Устройство для измерения разности фаз радиосигналов

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопеленгаторах, средствах радиомониторинга, системах фазовой автоподстройки частоты, системах синхронизации различного назначения и аналогичных средствах и системах, в которых осуществляются измерения разности фаз радиосигналов источников радиоизлучения в условиях шума неизвестной интенсивности. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения разности фаз радиосигналов за счет увеличения отношения сигнал/шум путем компенсации шума. Указанный результат заключается в том, что устройство содержит два полосовых фильтра, три перемножителя, три фильтра нижних частот, два вычитающих устройства, определенным образом соединенные между собой. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопеленгаторах, средствах радиомониторинга, системах фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), системах синхронизации различного назначения и аналогичных средствах и системах, в которых осуществляется измерение разности фаз радиосигналов источников радиоизлучения (ИРИ).

Известен способ измерения разности фаз радиосигналов [см., например, Винокуров В.И., Каплин С.И., Петелин И.Г. Электрорадиоизмерения: Учеб. пособие для радиотехнических спец. Вузов / Под ред. В.И. Винокурова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 351 с.: ил., рис. 8.6., с. 166], основанный на преобразовании фазового сдвига между радиосигналами во временной интервал и измерении его длительности.

Недостатком способа является низкая точность измерения разности фаз в диапазоне частот выше 200 кГц.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ измерения разности фаз радиосигналов, основанный на перемножении входных сигналов с последующей фильтрацией низкочастотной составляющей их произведения, которая имеет функциональную зависимость от разности фаз сигналов на входе [см., например, Измерения в электронике: Справочник / В.А. Кузнецов, В.А. Долгов, В.М. Коневских и др. Под ред. В.А. Кузнецова. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 512 с.: ил., с. 307].

Недостатком данного прототипа является низкая точность измерения разности фаз радиосигналов при малых отношениях сигнал/шум.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов за счет увеличения отношения сигнал/шум путем компенсации шума.

Технический результат достигается тем, что в известном способе измерения разности фаз радиосигналов, основанном на перемножении радиосигналов, выделении низкочастотной составляющей спектра результирующего сигнала и определении разности фаз, согласно изобретению дополнительно определяют среднюю мощность составляющей шума аддитивной смеси одного из входных радиосигналов и вычитают ее из низкочастотной составляющей спектра результирующего сигнала.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Согласно изобретению определяют среднюю мощность составляющей шума аддитивной смеси одного из входных радиосигналов, которую вычитают из средней мощности низкочастотной составляющей спектра полученного сигнала, т.е. компенсируют составляющую шума результирующего сигнала. Это приводит к увеличению отношения сигнал/шум, чем и достигается указанный в изобретении технический результат.

Определение средней мощности шумовой составляющей аддитивной смеси может быть выполнено, например, по методике, изложенной в [см., например, Одновременное измерение мощности сигнала и мощности шума (помехи) в полосе пропускания основного канала радиоприема. Бубеньщиков А.А., Владимиров В.И., Бубеньщиков А.В., Сиденко С.В. Информационно-измерительные и управляющие системы (журнал), №7, 2012, с. 67-73].

Заявленный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фигуре, где обозначено:

1.1, 1.2 - первый и второй полосовые фильтры;

2.1, 2.2, 2.3 - первый, второй и третий перемножители;

3.1, 3.2, 3.3 - первый, второй и третий фильтры нижних частот (ФНЧ);

4.1, 4.2 - первое и второе вычитающие устройства.

На фигуре приведена схема устройства, в котором компенсация составляющей шума результирующего сигнала осуществляется путем определения средней мощности составляющей шума аддитивной смеси первого радиосигнала.

Назначение элементов устройства ясны из их названия, и все элементы могут быть выполнены на основе известных промышленно выпускаемых радиотехнических элементов.

Устройство работает следующим образом.

