сигналов, Второй и третий выходы блока 2 управления соединены с вторыми входами установочного 4 и отсчетного 5 фазовращателей соответственно, вторые выходы которых через первое 3 и второе 6 отсчетные устройства соответственно подключены к первому и второму входам вычислительного устройства 8, Четвертый выход блока 2 управления соединен с третьим входом вычислительного устройства 8.

Устройство работает следующим образом, При первом цикле компенсации с помощью сигнала, поступающего с второго выхода блока 2 управления, обнуляются показания установочного фазовращателя 4.

Измерительный и опорный сигналы подают-ся на первый и второй входы коммутатора 1 сигналов, Под воздействием сигнала с блока

2 упр;-аления, поступающего на третий вход коммутатора 1 сигналов, измерительный и опорный сигна.;ы коммутируются на первые входы установочного 4 и отсчетного 5 фазовращателей соответственно. В устройстве 7 сравнения сравниваются фазы сигналов, поступающих с выходов фазовращателей 4 и 5. С блока 2 управления на второй вход отсчетного фазовращателя 5 выдается управляющий сигнал, под воздействием которого с помощью этого фаэовращателя осуществляется компенсация сдвига фаз сигналов. Значение фазы, вносимой отсчетным фазовращателем 5, фиксируется в отсчетном устройстве 6, При втором цикле компенсации с блока

2 управления подается сигнал управления на третий вход коммутатора 1 сигналов. После коммутации опорный сигнал пропуска- ется через установочный фазовращатель 4, а измерительный сигнал — через отсчетный фаэавращатель 5. Сравниваются фазы сигналов в устройстве 7 сравнения. Под воздействием управляющего сигнала с блока 2 управления, поступающего на второй вход установочного фазовращателя 4, с помощью последнего компенсируется фазовый сДВиГ сиГналоВ. Значение фазы, вносимой установочным фазавращателем 4, фиксируется в отсчетном устройстве 3, 1615636 и — число выполненных циклов компенсации.

Составитель Ю. Макаревич

Тех ред M.Моргентал Корректор M. Демчик

Редактор И, Шулла

Заказ 3О84 Тираж 548 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

При следующем цикле компенсации вновь осуществляется коммутация измерительного и Опорного сигналов и т. д. При каждой коммутации компенсация сдвига фаз сигналов на выходах фазовращателей осуществляется с помощью того фазовращателя, через который в данном цикле компенсации пропускают опорный сигнал.

После выполнения и циклов компенсации (значение определяется требуемой точностью определения измеряемого сдвига фаз сигналов) с четвертого выхода блока 2 управления выводится значение п, поступающее в вычислительное устройство 8.

Вычислительное устройство 8 считывает с отсчетного устройства 3 (для четного n) или отсчетного устройства 6 (для нечетного и) значение суммарного фазового сдвига фе (с учетом возможных переходов через 2л ), внесенное установочным 4 (для четного n) . или отсчетным 5 (для нечетного n) фазовращателем, В вычислительном устройстве 8 вычисляется измеряемый сдвиг фаз сигналов по формуле

p. =-, и > где p — суммарный фазовый сдвиг, внесенный установочным или отсчетным фазовращателем;

Формула изобретения

5 Способ определения сдвига фаз, заключающийся в том, что измерительный и опорный сигналы одинаковой частоты пропускают через установочный и отсчетный фазовращатели, соответственно срав10 нивают фазы сигналов и компенсируют измеряемый фазовый сдвиг с помощью отсчетного фаэовращателя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности определения, многократно перекрестно пе15 реключают между собой опорный и измерительный сигналы, каждый раз сравнивают фазы сигналов и компенсируют сдвиг фаз с помощью того фазовращателя, через который в данном цикле компенсации пропуска20 ют опорный сигнал, и определяют искомый сдвиг фаэ сигналов по формуле п где у — суммарное изменение фазового

25 сдвига, вносимого установочным или отсчетным фазовращателем;

n — число выполненных циклов компенсации, определяемое требуемой точностью измерений.