Способ измерения разности фаз

 

Изобретение может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучения сигналов . Цель - повышение точности измерения разности фаз. Способ заключается в том, что устанавливают вблизи антенн на одинаковом расстоянии от них вспомогательный источник радиоизлучения на частоте, близкой к частоте измеряемого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного исИзобретение относится к электрорадиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучения сигналов. Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов . На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для реализации способа измерения разности фаз; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. точника одновременно с измеряемыми сигналами на входы двух основных и двух дополнительных каналов в два такта за период коммутации, усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту частоты сигналов в каждом из каналов, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинов основных и дополнительных каналов , преобразуют разности фаз основных и дополнительных каналов в сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, при этом последние инвертируют в нечетные либо четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохраняют неизменными, интегрируют сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, с последующим определением разности результатов интегрирования. Цель достигается за счет исключения погрешностей измерения из-за динамической неидентичности высокочастотных трактов. 2 ил. Устройство содержит коммутатор 1, три усилительно-смесительных блоков 2-4 измерительного сигнала, гетеродин 5 измерительного сигнала, первый блок 6 автоподстройки, синхронизатор 7, фазометр 8 измерительного сигнала, коммутатор 9 полярности измерительного сигнала, интегратор 10 измерительного сигнала, высокочастотные тракты 11 и 12 первого и второго каналов, три усилительно-смесительных блока 13-15 вспомогательного сигнала , гетеродин 16 успомогательного канала, второй блок 17 автоподстройки, фаt/ С L о ч VI съел 4 45

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

Ф \

Ь»

Ъ» (61) 1205053 (21) 4679558/21; 4696975/21 (22) 14.04.89 (46) 15,09.91. Бюл. М 34 (71) Севастопольский приборостроительный институт (72) В.А.Гоголев, В.M,Èñüêèâ, А,M,Êoçëîâский и Л.М.Лобкова (53) 621.317.77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1205053, кл. G 01 R 25/00, 1984. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ

ФАЗ (57) Изобретение может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучения сигналов. Цель — повышение точности измерения разности фаз. Способ заключается в том, что устанавливают вблизи антенн на одинаковом расстоянии от них вспомогательный источник радиоизлучения на частоте, близкой к частоте измеряемого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного исИзобретение относится к электрорадиоиэмерительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучения сигналов, Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для реализации способа измерения разности фаз; на фиг. 2— временные диаграммы работы устройства.,, Я „„1677654 А2 точника одновременно с измеряемыми сигналами на входы двух основных и двух дополнительных каналов в два такта за период коммутации, усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту частоты сигналов в каждом из каналов, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинов основных и дополнительных каналов, преобразуют разности фаз основных и дополнительных каналов в сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, при этом последние инвертируют в нечетные либо четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохраняют неизменными, интегрируют сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, с последующим определением разности результатов интегрирования, Цель достигается за счет исключения погрешностей измерения из-за динамической неидентичности высокочастотных трактов. 2 ил.

Устройство содержит коммутатор 1, три усилительно-смесительных блоков 2-4 измерительного сигнала, гетеродин 5 измерительного сигнала, первый блок 6 автоподстройки, синхронизатор 7, фазометр 8 измерительного сигнала, коммутатор

9 полярности измерительного сигнала, интегратор 10 измерительного си нала, высокочастотные тракты 11 и 12 первого и второго каналов, три усилительно-смесительных блока 13-15 вспомогательного сигнала, гетеродин 16 успомогательного канала, второй блок 17 автоподстройки, фа1677654 зометр 18 вспомогательного сигнала, коммутатор 19 полярности вспомогательного сигнала, интегратор 20 измерительного сигнала, блок 21 разности, источник 22 вспомогательного радиосигнала, Каждый из усилительно-смесительных блоков 2-4 и 13-15 содержит усилители амплитуды измеряемых и вспомогательных сигналов, смесители супергетеродинного типа и усилители амплитуды сигналов промежуточной частоты.

Усилительно-смесительные блоки 2, 3 совместно с гетеродином 5 в тракте измерительного сигнала и блоки 13, 14 совместно с гетеродином 16 в тракте вспомогательного сигнала образуют первый (2,5), (13,16), второй (3,5), (14,16) каналы усилительнопреобразовательных трактов.

Усилительно-смесительные блоки 4, 15 совместно с гетеродинами 5 и 16, а последние совместно с блоками 6 и 17 автоматической подстройки частоты обеспечивают системы автоматической подстройки частоты (4,5,6), (15,16,17). Коммутаторы 9 и 19 полярности измеряемого и вспомогательного сигналов осуществляют параллельно-перекрестные переключения двух входных и двух выходных шин или каким-либо другим образом изменяют полярности сигналов на противоположные в моменты времени, определяемые импульсами синхронизации от синхронизатора 7, сохраняя нелзменной его амплитуду, Высокочастотные тракты 11 и 12 представляют собой антенно-фидерные системы (антенны, линии передачи сигнала), предназначенные для приема измерительного и вспомогательного сигналов и подачи их на вход измерителя, Блок 21 разности устраняет погрешности, вызванные неидентичностью высокочастотных трактов. Источник 22, вспомогательного сигнала излучает непрерывный вспомогательный радиосигнал, по частоте близкий к измеряемому, Располагается источник 22 на небольшом (2-3 м) расстоянии перед антеннами на одинаковом расстоянии от них на линии трассы измеряемого сигнала, Выходы высокочастотных трактов 11, 12 первого и второго каналов соединены с первым и вторым входами коммутатора 1 измеряемых и вспомогательных сигналов.

