Устройство для анализа спектра фазовых флуктуаций Советский патент 1983 года по МПК G01R23/16 

СО 4

UO Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радионавигации и радиосвязи. Известно устройство для анализа спектра, содержащее соединенные в кольцо пропорционально-интегрирующий фильтр, управляемый генератор и фазовый детектор, к другому входу которого подклк чен источник исследуе мого сигнала, а к другому выходу под соединен анализатор спектра 1. Основной недостаток такого устрой ства заключается в малых чувствитель ности и разрешающей способности. Наиболее близкое к предлагаемому устройство содержит фазовый детектор выход которого соединен с входом ана лизатора и одновременно с одним из своих входов через последовательно соединенные пропорционально-интегрирукяций фильтр и управляемый генератор, а также блок установки частоты и блок установки усиления, входы которых объединены и подключены к входу анализатора, а выходы соединены с управляющими входами пропорциональ но-интегрирующего фильтра (2 , В известном устройстве при слежении за фазой в линейном режиме в кол це за счет соответствуквдего управляе мого выбора его параметров создается режим .слабозатухающих собственных колебаний. Любая составляющая спектра относительно несущей с исследуемой частотой расстройкой, совпадающей с частотой собственных колебаний кольца; поступая с фазового детектора на анализатор спектра, будет значительно увеличена и отселектирована при малом демпфировании кольца. Однако устройство имеет недостаточную чувствительность и разрешающую способность из-за ограниченной линей ности кольца слежения за фазой. Целью изобретения является повыше ние чувствительности и разрешающей способности устройства. Поставленная цель достигается тем что в устройство, содержащее последо вательно соединенные анализатор, бло установки частоты, пропорциональноинтегрирующий фильтр, управляемый генератор и фазовый детектор, а также соединенный с выходом анализатора блок установки усиления, выход которого и вход.анализатора соединены с соответствующими входами пропорционально-интегрирующего фильтра, введе ны подключенные к выходу управляемого генератора последовательно соединенные синхронный детектор, первый пороговый детектор, декодер, указатель фазовых переходов, реверсивный счетчик, 1 1ифроаналоговый преобразователь и сумматор, выходом соединенный с входом анализатора, а также второй пороговый детектор, инвертор и переключатель, входы которых нены с выходом фазового детектора, второй входпереключателя связан с выходом инвертора, вход фазового детектора подключен к входу синхронр ого детектора, управлятаций )вход переклю ателя соединен с первым выходом первого порогового детектора, выход связан с другим входом сумматора, а выходы второго порогового детектора подключены к вторым входам декодера. Йа фиг. 1 представлена блок-схема, устройства; на фиг. 2 - диаграммы, иллюстрирующие его работу на фиг.З функциональная схема декодера и ука- . зателя фазовых переходов. Устройство (фиг. 1) содержит соединенные в кольцо фазовый детектор 1/ инвертор 2, переключатель 3, другой вход которого соединен с входом инвертора 2, сумматор 4, пропорционально-интегрирую11|ий фильтр 5 и управляемый генератор б, последовательно соединенные синхронный детектор 7, первый пороговый детектор 8, первым выходом соединенный с управлякяцим входом переключателя 3, декодер 9, другая пара входов которого через второй пороговый детектор 10 соединена с входом инвертора 2, указатель фазовых переходов 11, реверсивный.счетчик 12 и цифроаналоговый преобразо1ватель 13,выходом соединенный с другим входом сумматора 4, а также анализатор 14,соединенный с выходом сумматора 4, блок 15 установки частоты и блок 16 установки усиления, включенные между выходом анализатора 14 и управляющими входами пропорционально-интегрирующего фильтра 5. Устройство работает следующим образом. При анализе в режиме слежения управляемый генератор б следит за фазой несущей входного сигнала. В кольце слежения соответствующей установкой постоянных времени пропорциомально-интегрируюцего фильтра 5 под действием сигналов с блока 15установки частоты и блока 16 установки усиления, управляемых анализатором 14, создается режим слабозатухающих колебаний, ймплитуда колебаний выходной фазы (индекс фазовой модуляции) управляемого генератора 6 при малом демпфировании кольца и значительней исследуемой спектральной составляющей существенно превосходит область линейности характеристики фазового детектора 1, обычно имеющую порядок , 2 2 В качестве примера рассматривается работа устройства при амплитуде колебаний фазы несколько большей ft, Изменение по времени t выходной фазы л управляемого генератора для одного периода колебаний кольца слежения показано на фиг. 2а. На выходах синхронного-детектора 7 и фаэового детектора 1 выходные напряже ;:я Ц-д и ифд изменяются в соответствии с нелинейными периодическими характеристиками этих детекторов (фиг.26, в), что приводит к появлению напряжений соответствующих уровней прямом и инверсном выходах порогового детектора 8, а также и Ur)22 прямом и инверсном выходах порогового детектора 10 (фиг. 2г, д, е, ж) . Выходные сигналы пороговьтх детекторов 8 и 10 поступают на декодер 9.

