Измеритель разности фаз радиосигналов

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для точного определения разности фаз радиосигналов, принимаемых в пространственно разнесенных точках. Устройство содержит первую антенну, первый перемножитель, вторую антенну, второй перемножитель, первый интегратор со сбросом, третий перемножитель, блок вычитания, второй интегратор со сбросом, четвертый перемножитель, сумматор, пятый перемножитель, третий интегратор со сбросом, шестой перемножитель, блок вычитания, седьмой перемножитель, четвертый интегратор со сбросом, восьмой перемножитель, генератор гармонического сигнала, фазовращатель, делитель, вычислитель арктангенса. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для точного определения разности фаз радиосигналов, принимаемых в пространственно разнесенных точках.

Известен измеритель разности фаз радиосигналов, описанный в книге Н.М.Царьков «Многошкальные радиолокационные измерители», М., Сов. радио, 1980, с.17, рис.1.8 и содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные вторую антенну и второй усилитель промежуточной частоты, вычислитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей промежуточной частоты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является измеритель разности фаз радиосигналов, описанный в книге А.В.Христофорова, К.С.Сайкина «Методы измерения разности фаз электрических колебаний», Казань, Казанский госуниверситет, 2006, с.8, рис.3 и содержащий последовательно соединенные первую антенну, первый перемножитель и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные вторую антенну, второй перемножитель и второй усилитель промежуточной частоты, генератор гармонического сигнала, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, и вычислитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей промежуточной частоты, а его выход является выходом измерителя разности фаз радиосигналов.

Недостатком такого измерителя разности фаз радиосигналов является низкая точность измерения разности фаз, обусловленная влиянием неидентичности характеристик усилителей промежуточной частоты, влиянием паразитных высокочастотных составляющих на выходах усилителей промежуточной частоты.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов.

Эта техническая задача достигается тем, что в известный измеритель разности фаз радиосигналов, содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый перемножитель, последовательно соединенные вторую антенну и второй перемножитель, генератор гармонического сигнала, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, и вычислитель, выход которого является выходом измерителя разности фаз радиосигналов, введены последовательно соединенные первый интегратор со сбросом, третий перемножитель и блок вычитания, последовательно соединенные второй интегратор со сбросом, четвертый перемножитель и сумматор, последовательно соединенные пятый перемножитель, третий интегратор со сбросом и шестой перемножитель, выход которого соединен с разностным входом блока вычитания, последовательно соединенные седьмой перемножитель, четвертый интегратор со сбросом и восьмой перемножитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, фазовращатель, выход которого соединен с первыми входами пятого и седьмого перемножителей, делитель, выход которого соединен с входом вычислителя, который выполнен в виде вычислителя арктангенса, выход первой антенны соединен с вторым входом пятого перемножителя, выход второй антенны соединен с вторым входом седьмого перемножителя, выход генератора гармонического сигнала соединен с входом фазовращателя, выход первого перемножителя соединен с входом первого интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход второго перемножителя соединен с входом второго интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом шестого перемножителя, выход третьего интегратора со сбросом соединен с вторым входом восьмого перемножителя, выход четвертого интегратора со сбросом соединен с вторым входом третьего перемножителя, выход блока вычитания соединен с делимым входом блока деления, выход сумматора соединен с делительным входом блока деления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема измерителя разности фаз радиосигналов.