Кроме того, выход втооого высокочастотного тракта 12 соединен с входами усилительно-смесительных блоков 14, I5.

Устройство, реализующее способ измерения разности фаз, работает следующим образом.

Измеряемый и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 непрерывно подают на сигнальные входы усилительно-смесительного блока 4 тракта измерительного сигнала и блока 15 вспомогательного сигнала, Сигналы с выходов блоков 6 и 17 автоматическрй подстройки частоты подают на входы управления гетеродиков 5, 16. Системы (4-6), (15-17) автоматической подстройки частоты управляют гетеродинами 5 и 16 таким образом, что при изменении частоты измеряемого и вспомогательного сигналов на втором входе коммутатора 1 частоту сигнала промежуточной частоты на выходах усилительно-смесительных блоков 2-4 13-15 удерживают неизменной. Коммутатор 1 и коммутаторы 9, 19 полярности сигналов работают синхронно в два такта под управлением синхронизатора

7, при этом

«, Гком

Тчет = Тнеч = —, 2 где T«>< — период коммутации; тчет тнеч длительность четного и нечетного тактов соответственно.

В нечетные такты иэ синхронизатора 7 на коммута — îð 1 поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом измеряемый и вспомогательные сигналы с первого входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее измеряемый сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 2, а вспомогательный сигнал на сигнал bHblA вход усилительно-смесительного блока 13. При этом измеряемый и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее измеряемый сигнал на сигнальный входусилительно-смесительного блока 3, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 14, В четные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 1 поступают четные синхронизирующие импульсы, При этом измеряемый и вспомогательный сигналы с первого входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее измерительный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 3, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 14, При этом измерительный и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее на сигнальные входы усилительно-смесительных блоков 2 и 13 соответственно измерительного и вспомогательного трактов, Первый и вторОй измерительные сигналы на входы коммутатора 1 имеют фазы Ф1 и % соответственно, а вспомогательные

1677654

Ф 1 и Фв2, Измеряют разность фаз измерительного и вспомогательного сигналов на фазометрах 8 и 18, соответственно

Ф= Ф1 Ф2 = (Ф2 Фl), Ф= Ф2 — Ф1 = —; — %), 5

Фв1 2 (Фв2 Фв1)

ЛФв = Фв2 Фв1 = (Фв1 Фв2).

В зависимости от того, какой из измеряемых или вспомогательных сигналов считают за опорный. Разность набегов фаз hp u

ВуЪ в первых каналах (2,5), (13,16) усилительно-преобразовательных трактов относительно вторых каналов (3,5), 14,16), обусловлена тем, что величины собственных набегов фазы в каждом из каналов неодинаковы и, кроме того, непостоянны во времени. Разность фаз сигналов промежуточной частоты на входах фазометров 8 и 18

Лтр = 1р1 — ф2, ЛтРв = 1Рв1 фв2.

20 где ф — фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (2,5);

1ф — фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (3,5);

25 фъ1 — фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (13,16); фв2 — фаэа СИГНаЛа ПРОМЕжУтОЧНОй ЧаСтоты на выходе канала (14,16).

Если за опорный принима1от первый исследуемый сигнал, т.е. ЛФ= Ф1 — Ф2 или

ДФв — — Фв1 — Ф,2, то величина Разности фаз сигналов промежуточной частоты на входе фазометров 8 и 18 в нечетные такты ф неч = ф1неч фнеч = (Ф1 + 3Г

+ hp) — + = ЛФт- Ьр, фЪнеч = фв1неч фв2неч =

= (Фв1 + hpв) — Фв2 = Л Фв - hp., ГдЕ 1р1неч, фЪ1неч — фаЗЫ СИГНаЛОВ ПрОМЕжуточных частот измеряемого и вспомогатель- 40 ного сигналов на выходах первых каналов (2, 5) (13,16) в нечетные такты; ф1неч, 1рв1неч — фаЗЫ СИГНаЛОВ ПрОМЕжуточных частот измеряемого и вспомогательного сигналов на выходе вторых каналов 45 (3,5), (14,16) в нечетные такты.

