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.