Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и технике связи в качестве фазового детектора, не требующего сигнала опорной фазы, а также для измерения фазовых флуктуации немодулированных сигналов . Целью изобретения является расширение пределов линейной зависимости уровня выходного напряжения от величины измеряемого сдвига фаз. Устройство содержит усилитель 1, перемножители 2, 5, фильтры 3,4,6, фазовращатель 7, источник 8, блоки 9, 10, детектор 11. Новым техническим решением является введение блоков 8, 10 и выполнение фазовращателя 7 регулируемыми, что позволило получить зависимость выходного сигнала от изменяемого сдвига фазы на входе в виде Uabix 2 sin fi(t). 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОбРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Uc(t) UcKcos(ш, + р,(t)), при 0 t ги, (21) 4732057/21 (22) 22.08,89 (46) 15,12.91. Бюл. М 46 (72) А.В.Бальчюнайтис и А.— А,А.Гилис (53) 621.317.77(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Q 1273838, кл. G 01 R 25/00, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СДВИГА ФАЗ В ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННОМ СИГНАЛЕ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и технике связи в качестве фазового детектора, не требующего сигнала

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и технике связи в качестве фазового детектора, не требующего сигнала опорной фазы, и может быть использовано для измерения фазовых флуктуаций немодулированных сигналов.

Целью изобретения является расширение пределов линейной зависимости уровня выходного напряжения от величины измеряемого сдвига фаз.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале.

Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале содержит усилитель 1 промежуточной частоты (УПЧ), первый аналоговый перемножитель 2, фильтр

3 низкой частоты 7 (ФНЧ), полосовой фильтр 4, второй аналоговый перемножитель 5, узкополосный фильтр 6, регулируемый фазовраща„„SU „„1698823 А1 опорной фазы, а также для измерения фазовых флуктуаций немодулированных сигналов. Целью изобретения является расширение пределов линейной зависимости уровня выходного напряжения от величины измеряемого сдвига фаз, Устройство содержит усилитель 1, перемножители 2, 5, фильтры 3,4,6, фазовращатель

7, источник 8, блоки 9, 10, детектор 11.

Новым техническим решением является введение блоков 8, 10 и выполнение фазовращателя 7 регулируемыми, что позволило получить зависимость выходного сигнала от изменяемого сдвига фазы на входе в виде U<>i =, sin 1 (т). 1 ил, тель 7, источник 8 опорного напряжения; блок 9 вычитания, блок 10 извлечения квадратного корня, фазовый детектор 11.

Первый выход усилителя 1, вход которого является входом устройства, последовательно соединен с детектором 11, который включает последовательно соединенные перемножитель 2 и фильтр 3, первым входом блока 9 вычитания, второй вход которого соединен с источником 8 и блоком 10, выход перемножителя 2 соединен последовательно с фильтром

4, первым входом перемножителя 5, второй вход которого через фаэовращатель 7 соединен с вторым выходом усилителя 1, фильтром

6 и вторым входом перемножителя 2.

Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале работает следующим образом.

Фазоманипулированн ый сигнал

1698823 где Тg — длительность манипулированного по фазе радиоимпульса;

U, ((), — амплитуда и несущая (промежуточная) частота фазоманипулированного сигнала соответственно; 5 (p < (t) — манипулированная составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, подается на вход усилителя 1 промежуточной частоты, на первом выходе которого сигнал может быть записан в виде

И(И) =/(у ((")с ) ucm coS((dct t V„(t3+Wy(uc)) (2) где Ку(вс), ((() у (е() с ) — коэффициент усиления и фазовый сдвиг, вносимый усилителем 1 соответственно.

На втором выходе обеспечивающем развязку от первого выхода УПЧ 1 — включен регулируемый фазовращатель 7; сигнал на выходе которого имеет вид .20

И"(t) сКр(с>с) ((d(< >с) 4тcoS(t+„(t)- ЪВ(" с) ф Мс)) (3) где.Кфв(Nс ) и у) фь ((() с) — коэффициент передачи и вносимый фазовый сдвиг регулируемого фазовращателя 7 соответствен- 25 но, На выходе аналогового перемножителя

2 выделяется сигнал.

U2(t)=Kn1U1 (с)06(%) (4) где Kn) — коэффициент передачи аналогово- 30 го перемножителя 2;

U(.(t) — сигнал, выделяемый узкополосным фильтром 6, При использовании узкополосного фильтра 6, который обеспечивает нулевой (или 180 ) результирующий фазовый сдвиг, выделяемой составляющей частоты в с, сигнал на его выходе может быть представлен в виде

06(Т)=Кфв.Um2,СО$ М ct (5) 40 где Кфв — коэффициент передачи узкополосного фильтра 6.

На выходе аналогового перемножителя

2 получим сигнал:

t(g(t) = Knq Il< (cod(2cdct + с) + cod P (t)+ dg (c)) (6) где Оэ m=0 5UcmUm2 — результирующая амплитуда.