Измеритель разности фаз радиосигналов содержит последовательно соединенные первую антенну 1, первый перемножитель 2, последовательно соединенные вторую антенну 3, второй перемножитель 4, последовательно соединенные первый интегратор со сбросом 5, третий перемножитель 6 и блок вычитания 7, последовательно соединенные второй интегратор со сбросом 8, четвертый перемножитель 9 и сумматор 10, последовательно соединенные пятый перемножитель 11, третий интегратор со сбросом 12 и шестой перемножитель 13, выход которого соединен с разностным входом блока вычитания 7, последовательно соединенные седьмой перемножитель 14, четвертый интегратор со сбросом 15 и восьмой перемножитель 16, выход которого соединен с вторым входом сумматора 10, последовательно соединенные генератор гармонического сигнала 17 и фазовращатель 18, выход которого соединен с первыми входами пятого 11 и седьмого 14 перемножителей, последовательно соединенные делитель 19 и вычислитель арктангенса 20, выход которого является выходом измерителя разности фаз радиосигналов, выход первой антенны 1 соединен с вторым входом пятого перемножителя 11, выход второй антенны 3 соединен с вторым входом седьмого перемножителя 14, выход генератор гармонического сигнала 17 соединен с вторыми входами первого 2 и второго 4 перемножителей, выход первого перемножителя 2 соединен с входом первого интегратора со сбросом 5, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя 9, выход второго перемножителя 4 соединен с входом второго интегратора со сбросом 8, выход которого соединен с вторым входом шестого перемножителя 13, выход третьего интегратора со сбросом 12 соединен с вторым входом восьмого перемножителя 16, выход четвертого интегратора со сбросом 15 соединен с вторым входом третьего перемножителя 6, выход блока вычитания 7 соединен с делимым входом блока деления 19, выход сумматора 10 соединен с делительным входом блока деления 19.

Измеритель разности фаз радиосигналов работает следующим образом.

На входе первой антенны 1 принят сигнал s1(t)=Acos(ωt+φ1), где А - амплитуда, ω - частота, φ1 - фаза сигнала, а на входе второй антенны 3 принят сигнал s3(t)=Acos(ωt+φ3), где φ3 - фаза данного сигнала. Сигнал с выхода первой антенны 1 поступает на первый вход первого перемножителя 2, на второй вход которого поступает гармонический сигнал cos(ωt+φ0), где φ0 - начальная фаза с выхода генератора гармонического сигнала 17. Частота гармонического сигнала на выходе генератора гармонического сигнала 17 выбрана равной частоте сигналов s1(t) и s2(t), принятых первой 1 и второй 3 антеннами. Сигнал с выхода первого перемножителя 2 поступает на вход первого интегратора со сбросом 5, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход третьего перемножителя 6 и второй вход четвертого перемножителя 9.

Сигнал с выхода первой антенны 1 поступает также на второй вход пятого перемножителя 11, на первый вход которого поступает гармонический сигнал sin(ωt+φ0) c выхода фазовращателя 18 на 90° (описанный, например, в кн. «Справочник по радиолокации» / Под. ред. М.Сколника, том 2, 1977, с.233, рис.28). Сигнал с выхода пятого перемножителя 11 поступает на вход третьего интегратора со сбросом 12, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход шестого перемножителя 13 и второй вход восьмого перемножителя 16.

Сигнал с выхода второй антенны 3 поступает на первый вход второго перемножителя 4, на второй вход которого поступает гармонический сигнал cos(ωt+φ0) с выхода генератора гармонического сигнала 17. Сигнал с выхода второго перемножителя 4 поступает на вход второго интегратора со сбросом 8, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход четвертого перемножителя 9 и второй вход шестого перемножителя 13.

Сигнал с выхода второй антенны 3 поступает также на второй вход седьмого перемножителя 14, на первый вход которого поступает гармонический сигнал sin(ωt+φ0) с выхода фазовращателя 18 на 90°. Сигнал с выхода седьмого перемножителя 14 поступает на вход четвертого интегратора со сбросом 15, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход восьмого перемножителя 16 и второй вход третьего перемножителя 6.

На выходе третьего перемножителя 6 в результате перемножения входных напряжений U5 и U15 имеем напряжение U6=U5*U15, которое подается на первый вход блока вычитания 7.

На выходе четвертого перемножителя 9 в результате перемножения входных напряжений U8 и U5 имеем напряжение U9=U8*U5, которое подается на первый вход сумматора 10.

