Устройство для измерения фазы Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиотехнике, в частности в радиоизмерениям, и может быть использовано для измерЬ кия фазы радиосигналов.

Известно устройство измерения фаз представляющее собой следящий измеритель, содержащий последовательно соединенные перемножитель, усилитель интегратор и фазовый модулятор, второй вход которого подключен к выходу опорного г-енератора fl .

Недостатком известного устройства является низкая точность его работы при малых отношениях сигнал/шум и при многопиковом характере распределения фазы.

Наиболее близким по технической сущности .к предлагаемому является устройство измерения параметров сигнала, состоящее из многоканальног коррелятора, генератора опорных сигналов и рещаюшего устройства, состоящего из Я перемножителей, вырабатывающего оценку параметра по максимуму функций правдоподобия, выходы которых соединены с N -входами сумматоров. Каясдый канал многоканаль ного коррелятора содержит перемножитель и интегратор. На одни входы перемножителей поступает входная реализация, являющаяся смесью сигнала и шума, на другие - напряжение с выходов генератора опорных сигналов. Выходы первых интеграторов подключены к первым входам перемножителей решающего устройства, а выход N -входового сумматора является выходом устройства 2J .

Недостаток этого устройства г низкая точность измерения фазы радиосигналов. Это обусловлено тем, что на практике, как правило, отноше ние сигнал/шум невелико,а апостериорное распределение измеряемого параметра носит многопиковый характер. В частности при измерении фазы даже гармонического сигнала апостериорное распределение фазы имеет негауссовский характер, особенно заметный при малом отношении сигнал/шум. В этом случае, а также при многопиковом характере функции распределения, схема прототипа измеряет фазу сигнала с большой погрешностью. Цель изобретения - повышение точности измерения фазы.

Поставленная цель достигается темчто в устройство для измерения фазы, содержащее генератор опорных сигналов, решающее устройство, состоящее из N перемножителей, выходы которых соединены с N -входовым сумматором, и N каналов, каждый из которых вклю чает в себя последовательно соединенные первый перемножитель, первый усилитель и первый интегратор, причем первые входы первых перемножителей являются входом устройства для измерения фазы, выходы первых интеграторов каждого канала подключены к первым входам перемножителей решающего устройства,а выход .Я-входового сумматора решающего устройства является выходом устройства для измерения фазы, введен первый Н -входовый сумматор, блок начальных значений коэффициентов , а в каждый канал - фазовый модулятор, второй сумматор, последовательно соединенные второй, тре тий перемножители, второй усилитель, второй интегратор и делитель, причем первый вход второго перемножителя подключен к первому входу пе рвого перемножителя, выход второго интегратора соединен с первым входом второго сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножителя, выход делителя каждого канала соединен с вторым входом соответствующего перемножителя решающего устройства, выходы генератора опорных сигналов подключены к первым входам фазовых модуляторов, второе входы которых подключены к выходам первых интеграторов каждогоканала, быходы фазовых модуляторов подсоединены к вторым входам первых и третьих соответствующих перемножителей, выходал вторых интеграторов соединены с соответствующими входами перв.ого i -входового сумматора, выход которого подключен к вторым входам делителей, а вторые входы вторых сумматоров каждого канала соединены с соответствующими выходами блока начальных значений коэффициентов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения фазы.

Устройство для измерения фазы содержит N каналов, каждый из которых включает в себя последователы но соединенные перемножитель 1, усилитель 2 и интегратор 3, выход которого через фазовый модулятор 4 связан с одним из входов перемножителя 1. Другой вход перемножителя 1 является входом устройства. В каждый канал, кроме того, входят последовательно соединенные второй перемножитёль 5, третий перемножитель б, второй вход которого подключен к выходу фазового модулятора 4, второй усилитель 7, второй интегратор 8, выход которого через сумматор 9 связан с одним из входов перемножителя 5, и делитель 10. При этом второй вход перемножителя 5 соединен с в содом уст ойства.

В устройство входят также генератор 11 опорных сигналов, каждый выхо которого связан с соответствующим фазовым модулятором 4, блок 12 начальных значений коэф ф11цйёнтов, каждый выход которого подключен к соответствующему сумматору 9, сумматор 13, входами которого являются выходы ин-j теграторов 8 каналов, а выход сум- j .матора 13 подключен к входам делите -|лей 10, а также решающее устройство, включающее N перемножителей 14, входы .которых связаны с выходами интеграторов 3 и делителей 10 соответствующих каналов, и сумматор 15, выход которого подключен к выходу устройства, а входы соединены с выходами перемно-10 жителей 14.

