Корреляционный измеритель фазы Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиои мерительной технике и может быть использовано для измерения сиг нала при относительно небольшом периоде колебаний сигнала времени измерения.. . Известен корреляционный измеритель фазы сигнала, содержащий два коррелятора, каждый из которых.состоит из последовательно соединенных перемножителя и ин: егратора, и опре делитель отношения, входы которого подключены к выходам, интеграторов, а выход соединен с -блоком вычисления артктангенса, причем вход -одного канала соединен с .вторым входом перемножителя второго канала непосредственно, а вход второго канала с вторым входом перемножителя перво го канала через фазовращатель на 90° 1 . Однако известное устройство обла дает недостаточной точностью измере ния. Наиболее близким техническим реш нием к изобретению является корреля ционный измеритель фазы сигнала, со держащий два коррелятора, каждый из которых состоит из последовательно соединенных перемножителя и интегратора, генератор опорного напряжения выход которого подключен к вторым входам перемножителей, причем к одно му из них непосредственно, а к второму через фазовращатель на 90, определитель отношения, входы которого подключены к выходам интеграторов, а выход соединен с вычислителем арктангенса 2 . Такой корреляционный измеритель фазы характеризуется недостаточно вы сокой точностью из-за наличия периоДических погрешностей, которые в зависимости от отношения времени интег рирования к периоду колебаний сигнала могут достигать величины порядка 8° Цель изобретения - повышение точности корреляционных измерителей фазы путем исключения периодических погрешностей. Указанная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий первый и второй корреляторы, каждый из кото рых состоит из последовательно включенных двухвходового перемножителя и интегратора, генератор опорного напряжения, выход которого подключен ко вторым входам корреляторов, причем к перво.му коррелятору непосредст венно, а к второму через фазовращатель на 90, определитель отношений, выходы которого соединены с блоком вычисления арктангенса, введены второй фазовращатель на 90 третий и четвертый корреляторы, вычислители суммы и разности, причем первые входы первого и второго корреляторов объединены и подключены к выходу второго фазовращателя, а первые входы третьего и четвертого корреляторов объединены с входом второго фазовращателя и подключены к сигнальному входу измерителя, второй вход третьего коррелятора подключен к выходу первого фазовращателя, а второй вход четвертого коррелятора объединен с входом первого фазовращателя, при этом выходы корреляторов подключены: первого - к второму входу вычислителя суммы, второго - к первому входу вычислителя разности, третьего - к первому входу вычислителя суммы, а четвертого - к второму.входу вычислителя разности, выходы вычислителей разности и суммы подключены к входам определителя отношений . На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого измерителя. Измеритель содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 корреляторы,, первый 5 и второй б фазовращатели на 90°, генератор 7 опорного напряжения, вычислитель 8 разности, вычислитель 9 суммы, определитель 10 отношения и вычислитель 11 арктангенса. Первые входы перемножителей корреляторов 1 и 2 соединены с выходом первого фазовращателя 5 на 90° а первые входы перемножителей корреляторов 3 и 4 - с его входом. Вторые входы перемножителей корреляторов 1 и 4 соединены с выходом генератора 7 опорного напряжения, а перемножителей корреляторов 2 и 3 - с выходом второго фазовращателя на 90° Выходы корреляторов 1 и 3 соединены с входами вычислителя 9 суммы, а корреляторов 2 и 4 - с входами вычислителя 8 разности. Выходы вычислителя 9 суммы и вычислителя 8 разности подсоединены к входам определителя 10 отношения, выход которого связан с входом вычислителя 11 арктангенса. Ус,тройство работает следующим образом. Входной сигнал и,Ш А51п((д)1 + р), фаза Р которого подлежит измерению, поступает на входы корреляторов 3 и 4. На входы корреляторов 1 и 2 поступает задержанный на11/2 фазовращателем 6 на 90°сигнал U2(.t)A5in(ui + P) . На вторые входы корреляторов 1 и 4 поступает напряжениеboli AQ 5invot с выхода опорного генератора .7, а на вторые входы корреляторов 2 и 3 подается задержанное на it/2 фазовращателем 5 на 90° опорное напряжение Uo(t) АОcos cot . На выходах корреляторов образуются корреляционные интегралы соответственно т Zriu,a). т 2j.jUAi)(5tj )Uoawti JUaWUoa ai.. Воспользовавшись решением корре ционных интегралов и учтя, что фаз сигнала И равна |) , а фаза сигналу Uj равна р+ , получаем: 7:.A cosjie«6inpeinS4|coa(ie;tt 29 -, г,5Л со9р9 с05р-5 « в-|б п( «- cosQ-Sin (i9;« e- С05рб4п , l7 At 5 Р-в OS(i9ine - «5iM|H9 n26, В этих выражениях члены, содерж щие cos П 6 и sin ре , определяют ис тинное значение корреляционных интегралов, а остальные члены - пери дические погрешности. На выходе вы числителя ,8 разности получаем . t АЫ . , , a на выходе вычислителя 9 суммы Z.. что величина - опЕсли учесть, ределяет амплитуду сигнаша, то очевидно, что 2, и 2 представляют собой истинные значения корреляционных интегралов, свободные от периодических погрешностей. На выходе определителя 10 отношения образуется отношение Zj/2,, а на выходе вычислителя 11 арктангёйса значение фазы ) . Таким образом, попарно вычитай и суммируя значение корреляционных интегралов, на выходах вычислителей суммы и вычислителя разности образуются значения корреляционных интегралов , свободнее от периодических погрешностей, за счет чего и повышается точность измерений фазы.

КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ФАЗЫ, содержащий первый и второй корреляторы, каждый из которых состоит из последовательно включенных двухвходового перемножителя и интегра тора, генератор опорного напряжения, выход которого подключен к вторым входам корреляторов, причем к первому коррелятору непосредственно, а к второму через фазовращатель на 90f определитель отношений, выходы которого соединены с блоком вычисления арктангенса, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй фазойращатель на 90° третий и четвертый корреляторы, вычислители суммы и разности, причем первые входы первого и второго корреляторов объединены и подключены к выходу второго .фазовращателя, а первые входы третьего и четвертого корреляторов объединены с входом второго фазовращателя .и подключены к сигнальному входу измерителя, второй вход третьего коррелятора подключен к выходу первого фазовращателя, а второй вход четвертого коррелятора объединен с входом первого фазовращателя, при этом выходы корреляторов подключены: первого - к второму входу вычислителя суммы, второго - к первому входу вычислителя разности, третьего - к первому входу вычислителя суммы,а четвертого - к второму входу вычислителя разности, выходы вычислителей разности и суммы подключены к входам определителя отношений.