На выходе шестого перемножителя 13 в результате перемножения входных напряжений U12 и U8 имеем напряжение U13=U12*U8, которое подается на разностный вход блока вычитания 7.

На выходе восьмого перемножителя 16 в результате перемножения входных напряжений U15 и U12 имеем напряжение U16=U15*U12, которое подается на второй вход сумматора 10.

На выходе блока вычитания 7 имеем напряжение, равное разности напряжений на его первом и втором входах

U7=U6-U13=U5*U15-U12*U8,

которое подается на делимый вход блока деления 19.

На выходе сумматора 10 имеем напряжение, равное сумме напряжений на его первом и втором входах

U10=U9+U16=U8*U5+U15*U12,

которое подается на делительный вход блока деления 19.

На выходе блока деления 19 в результате деления напряжения на делимом входе на напряжение на делительном входе имеем напряжение

,

которое подается на вход вычислителя арктангенса 20.

В вычислителе арктангенса 20 проводится вычисление по формуле

.

Сигнал Δφ=φ21 равен разности фаз принятых сигналов s2(t) и s1(t).

Использование изобретения обеспечивает повышение точности измерения разности фаз радиосигналов.

Измеритель разности фаз радиосигналов, содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый перемножитель, последовательно соединенные вторую антенну и второй перемножитель, генератор гармонического сигнала, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, и вычислитель, выход которого является выходом измерителя разности фаз радиосигналов, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные первый интегратор со сбросом, третий перемножитель и блок вычитания, последовательно соединенные второй интегратор со сбросом, четвертый перемножитель и сумматор, последовательно соединенные пятый перемножитель, третий интегратор со сбросом и шестой перемножитель, выход которого соединен с разностным входом блока вычитания, последовательно соединенные седьмой перемножитель, четвертый интегратор со сбросом и восьмой перемножитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, фазовращатель, выход которого соединен с первыми входами пятого и седьмого перемножителей, делитель, выход которого соединен с входом вычислителя, который выполнен в виде вычислителя арктангенса, выход первой антенны соединен с вторым входом пятого перемножителя, выход второй антенны соединен с вторым входом седьмого перемножителя, выход генератора гармонического сигнала соединен с входом фазовращателя, выход первого перемножителя соединен с входом первого интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход второго перемножителя соединен с входом второго интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом шестого перемножителя, выход третьего интегратора со сбросом соединен с вторым входом восьмого перемножителя, выход четвертого интегратора со сбросом соединен с вторым входом третьего перемножителя, выход блока вычитания соединен с делимым входом блока деления, выход сумматора соединен с делительным входом блока деления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах программного управления для автоматического ввода информации в электронно-вычислительную машину (ЭВМ).

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии. .

Изобретение относится к определению подключенной фазы напряжения неизвестной фазы относительно напряжения опорной фазы в системе распределения электроэнергии, имеющей многофазную линию электропередачи.

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании ЛЭП. .

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании линейной конденсаторной батареи на основе ее модели.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при разработке и построении цифровых фазометров. .

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании линейной конденсаторной батареи на основе ее модели.

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании линейной конденсаторной батареи на основе ее модели.

Изобретение относится к области систем обработки информации и может быть использовано при функциональном контроле и диагностировании конденсаторной установки на основе использования последовательной схемы замещения конденсатора

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах защиты информации для обнаружения устройств несанкционированного съема информации в телефонной линии связи

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в фазовых радиотехнических системах

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в радиотехнике, метрологии и других отраслях промышленности для прецизионного измерения разности фаз пары сигналов и ее изменения во времени