Устройство работает следующшл образом.

Перед приходом радиоригнала уст-. ройство приводится в исходное состоя-15 ние, для чего обнуляются интеграторы 3 и 8 каналов измерителя, а на выходах генератора I1 опорных сигналов и блока 12 начгшьных значений выставляются соответствующие сигналы. Оценка фазы 20 радиосигнала ищется в форме s

I .StUiq ; ;т,е. определяется взвешен- ,

;нойсум1«юй парциальных (интервальных) рценок,где( - оценка фазы на каждом пбдинтервале, а «.; - вес., с кото- 25 рым эта оценка входит в общую сумму. Важно; только, чтобы расстояние между пиками апостериорного распределения не оказалось меньше ширины парциального интервала разбиения, что дости- 30 гается лишь изменением числа однотипных каналов (поДинтервалов разбиения) , отдичаквдихся один от другого начальными значениякда фазк и весовых коэффициентов.Начальные значения фаз 35 парциальных каналов удобно брать в середине каждого подинтервала. Для определения коэффйшгентов ot, f так же как и для определения оценО;К i используется принцип корреляционной .-. обработки. Яачальны;е значения для весовых коэффициентой задаются исходя из закона априорного распределения фазы. Если ой неизвестен, тогда для ка зкдого (и 1 .. V . L

При этом необходимо..выполнение услоI

ВИЯ нормировки /.s; к; % f весовых

коэффициентов. Приходящий радиосигнал поступает на измерители,- в которых производится определение текущей оценки ( , и на канальные измерители весовых коэффициентов. На выходах интеграторов 8 формируются текущие оценки «С весовых коэффициентов у которые при помощи яумматора 13 и делителей 10 нормируют:ся и поступают на перемножители 14, ,С выходов перемножителей вэвешенные текущие оценки i; ,а; отдельных каналов поступают на сумматор 15 и образуют на выходе последнего текущее значение оценки с| фазы.

Сумматоры 9,13 и 15 служат для сложения сигналов, одновременно по-г ступаквдих на входы этих узлов, и не содержат элементов памяти. Блок .12 начальных значений коэффициентов представляет собой источник N постоянных напряжений, относительные значения которых устанавливаются исходя из априорных сведений о законе распределения фазы. В частности, при равномерном законе плотности распределение фазы напряжения на W выходах блока 12 должны быть равными. Елок 11 представляет собой источник синусоидальных сигналов, которые отличаются друг от друга сдвигом фаз определяемых законом распределения фазы сигнала.

Проведенный сравнительный анализ эффективности предлагаемого устрой ства измерения фазы с базовым объектом показывает увеличение точности в 3-5 раз при изменении отношения сигнал/шум ( от 1 до 10, причем выигрыш возрастает с уменьшением , что предполагает практическую целесообразность использования устройства, особенно в случае малого сигнала .

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ, ,содержащее генератор опорных сигналов, решающее устройство, состоящее из N перемножителей, выходы которых соединены с N -входовым сумматором и М- каналов каждый из которых включает в себя последовательно соединенные первый перемножитель, первый усилитель и первый интегратор, причем первые входы первых перемножителей являются входсни устройства для измерения фазы, выходы первых интеграторов I каждого канала подключены к.первым входам перемножителей решающего устройства, а i выход М -входового сумматора рипающего устройства является выходом устройства для измерения фазы. отличающееся тем, что,г ;с целью повышения точности измерения фазы радиосигнала, введен пер. ВЕЛИ N -входовый сумматор, блок начальных значений коэффициента, а в каждый канал - фазовый модулятор, второй сумматор, последовательно соединенные второй, третий перемножители, второй усилитель, второй интегратор и делитель, причем первый вход второго перемножителя подключен к первому входу первого перемножителя, выход второго интегратора соединен с первым входом второго сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножителя, выход делителя каждого канала соединен с вторым входом соответствуняцего перемножителя решающего устройства, выходы генератора опорных сигналов подключены к перв1 « входам фазовых модуляторов, вторые входы которых подключены к выходам первых интеграторов каждого канала, выходы фазовых модуляторов подсоединены к вторым входам первых и третьих соответствующих перемножителей, выходы вторых интеграторов соединены с соответствующими входами первого N -входового сумматора, выходы ко:D торого подключены к вторым входам делителей, а вторые входы вторых сумСП маторов каждого канала соединены с № соответствующим выходом блока начешьо ных значений коэффициентов.