Сигнал Us(t) — выделяет узкополосный фильтр из сигнала Us(t), который формируется посредством перемножителя 5 из сигналов 0((t) и 04(t). Полосовой фильтр 4 из сигнала U2(t), выделяет узкополосный сигнал частоты 2 в с .

U4(t)=Ky4.Kn1,0 m.COS2 В с t. (7)

55 где Кф4 — коэффициент передачи фильтра 4, Сигнал на выходе аналогового перемножителя 5 поинимает вид

О (t)=((> фс " и Kd(>c) ñ cod " с "

Птс,у с соВ jcJct+ V„(t) i у Мс) фб(" с)) или

t(4(с) = g "s10cm(coS(3rd.tits(t)+9+(,) q E(gc))+ Гн (1) ф (<" с) р8 (< с))) (9) где К 1=Кп1,К 2,Кф4,Ку(((),), Узкополосный фильтр 6 из сигнала Оф) выделяет составляющую частоты вс, " ®с ((Ч ь " "c co(((

2 (10)

Согласно выражению(4) сигнал на выходе аналогового перемножителя 2 может быть записан в виде 2 сс)с "p( Lcoct+ Pw(t)+Yy(chic)ja

"C,Б)(<ре "g1t(с„, СОЭ C ct cdÄ(t) 4< (

02(t) = К 2 Ц, (сов(2и)с(- Аро(и)с,)+

> сов (27 (t)+2Ч {u)c)+ 9,р (cdc))) где К,2=0,5Ку(а с) Кфе K 1, (12), Фильтром 3 нижних частот из сигнала

U2(t) выделяют низкочастотную составляющую

ИЭ(4) = К1,с. К<Э и,соВ ГЭМ 2Ь(Ыс) Ъ ()(с с)У (13) где Кфз- коэффициент передачи фильтра 3.

При определенном фазовом сдвиге (()фв (с()с ), вносимом фазовращателем 7 можно выполнить условие у) фв (() с ) + 2 у у (() с ) = 0 (14) и тогда выражение (13) принимает вид

Оз(1)=Кфз.Kg2.0cm cos2 р к (1) (15)

Постоянное опорное напряжение Ов=Eo и сигнал Ugt) поступают на входы линейного блока 9 вычитания, на выходе которого получим 3(3 = "> о (1 " о — cos 2 Y„(t) j, о где Ke — коэффициент передачи блока 9 вычитания;

К о =Кфз. Kg2

При извлечении квадратного корня на выходе блока 10 получим (А g d (t) = К с,ВД Й Ес

zo T о ! (17) где Ksgp — коэффициент передачи блока 10 извлечения квадратного корня.

При удовлетворении условия:

"сцс Ч "с Ес = 0,5 и,, (18) сс выражение (17) представляется в виде (19)

=- с,(г („(t) .

Цвык () 31698823

ых.

Составитель B,Åæîâ

Редактор M,Ñàìåðõàíîâà Техред M.Ìîðãåíòàë

Корректор О.Кравцова

Заказ 4394 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 л

При значениях р г (t ) — выраже4 ние (19) может быть записано в виде

0вых() =P к (t) (20)

Устройство настраивается на максимальную чувствительность путем изменения фазового сдвига р фв (N < ), вносимого регулируемым фазовращателем 7, до получения максимального уровня выходного напряжения Ua x.

Таким образом, изобретение обладает линейной характеристикой Uвых=т(у) к (т)) в пределах измеряемых фазовых сдвигов

Л

4 рад

Положительным эффектом изобретения является то, что выходное найряжение при измерении фазовых сдвигов, манипулироX ванных в пределах + —4,,прямо пропорционально измеряемому фазовому сдвигу, что позволяет повысить точность измерения, а также расширить область применения устройства, например использовать в различных системах автоматического регулирования.

Устройство также может быть использовано для иэмерения флуктуаций фазы.радиоимпульсных сигналов.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз в фаэоманипулированном сигнале, содержащее усилитель промежуточной частоты, вход которого является входом устройства, первый выход которого соединен последовательна с фаэовым детектором, который включает соединенные последовательно

5 первый аналоговый перемножитель, первый вход которого является входом фазового детектора, и фильтр низких частот, выход которсга является выходом фазового детектора, фазовращатель, блок вычитания, поло:10 савой фильтр, вход которого соединен с выходом первого аналогового перемножителя, выход соединен последовательно с .первым входом второго аналогового перемножителя, узкополосным фильтром и вто15 рым входом первого аналогового перемножителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет расширения пределов линейной зависимости уровня выходного напряжения

20 от величины измеряемого сдвига фаэ, фаэавращатель выполнен регулируемым, вход фаэовращателя соединен с вторым выходом усилителя промежуточной частоты, а выход — с вторым входом второго аналого25 ваго перемножителя, введены источник опорного напряжения и блок извлечения квадратного корня, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с выходом фильтра низкой частоты

30 и выходом источника опорного напряжения, выход блока вычитания соединен с входом блока извлечения квадратного корня.