На вход первого 1.1 и второго 1.2 полосовых фильтров поступает аддитивная смесь шума и первого радиосигнала и аддитивная смесь шума и второго радиосигнала соответственно. Полосы пропускания обоих фильтров одинаковы и согласованы со спектром принимаемого сигнала. Сигнал с выхода первого полосового фильтра 1.1 поступает на первый и второй входы первого перемножителя 2.1 и на первые входы второго 2.2 и третьего 2.3 перемножителей. Сигнал с выхода второго полосового фильтра 1.2 поступает на второй вход третьего перемножителя 2.3. На второй вход второго перемножителя 2.2 поступает опорный сигнал, амплитуда и частота которого равна амплитуде и частоте первого радиосигнала. Сигналы с выхода перемножителей 2.1, 2.2 и 2.3 поступают на входы первого 3.1, второго 3.2 и третьего 3.3 ФНЧ соответственно.

На выходах ФНЧ 3.1-3.3 получим сигналы с частотой, равной разности частот входных сигналов соответствующих перемножителей. При этом средняя мощность сигнала выходе:

первого ФНЧ 3.1 будет равна сумме мощности первого радиосигнала и мощности шума (см., например, Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989 г. - с. 484);

второго ФНЧ 3.2 - мощности первого радиосигнала, т.к. шум некоррелирован при перемножении с опорным сигналом (см., например, Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989 г., с. 502);

третьего ФНЧ 3.3 - мощности произведения первого и второго радиосигналов и мощности шума.

На выходе первого вычитающего устройства 4.1 получим сигнал с мощностью, равной мощности только шума, т.к. составляющая сигнала с выхода первого перемножителя 2.1 компенсируется сигналом с выхода второго перемножителя 2.2.

На выходе второго вычитающего устройства 4.2 получим сигнал с мощностью, равной мощности только сигнала, т.к. составляющая мощности шума с выхода третьего ФНЧ 3.3 компенсируется мощностью шума с выхода первого вычитающего устройства 4.1.

Таким образом, на выходе устройства, реализующего заявленный способ, получим сигнал с компенсированной составляющей шума. Следовательно, отношение сигнал/помеха буде выше, чем в прототипе, что повышает точность измерения.

Устройство для измерения разности фаз радиосигналов, содержащее первый и второй полосовые фильтры, на входы которых соответственно поступает аддитивная смесь шума и первого радиосигнала и аддитивная смесь шума и второго радиосигнала, при этом полосы пропускания обоих фильтров одинаковы и согласованы со спектром принимаемого радиосигнала, выходы первого и второго полосовых фильтров соединены с входами третьего перемножителя, отличающееся тем, что введены два перемножителя, три фильтра низких частот, два вычитающих устройства, при этом выход первого полосового фильтра соединен также с первым и вторым входами первого перемножителя и с первым входом второго перемножителя, второй вход которого является входом опорного сигнала, выходы первого, второго и третьего перемножителей соединены соответственно с входами первого, второго и третьего фильтров низких частот, выходы первого и второго фильтров низких частот соединены с входами первого вычитающего устройства, выход которого является выходом сигнала шума, выход первого вычитающего устройства соединен с первым входом второго вычитающего устройства, второй вход которого соединен с выходом третьего фильтра низких частот, выход второго вычитающего устройства является выходом сигнала с компенсированной составляющей шума, причем на выходе второго вычитающего устройства сигнал функционально зависит от разности фаз сигналов на входе устройства, что обеспечивает измерение разности фаз.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного передающего радиосигналы объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат передающего радиосигналы объекта, в том числе подвижного.

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы (р/с) радиотехнического объекта (РО).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы (р/с) радиотехнического объекта (РО).