Декодер 9 (фиг. 3) содержит четыре элемента И 17, 18, 19, 20, причем с первым входом декодера 9 соединены входы элементов И 17, 20, с вторым входом декодера - входы элементов И Л 18, 19,с третьим входом декодера другие входы элементов 17, 18, с чет вертым входом декодера - другие входы элементов 19, 20.. При изменении выходной фаЗы йЧ, как показано на фиг. 2а, от О до 47Г на выходах декодера последовательно появляются и сменяют друг друга сигналы Uj , U,-,, U,5j, Jf, затем снова Uj, U/; , %,, 0,, ,и так далее (фиг. 2з, и,.к, лУ, что характеризует величину с точностью до квадранта в пределах О -г 2Л, 23r-f4Jr и так далее. При изменении 44 от 4Ji до О и ниже до -47 сигналы на выходе декодера появляются в обратном порядке и,у, Uj;-,, Uj-j, Uj, и так далее. Эти сигналы поступают на указатель 11 фазовых переходов, содержащий R-триггеры 21-24, элементы И 2528, элементы ИЛИ 29 - 31, причем первый вход указателя 11 соединен с элементом 25 через R-триггер 21, с элементом 26 непосредственно, второй вход указателя 11 соединен с элементом 26 через R-триггер 22, а с элементом 25 непосредственно. Аналогично соединены третий и четвертый вход указателя 11 фазовых переходов соответственно с элементами И 27, 28 и R-триггерами 23, 24. Выходы элементов 1 25 к 21 через элемент ИЛИ 29 подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика 12, а выходы элементов И 26 и 28 через элемент ИЛИ 30 - к вычитакхдему входу реверсивного счетчика 12 (+ и - на фиг. 2 и фиг. 3). Выходы элементов ИЛИ 29, 30 через элемент ИЛИ 31 подключены к входам установки на О R-триггеров 21-24.

При появлении сигнала Uj К-Т1 иггер 21 переходит в единичное состояние, с появлением сигнала UK последний проходит через элемент И 25 и элемент ИЛИ 29 на суммирующий вход реверсивного счетчика 12, изменяя

его состояние с

на

нал Ujj также устанавливает все R-триггеры в О. Затем UH снова устанавливает R-триггер 22 в 1. При появлении сигнала Ujp R-триггер 23 переходит в единичное состояние. 3afeM с появлением и,; аналогично вьщается другой импульс на-суммирующий вход реверсивного счетчика 12, происходит установка всех R-триггеров в О. Таким образом, при каждой смене U j на Uj5 или смене U щ на Ujg реверсивный счетчик увеличивает свое содержимое на единицу. В рассматриваемом примере при изменении дч от О до 4J на суммирующийвход реверсивного счетчика 12 поступают четыре, импульса (фиг. 2м). При уменьшении л Ч от +4л до О и далее до -4J7 аналогично на вычитакхдий вход реверсивного счетчика 12 поступают восемь импульсов при сменах и,у}-на Ufjj и иц-на ит (Фиг. 2н) При изменении д f от -4Л до О на сумми рующий вход реверсивного счетчика 1 снова поступают ч«тыре импульса (фиг. 2м). Так определяется нaпpaвл ние и число фазовых переходов.

Соединенный с реверсивным счетчиком 12 цифроаналоговый преобразователь 13 преобразует содержимое реверсивного счетчика 12 в ступенчато изменяющееся напряжение (фиг. 2о).-Сигнал с первого выхода порогового детектора В (фиг. 2г) управляет рабо той переключателя так, что на выходе последнего образуется зависимость выходного напряжения переключателя Ur,ep с крутизной неизменного энака, показанная на фиг. 2п. Суммирование выходных сигналов переключателя 3 и информационного преобраэователя ЦАП 13 позволяет осуществить линейную связь между усиленной исследуемой входной спектральной составляющей и сигналом, поступающим на анализатор 14 (фиг. 2р) при больших амплитудах фазовых колебаний в кольце слежения.

Использование новых элементов позволяет получить большее усиление и разрешение по частоте исследуемой спектральной составляющей фазовых флуктуации и фазоной модуляции по сра:внению с базовым объектом (прототипом) . Например, если в известном устройстве максимальное усиление ограничено амплитудой колебаний фазы порядка , то в предлагаемом уст ойстве при используемых десяти двоичных разрядах реверсивного счетчика Д.2 и аналого-цифрового преобразователя 13 достижюфа колебания фазы с амплитудой л/2, чем достигается повышение чувствительности и раэрешгиощей .способности устройства

Сигпримерно :на три порядка.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА СПЕКТРА ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ , содержащее последовательно соединенные айализатор, блок установки частоты,/пропорционсшьно-интегрируквдий фильтр, управляемый генератор и фазовый детектор, а также соединенный с выходом анализатора блок установки усиления, выход которого и вход анализатора соединены с соответствующими входами , пропорциональногинтегрируюадего фильтра, о т л ичающееся тем, что. с целью повышения чувствительности и разрешающей способности, в него введены подключенные к выходу управляемого генератора последовательно соединенные синхронный детектор, пер вый пороговый детектор, декодер, ука эатель фазовых переходов, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и сумматор, выходом соеди ненный с входом анализатора, а также второй ПОРОГОВЫЙ детектор, инвертор и переключатель, входы которых соединены с выходом фазового детектора, второй вход переключателя связан с выходом инвертора, вход фазового детектора подключен к входу синхронного детектора, управляющий вход переS ключателя соединен, с первым .выходом первого порогового детектора, выход связан с другим входом сумматора, а выходы второго порогового детектора подключены к в.торым входам декодера.