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в радиотехнике, метрологии и других отраслях промышленности для прецизионного измерения разности фаз пары сигналов и ее изменения во времени. Фазометр содержит первый вход для первого сигнала, снабженный первым аналого-цифровым преобразователем, и второй вход для второго сигнала, снабженный вторым аналого-цифровым преобразователем, идентичным первому, времязадающее средство и средство сбора и обработки данных, при этом времязадающее средство своим выходом связано с входами каждого аналого-цифрового преобразователя и средства сбора и обработки данных, также он содержит идентичные первый и второй каналы обработки сигналов, каждый из которых содержит четыре последовательно включенных регистра, два вычитателя и два сумматора с коэффициентами, вход первого из регистров каждого канала является входом канала и соединен с выходом соответствующего аналого-цифрового преобразователя, выходы обоих сумматоров с коэффициентами являются выходами каналов и соединены с входами средства сбора и обработки данных, а их входы соединены с выходами каждого вычитателя своего канала, входы первых вычитателей каждого канала соединены с выходами первого и третьего регистров этого канала, а входы вторых вычитателей - с выходами вторых и четвертых регистров этого канала. Технический результат заключается в повышении точности фазометра при измерении разности фаз сигналов, имеющих высокочастотную несущую частоту. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фаз (радиальной скорости объекта) когерентно-импульсных периодических радиосигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного измерения доплеровской скорости летательных аппаратов. Фазометр когерентно-импульсных сигналов содержит блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, блок коррекции пределов измерения, ключ, блок вычисления модуля, пороговый блок, блок памяти, синхрогенератор, дополнительный блок задержки, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, дополнительный умножитель и дополнительный блок памяти, осуществляющие междупериодную обработку исходных отсчетов с целью однозначного измерения доплеровской (радиальной) скорости движущегося объекта. Применение фазометра когерентно-импульсных сигналов позволяет получить требуемый диапазон однозначно измеряемых доплеровских скоростей при сохранении однозначного измерения дальности, что и является достигаемым техническим результатом. 9 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно измерительной технике. Формируют третий и четвертый сигналы путем задержки первого и второго сигналов на один интервал, все произведения четных и нечетных сигналов, из которых формируют первую и вторую величины, оценку измеряемого сдвига фаз между первым и вторым сигналами как арктангенс отношения усредненных по времени значений первой и второй величин. Дополнительно формируют пятый, седьмой и девятый сигналы путем задержки первого сигнала на два, три и четыре интервала, соответственно, шестой, восьмой и десятый сигналы путем задержки второго сигнала на два, три и четыре интервала, соответственно, формируют третью величину как разность произведения второго сигнала на девятый сигнал и произведения первого сигнала на десятый сигнал, четвертую величину как разность произведения четвертого сигнала на седьмой сигнал и произведения третьего сигнала на восьмой сигнал, пятую величину формируют как разность произведения четвертого сигнала на седьмой сигнал и произведения пятого сигнала на шестой сигнал, шестую величину как разность произведения третьего сигнала на восьмой сигнал и произведения пятого сигнала на шестой сигнал, седьмую величину как сумму произведения четвертого сигнала на седьмой сигнал и произведения третьего сигнала на восьмой сигнал, восьмую величину как сумму произведения третьего сигнала на четвертый сигнал и произведения седьмого сигнала на восьмой сигнал, причем измерение проводится в два этапа, на первом этапе первую величину формируют как произведение четвертой величины на сумму пятой и шестой величин и на квадратный корень разности квадрата удвоенной четвертой величины и квадрата третьей величины, а вторую величину формируют как произведение квадрата суммы пятой и шестой величин на сумму удвоенной четвертой и третьей величин, на втором этапе первую величину формируют как произведение модуля четвертой величины на разность произведений третьей и седьмой величин и удвоенной четвертой и восьмой величин и на квадратный корень разности квадрата удвоенной четвертой величины и квадрата третьей величины, а вторую величину формируют как квадрат разности произведения третьей и седьмой величин и произведения удвоенной четвертой и восьмой величин, и из полученных на первом и втором этапах оценок сдвига фаз выбирается оценка, имеющая минимальное среднеквадратичное отклонение. