Устройство для измерения фазы радиосигнала

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналнстнческнк

Респттблнк (iii976505 (6I ) Дополнительное к 3ВТ. саид-ву (22)Заявлено 14.12.79 (21) 2855755l18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 23.11.82. Бюллетень И 43

Дата опубликования описания 23.1 1.82 (51)М. Кл.

Н 04 б 3/46 фкударстееииый комитет

СССР ао делам азабретеиий и открытий (53) УДК821 317

373 (088.8) г г (72) A второ изобретения

Л. Г, Хатунцев, А. 3. Струков и Л. М. Губарев (- .т

ii

\ !.

6.". 6:;:7

Московский ордена Ленина и ордена Ок1ябрьской-, Рщсепоции чю.,—.,Д авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (7I ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ

РАДИОСИГНАЛА

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения фазы в устройствах связи.

Известно устройство для измерения фазы радиосигнала, используемое в радио5 электронной аппаратуре для контрсетя и измерения фазового сдвига двух радиосигналов (1 J.

Недостаток устройства — низкое быстродействие. о

Наибапее близким к предлагаемому по технической сушности является устройство для измерения фазы радиосигнала, содержашее генератор накачки и разрядных ячеек, первая из которых вклю-15 чает в себя два измерительных и два опорных параметрона, два фазовых детектора, два триггера, два ключа и смеситель, а каждая из остальных разрядных ячеек — измерительный и опорный пара- 2в метроны, фазовый детектор, триггер, два ключа и смеситель. Причем в первой разрядной ячейке первый выход генератора накачки одновременно подключен к входу первого измерительного параметрона и через первый опорный параметрон к первому входу первого фазового детектора, а второй выход генератора накачки — к входу второго измерительного параметрона и через второй опорный параметрон к тервому входу второго фазового детектора, при этом прямой и инверсный выходы первого и второго измерительных параметронов подсоединены ко входам первого и второго ключей соответственно, причем прямой выход первого измерительного параметрона соединен со вторым входом первого фазового детектора, а инверсный выход второго измерительного лараметрона — со вторым входом второго фазового детектора. Выходы первого и второго фазовых детекторов подключены к входам первого и второго триггеров соответственно, инверсные выходы которых подсоединены к входам уттравпения первого и второго ключей, а выходы ключей соединены с входами смесителя. В каждой из остальных разрядных ячеек прямой и

3 976505 инверсный выходы измерительного параметрона подсоединены к первым входам первого и второго ключей соответственно, выходы которых подключены к входам фазового смесителя, а выход опорного параметрона соединен с первым входом фазового детектора, ко второму входу которого подключен прямой выход измерительного параметрона. Выход фазового детектора соединен с входом триггера, ий-1О версный выход которого соединен с входами управления ключей. В каждой последующей разрядной ячейке вторые входы первого и второго ключей соединены соответственно с выходами первого и вто- 15 рого ключей предыдущей разрядной ячейки, а входы накачки измерительного и опорного параметронов соединены с выходом смесителя предыдущей разрядной ячейки. Входы измерительных параметро- z0 нов всех разрядных ячеек объединены и подключены к входной шине, выходы триггеров соединены с выходными шинами 1.21.

Недостатком известного устройства являются малое быстродействие и малая точность. Малое быстродействие связано с задержкой и растягиванием переднего фронта радиоимпульса накачки в каждой разрядной ячейке при формировании этого радиоимпульса с помошью последовательно включенных узкополосых устройств— измерительного параметрона, двух ключей и смесителя, время установления амплитуды и фазы в котором достигает 50-100 периодов частоты накачки. Поскольку вре35 мя измерения фазы в устройстве определяется временем установления стационарной амплитуды и фазы колебаний в параметронах и смесителях всех разрядных ячеек, то при количестве разрядов равном, 40 например пяти, время одного измерения составит порядка 500 периодов частоты накачки. Точность известного устройства определяется точностью формирования

1 фазы заполнения радиоимпульса накачки

45 в каждой разрядной ячейке, которая определяется точностью и стабильностью настройки измерительного параметрона, ключей и смесителя. По этой причине точность ограничена ксцтичеством разрядов

5-6.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности измерения фазы радиосигнала, Поставленная цепь достигается тем, что в устройстве для измерения фазы радиосигнала, содержащем источник опорного напряжения накачки и п разрядных