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы (р/с) радиотехнического объекта (РО).
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта (РО).
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат стационарного или подвижного принимающего радиосигналы радиотехнического объекта (РО).
Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) стационарного или подвижного объекта. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК объекта, находящегося в любой точке пространства, с высокой точностью. Указанный результат достигается за счет того, что наземными станциями передают радиосигналы (PC) в виде трех высокочастотных гармонических колебаний с заданными частотами, содержащими заданные высокочастотные составляющие и заданные низкочастотные составляющие. При формировании и передаче PC обеспечивают выполнение заданных в способе условий. На объекте осуществляют квадратурный прием совокупности высокочастотных PC с заданной частотой гетеродина. Полученные аналоговые квадратурные компоненты преобразуют в цифровые квадратурные компоненты (ЦКК). Последовательно формируют ЦКК для трех низкочастотных гармонических колебаний, соответствующих PC, передаваемым каждой станцией. Из полученных ЦКК формируют ЦКК, соответствующие гармоническим колебаниям на разностных частотах, и по этим ЦКК формируют ЦКК, соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми разностными частотами, но относящимися к PC, принятым от различных станций. По сформированным таким образом ЦКК (с учетом временных задержек, возникающих при формировании и передаче сигналов по линиям связи) однозначно определяют относительные дальности до объекта от фазовых центров антенн станций и по ним однозначно определяют ПК фазового центра антенны объекта.
Изобретение относится к радионавигации и технике связи и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) объекта - источника радиоизлучения (ИР), находящегося на стационарном или подвижном объекте. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК ИР, находящегося в любой точке пространства, с высокой точностью. Указанный результат достигается за счет того, что на объекте формируют и передают радиосигнал (PC) в виде трех высокочастотных гармонических колебаний с заданными частотами, содержащими заданную высокочастотную составляющую и заданные низкочастотные составляющие. При приеме и обработке PC обеспечивают выполнение заданных в способе условий. Принятые на каждой из станций PC передают по соответствующим линиям связи в единый центр. В нем осуществляют квадратурный прием высокочастотных PC, принятых от каждой из станций с заданными частотами гетеродинов. Для них полученные аналоговые квадратурные компоненты преобразуют в цифровые квадратурные компоненты (ЦКК). Последовательно формируют для каждого PC ЦКК, соответствующие трем упомянутым низкочастотным гармоническим колебаниям. Из полученных ЦКК формируют ЦКК, соответствующие гармоническим колебаниям на разностных частотах, и по этим ЦКК формируют ЦКК, соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми разностными частотами, но относящимися к различным принятым PC. По сформированным таким образом ЦКК (с учетом временных задержек, возникающих при приеме, передаче по линии связи и обработке PC) однозначно определяют относительные дальности до объекта от фазовых центров антенн станций и по ним однозначно определяют ПК фазового центра антенны объекта.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании многопозиционных комплексов радиотехнического наблюдения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения источников квазинепрерывного широкополосного сигнала комплексом радиотехнического наблюдения и уменьшение времени местоопределения источников радиоизлучения. Способ заключается в: приеме антенной решеткой квазинепрерывного широкополосного сигнала на каждой приемной позиции комплекса радиотехнического наблюдения, формировании интервалов наблюдения длительностью tн, на которых рассчитывается корреляционная матрица сигналов Rxx(m) входной реализации квазинепрерывного широкополосного сигнала по определенной формуле, расчете разностной корреляционной матрицы сигналов ΔRxx(m)=Rxx(m)-Rxx(m+l), расчете определителя разностной корреляционной матрицы с последующим формированием и нормированием зависимости для построения линий положений; вычислении взаимной корреляционной функции зависимости по соответствующей формуле, определении разности хода для каждой позиции по максимуму огибающей взаимной корреляционной функции системой взаимной корреляционной обработки, оценке координат источника квазинепрерывного широкополосного сигнала разностно-дальномерным способом на основе анализа временной зависимости определителя разностно-корреляционных матриц сигналов формируемых в элементах антенных решеток приемных пунктов комплекса радиотехнического наблюдения. 5 ил.