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения сдвига фаз квазигармонических сигналов с медленно меняющимися амплитудами и частотой при наличии аддитивной и мультипликативной помех. 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике. Способ заключается в том, что посредством двух АЦП и двух распределителей отсчетов сигналов на четные и нечетные из первого и второго сигналов формируют третий и четвертый сигналы путем задержки первого и второго сигналов на один фиксированный временной интервал, все произведения четных и нечетных сигналов, первую величину как разность произведения второго сигнала на третий и первого сигнала на четвертый, вторую величину как сумму произведения первого сигнала на второй и третьего сигнала на четвертый и оценку фазового сдвига между первым и вторым сигналами как арктангенс отношения усредненных по времени значений первой и второй величин. Формируют пятый и шестой сигналы путем задержки третьего и четвертого сигналов на фиксированный временной интервал. Формируют третью величину как разность произведения первого сигнала на четвертый сигнал и произведения второго сигнала на третий сигнал, четвертую величину как разность произведения третьего сигнала на шестой сигнал и произведения четвертого сигнала на пятый сигнал, пятую величину как разность произведения первого сигнала на шестой сигнал и произведения второго сигнала на пятый сигнал, шестую величину как сумму произведения первого сигнала на шестой сигнал и произведения пятого сигнала на второй сигнал, седьмую величину как сумму произведения первого сигнала на второй сигнал и произведения пятого сигнала на шестой сигнал, восьмую величину как разность квадрата третьей величины и суммы квадратов первой и второй. Первую величину формируют как произведение пятой величины на квадратный корень разности учетверенного произведения квадратов третьей и четвертой величины и квадрата восьмой величины на разность удвоенного произведения третьей, четвертой и седьмой величин и произведения шестой и восьмой величин, а вторую величину формируют как квадрат разности удвоенного произведения третьей, четвертой и седьмой величин и произведения шестой и восьмой величин. Технический результат заключается в уменьшении погрешности измерения сдвига фаз квазигармонических сигналов с медленно меняющимися амплитудами и частотой при наличии аддитивной и мультипликативной помех. 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фаз (радиальной скорости объекта) неэквидистантных когерентно-импульсных радиосигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного измерения доплеровской скорости летательных аппаратов. Фазометр радиоимпульсных сигналов содержит блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, блок коррекции пределов измерения, ключ, блок вычисления модуля, пороговый блок, блок памяти, синхрогенератор, первый и второй двухканальные ключи, дополнительный блок усреднения, блок управления, дополнительный блок задержки, дополнительный блок вычисления модуля, дополнительный блок комплексного сопряжения, дополнительный блок комплексного умножения, сумматор, дополнительный умножитель и дополнительный блок памяти, осуществляющие междупериодную обработку исходных отсчетов с целью однозначного измерения доплеровской (радиальной) скорости движущегося объекта. Технический результат заключается в возможности получать требуемый диапазон однозначно измеряемых доплеровских скоростей при сохранении однозначного измерения дальности. 11 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения доплеровских сдвигов фазы пассивных помех; может быть использовано в адаптивных устройствах режектирования пассивных помех для измерения тригонометрических функций (косинуса и синуса) текущих значений доплеровской фазы многочастотных пассивных помех. Доплеровский фазометр пассивных помех содержит блок оценивания фазы, блок комплексного умножения, блок задержки, синхрогенератор, первый умножитель, первый функциональный преобразователь, второй умножитель, второй функциональный преобразователь, первый блок памяти, комплексный сумматор, дополнительный вычислитель фазы, второй блок памяти, дополнительный блок оценивания фазы, третий и четвертый функциональные преобразователи, дополнительный блок комплексного умножения и дополнительный блок задержки, осуществляющие когерентную обработку исходных отсчетов с целью измерения тригонометрических функций (косинуса и синуса) текущих значений доплеровской фазы многочастотных пассивных помех. Технический результат заключается в повышении точности измерения доплеровских сдвигов фазы многочастотных пассивных помех. 9 ил.
Наверх