4 ячеек, в первой из которых входы накач» ки первого измерительного и первого опорного параметронов подключены к первому выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы — к соответствующим входам первого фазового детектора, входы накачки второго измерительного и второго опорного параметронов подключены к второму выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы — к соответствукпцим входам второго фазового детектора, выходы первого и второго фазо1 вых детекторов подсоединены к входам первого и второго триггеров соответственно, первые выходы которых подключены к выходным разрядным шинам, причем в каждой из остальных разрядных ячеек входы накачки измерительного и опорного параметронов объединены, их выходы подсоединены к соответствующим входам фазового детектора, выход фазового детектора соединен с входом триггера, первый выход которого подключен к своей выходной разрядной шине, а второй — к входу управления ключа, при этом в каждой последующей разрядной ячейке первый вход ключа соединен с выходом ключа предыдущей разрядной ячейки, а входы измерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены и подктпочены к входной шине измеряемого сигнала, в первую разрядную ячейку введен полусумматор, а в каждую из остальных разрядных ячеек введено по одной линии задержки. В первой разрядной ячейке вторые выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам полусумматора, а его выход соединен с входом управления ключа, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам источника опорного напряжения накачки соответственно. В каждой из остальных разрядных ячеек выход линии задержки подсоединен к объединенным входам накачки измерительного и опорного параметронов и второму входу ключа своей разрядной ячейки, а вход линии задержки — к выходу ключа предыдущей разрядной ячейки. Причем в каждой

1 — и разрядной ячейке (1 = 2, 3,..., n ) фазовый сдвиг сигнала, даваемый линией °

1 адьо задержки, равен

rL l

Ha чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для измерения фазы радиосигнала включает в себя источник 1 опорного напряжения накачки и и разрядных ячеек. Первая разрядная ячейка содержит

5 07ОБО первый 2 и второй 3 измерительные параметроны, первый 4 и второй 5 опорные параметроны, первый 6 и второй 7 фазовые детекторы, первый 8 и второй 9 триггеры, полусумматор 10 и ключ 11. Раз- 5 рядные ячейки, начиная со второй и до тт -й, построены идентично и каждая из них (например вторая ячейка) содержит линию 12-1 задержки измерительный

13-1 и опорный 14-1 параметроны, фазо-10 вый детектор 15-1, триггер 16 "1, и ключ 17-1. Входами устройства являются входная шина 18 измеряемого сигнала и вход 19 опорного сигнапа частоты субгармоники, а выходами — выходные разРядные шины 0вь«- <-Ов»х.ь сравнение фаз колебаний субгармоники. опорного 4 и измерительного 2 параметронов, а триггер 8 формирует выходной сигнал первого разряда Овь,„,т. Поскольку на параметроны 3 и 5 (второй разряд) подается противофазное напряжение накачки с другого выхода удвоителя частоты, то и сепаратриса на фазовой плоскости этих параметронов оказывается повернутой по отношению к сепаратрисе параметронов 2 и 4 на угол 90 . Таким образом, первый и второй разряды устройства дают возможность определять положение вектора измеряемого сигнала с точностью до квадранта, каждому из которых со-. ответствует определенный код на выходных шинах 0>»„< и Овь«.2. Выходные сигналы первого 0Вь« „ и второго Овь „2 разрядов подаются на входы полусумматора 10, который вырабатывает сигнал управления ключом ll. Напряжение накачки

1 с фазой Оо или 180 (в зависимости от фазы измеряемого сигнала) поступает на вход линии 12-1 задержки, дающей фазовый сдвиг 90 . Фаза напряжения накачки о на входах накачки параметронов 13-1 и 14-1 третьего разряда равна 90 или

270 и сепаратриса этих параметронов оказывается повернутой на угол 45 или

135 . Фазовый детектор 15-1 осуществляет сравнение фаз колебаний субгармоники параметронов 14-1 и 13-1, а триггер 16-1 вырабатывает выходной сигнал третьего разряда и сигнал управления ключом 17-1. Таким образом первый, второй и третий разряды дают возможность определить положение вектора изме ряемого сигнала с точностью до октанта,, каждому из которых соответствует определенный код на выходных разрядных ши6ыхт 0вых.2 0В»х ъ висимости от сигнала управпенття на выходе ключа 17-1 возможно появление напряжения накачки с одной из фаз 0, 90о, 1 80 о, 270о Остальные разряды устройства для измерения фазы радио линий задержки, даюшях определенный фазовый сдвиг сигнала, в каждой последукипей разрядной ячейке выгодно отличает предлагаемое устройство для измерения фазы радиосигнала от известного по быстродействию и точности. Пс скольку формирование радиоимпульса ттакячки в каждой разрядной ячейке, начиная со втоУстройство работает следующим образом.