Изобретение относится к сетям беспроводной связи. Технический результат состоит в устранении потерь ортогональности при передачах поднесущих. Для этого предусмотрено: прием субкадра в устройстве беспроводной связи, причем субкадр содержит размерность по времени и размерность по частоте и размерность по частоте имеет поднесущие с центральной частотой, субкадр содержит множество частотно-временных блоков ресурсов, первый поднабор блоков ресурсов выделяется для передачи опорных символов позиционирования, и второй поднабор блоков ресурсов выделяется не для передачи опорного сигнала позиционирования, первый поднабор блоков ресурсов располагается ближе всего к центральной частоте, а второй поднабор блоков ресурсов располагается дальше от центральной частоты, чем первый набор блоков ресурсов, субкадр содержит множество опорных символов позиционирования, мультиплексированных в первый поднабор блоков ресурсов; устройство беспроводной связи демультиплексирует опорные символы позиционирования, мультиплексированные на первом поднаборе блоков ресурсов. 4 з.п. ф-лы, 14 ил., 1 табл.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться для определения пространственных координат (ПК) объекта - источника радиоизлучения (ИР), находящегося на стационарном или подвижном объекте. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК ИР без привлечения дополнительной информации. Указанный результат достигается за счет того, что на объекте синхронизированно формируют и передают радиосигнал в виде двух гармонических колебаний с заданными частотами ƒi и ƒj. При приеме и обработке радиосигналов обеспечивают выполнение заданных в способе условий. На каждой n-той станции синхронизированно принимают передаваемый с объекта радиосигнал. Принятые сигналы передают по соответствующим линиям связи (электрическим, оптическим и др.) в единый центр. В нем осуществляют прием каждого из принятых по линиям связи аналоговых радиосигналов и его преобразование в соответствующий ему цифровой сигнал, содержащий две цифровые составляющие. Для них формируют квадратурные им цифровые компоненты (КЦК). По полученным таким образом цифровым сигналам (ЦС) для различных двух n-тых ЦС формируют КЦК, соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми частотами ƒi и соответствующие разностям фаз колебаний с одинаковыми частотами ƒj. По сформированным таким образом КЦК и при выполнении заданных в способе условий однозначно определяют относительные дальности до объекта от фазовых центров антенн станций. И по относительным дальностям однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта.

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано для определения пространственных координат (ПК) объектов, стационарных или подвижных, и управления их движением в локальных зонах навигации. Достигаемый технический результат - обеспечение однозначного определения ПК без привлечения дополнительной информации. Указанный результат достигается за счет того, что системой n-х наземных станций передают радиосигналы в виде двух гармонических колебаний с соответственно заданными частотами и . Радиосигналы синхронизированно формируют заданным образом в едином центре в системе отсчета времени, связанной с ним, и передают по линиям связи на каждую станцию. При формировании и передаче радиосигналов обеспечивают выполнение заданных в способе условий. На объекте осуществляют прием совокупности аналоговых радиосигналов и преобразуют ее в соответствующую ей цифровую совокупность, каждый цифровой сигнал которой содержит две цифровые составляющие и . Для каждой из этих составляющих формируют квадратурные им цифровые компоненты и . По парам цифровых компонент и определяют в системе отсчета времени, связанной с объектом, моменты времен приема различных n-х радиосигналов и разности моментов времен приема различных двух n-х радиосигналов. По этим разностям и известным на объекте координатам фазовых центров антенн станций однозначно определяют относительные дальности до объекта от указанных фазовых центров антенн станций и по относительным дальностям однозначно определяют пространственные координаты фазового центра антенны объекта.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопеленгаторах, средствах радиомониторинга, системах фазовой автоподстройки частоты, системах синхронизации различного назначения и аналогичных средствах и системах, в которых осуществляются измерения разности фаз радиосигналов источников радиоизлучения в условиях шума неизвестной интенсивности. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения разности фаз радиосигналов за счет увеличения отношения сигналшум путем компенсации шума. Указанный результат заключается в том, что устройство содержит два полосовых фильтра, три перемножителя, три фильтра нижних частот, два вычитающих устройства, определенным образом соединенные между собой. 1 ил.

Наверх