Величины разности фаз каналов промежуточной частоты измеряемого и вспомогательного сигналов на входе фазометров 8 и

18 в четные такты 50

Лфтет = 1 1чет фчет = (Ф3 +

+ hp) — Ф1 = h

=(ФВ2+ Ьр) Фв1= ЛФ, + Лр,, ГДЕ тР1чет, ттдв1чет — фаЗЫ СИГНаЛОВ ПРОМЕжУточной частоты на выходе первых каналов (2,5). (13,16) для измерительного и вспомогательного сигналов соответственно;

gô2÷eò фЪ2чет фаэа СИГНаЛОВ ПРОМЕЖУточной частоты на выходе вторых каналов (3,5). (",4,16) для измерительного и вспомогательного сигналов.

Сигналы на выходе фазометров 8 и 18

08неч, 018неч (фиГ, 2) ИЛИ 08чет, 018чет (фиГ. 2} в нечетные или четные такты соответственно. В нечетные такты из синхронизатора 7 на коммутаторы 9 и 19 полярности сигналов поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом сигналы на выходе коммутаторов 9 и 19 полярности сигналов равны сигналам на выходе фазометров 8 и 18, т,е.

09неч =- 08неч, 019неч = 0 Янеч

В четные такты из синхронизатора 7 на коммутаторы 9, 19 полярности сигналов поступают четные синхронизирующие импульсы, при зтсм сигналы на выходах коммутаторов 9, 19 (фиг. 2) полярности сигналов равны сигналам на выходах фазометров 8, 18 (фиг. 2) по амг.литудам, но имеют обратную полярность

09чет = 08чет, 019чет = U"";;8чет.

Выходные сигналы коммутаторов 9, 19 полярности сиГналов Ug и 019 (фиГ. 2) подают на входы интеграторов 10, 20 соответственно. Выходные сигналы коммутаторов

9, 19 полярности сигналов 09, 019 имеют постоянные составляющие, амплитуды которых U, 08 зависят от измерительных разностей фаз, измеряемого ЛФи вспомогательного сигналов, а также переменные составляющие, амплитуды которых зависят от измеряемых разностей фаз исследуемых сигналов Л Ф, Л Фв, и переменные составляющие, амплитуды которых зависят от разности набегов фаз в каналах

hp.

В результате интегрирования выходных сигналов коммутаторов 9 и 19 полярности сигналов Ug u Ulg (фиг, 2), на выходе интеграторов 10 и 20 получают сигналы 010 и 020 (фиг. 2), амплитуды которых соответствуют амплитудам постоянных составляющих выходных сигналов коммутаторов 9, 19 полярности сигналов

09неч + 09чет 08неч 08чет

0 10

2 2

019неч + 019чет,018неч U 18чет

2 2

Таким образом, 010

ЛФ+Л . — — ЛФ+Л )

1677654 ь

Ого

hФ, +h — — ЛФ+Л

2 !

Следовательно, на выходах интеграторов 10, 20 получают сигналы, амплитуды которых соответствуют измеряемым разностям фаз измеряемых и вспомогательных сигналов ЛФ и ЛФВ и не зависят от величин разности набегов фаз hp uhp a каналах.

Поскольку разность фаз между измеряемыми сигналами и Ф содержит информационную компоненту ЛФ, обусловленную разностью фаз между измеряемыми сигналами на входе высокочастотных трактов, и компоненту, обусловленную динамической неидентичностью высокочастотных трактов

ЛФь, а разность фаз между вспомогательными сигналами определяется лишь динамической неидентичностью высокочастотных трактов ЛФВ, то на выходе блока 21 разности получаем

heО+лФь — Фв = лФО, т,е, информацию о сдвиге фаз между измеряемыми радиосигналами на входе устройства.

Колебания разности фаз, вызванные динамической неидентичностью высокочастотного тракта измерительной системы у вспомогательного радиосигнала (за счет близости к измеряемому по частоте) и измеряемого сигнала одинаковы или отличаются на незначительную величину, которой можно пренебречь.

Способ позволяет повысить точность измерения разности фаз радиосигнала эа счет исключения погрешности измерения ввиду динамической неидентичности высокочастотных трактов, которая в известном способе не учитывалась.

5 Формула изобретения

Способ измерения разности фаз по авт. св. hL 1205053, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, устанавливают вблизи антенн, принимающих иэме10 ряемый радиосигнал, и на одинаковом расстоянии от них вспомогательный источник радиоизлучения на частоте, близкой к частоте измеряемого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного источни15 ка одновременно с измеряемыми сигналами на входы дополнительных параллельных каналов в два такта эа период коммутации, в каждом из которых усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту ча20 стоты сигналов вспомогательного источника радиоизлучения, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинных колебаний, преобразуют разности фаз сигналов промежуточной частоты в сигнал, амплиту25 да которого зависит от разности фаэ сигналов промежуточной частоты дополнительных каналов, при этом последний инвертируют одновременно с измерительными сигналами в нечетные либо

30 . четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохраняют неизменным сигнал, амплитуда которого зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты дополнительных каналов, интегрируют, а

35 величину интегрированного сигнала вычитают иэ величины интегрированного сигнала, соответствующего разности набегов измеряемого сигнала, 1677654

1677654

Составитель l0.0падчий

Редактор Г. Мозжечкова Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 3112 Тираж 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