Из теории параметрических генерато- 20 ров известно, что фазовая плоскость параметрона целится сепаратрисой на две области притяжения, соответствующие двум значениям фаз " и " +180 ста2 . ционарных колебаний субгармойики (Ч„, — 25 фаза напряжения накачки). В соответствии с этим принцип работы каждого ..разряда преобразователя заключается в определении поттуплоскости, которой принадлежит вектор измеряемого сигнала, выработке выходного кода признака этой полуплоскости и формирование напряжения накачки для следующего разряда с такой фазой, чтобы сепаратриса измерительного параметрона последующего разряда делила >5 сектор фазовой плоскости, определенный в данном и предыдущих разрядах, по рлам.

При подаче на вход 19 радиоимпульсов опорного сигнала U дс известной тактовой частотой и синфазным запсятнением на вы- 40 ходах источника 1 опорного напряжения накачкИ появляются радиоимпульсы накачки с удвоенной частотой заполнения и фа зами заполнения, отличающимися на 180 .

Эти радиоимпульсы с одного из выходов источника 1 опорного напряжения накачки подаются на входы накачки измерительного 2 и опорного 4 параметронов, причем опорный параметрон всегда возбуждается с одной и той же фазой колебаний субгармоники, жестко связанной с фазой радиоимпульсов накачки. Фаза субгармоники измерительного параметрона 2 — или

Ч и

2 "-+ 180 определяется фазой измеряе2 мо1.о сигналя, т.е. положением вектора измеряемого сигнала на фазовой плоскости

55 . измерительного параметрона 2. Измеряемый сигнал подается на измерительные параметроны всех разрядных ячеек парал5 6 лельно. Фазовый детектор 6 осуществляет сигнала работают аналогично

Использование новых элементов — полусумматора в первой разрядной ячейке и

7 976505 рой, осуществляется с помощью только линии задержки и одного ключа, то этим обеспечивается получение с меньшей задержкой, составляющей примерно 8-10 периодов частоты накачки, переднего фрон-5 та этого радиоимпульса, а следовательно, и увеличение на порядок быстродействия устройства. При этом обеспечивается также и большая точность псаучения и большая стабильность (во времени и при воз- 10 действии внешних факторов) фазы заполнения радиоимпульсов накачки, что позвоняет увеличить количество разрядов до 8-10. Достигаемое упрощение конструк- ции устройства облегчает также реализа- 15 цию его в интегральном. исполнении в диапазоне СВЧ.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения фазы радиосигнала, содержащее источник опорного напряжения накачки и л разрядных ячеек, в первой из которых входы накачки первого измерительного и первого опорного параметронов подключены к первому выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы — к соответствующим входам первого фазового детектора, входы накачки второго измерительного и второго опорного параметронов подключены к второму выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы - к соответствующим входам второго фазово35

ro детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены к входам первого и второго триггеров соответственно, первые выходы которых подключены к выходным разрядным шинам, причем ,в каждой из остальных разрядных ячеек входы накачки измерительного и опорного параметронов объединены, их выходы подсоединены к соответствующим входам фазового детектора, выход фазового детектора соединен с входом триггера, первый выход которого подключен к своей выходной разрядной шине, а второй — к входу управления ключа, при этом в каждой последующей разрядной ячейке первый вход ключа соединен с выходом ключа предыдущей разрядной ячейки, а входы измерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены и подключены к входной шине измеряемого сигнала, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, в первую разрядную ячейку введен полусумматор, причем вторые выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам полусумматора, а

его выход соединен с входом управления ключа, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам источника опорного напряжения накачки соответственно, при этом в каждую из остальных разрядных ячеек введено по одной линии задержки, причем выход линии задержки подсоединен к объединенным входам накачки измерительного и опорного параметронов и второму входу ключа своей разрядной ячейки, а вход линии задержки — к выходу ключа предыдущей разрядной ячейки.

2. Устройство для измерения фазы радиосигнала по п. 1, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что в каждой 1 -ой разрядной ячейке (1 2, 3, ..., и ) фазовый сдвиг сигнала, даваемый линией задержки, равен Ч„= —

Источники йнформацин, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ж 438940, кл. С, 01 R 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по . заявке % 2847744, 19.1 1.79.

976505

° °

Составитель В. Рябцев

Техред М.Коштура

Корректор О. Билак

Редактор С. Патрушева

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9015/79 Тираж 688 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5