Фазометрическое устройство Советский патент 1993 года по МПК G01R25/00 

ё- §

И/.о5р8тение относится к технике измеро .мя фазы радиосигналов и может быть использовано в .аппаратуре приемоиндикаторов системы навигации и единого времени,

Цель изобретения -уменьшение времени измерения за счет сокращения времени отработки разности фаз между входным и опорным сигналами, Ваедение в фазометрическое устройство блока, изменяющего скорость отработки разности фаз в зависимости от соотно1ления сигнал/шум, позволило сог;ратить время измерения почти в пять раз.

На фиг.1 изображена структурная блоксхема фазометрического устройства; на фиг.2 - структурная схема блока определеfui.q отношения сигнал/шум; на .фиг.З структурная схема блока переменного коррекционного эффекта..

Устройство содержит усилитель-ограничитель S, чувствительный элемент 2, блок 3 определания. соотношения сигнал/шум, первый реверсивный счетчик4, блок 5 переменного коррекционного эффекта |БПКЭ), второй, реверсивный счетчик.б,:пороговь й блок 7, дискретный фззоврйщатель 8, опорный генератор 9, делитель10 чэс-трты, отсчетный блок 11, дешифратор 12, элементы и 13, 14, первый и второй блоки 15 и 16 задержки. Выход у илителя-ограничитеяя 1 соединен с первым входом чувствительного .элемента 2, а также с сигнальным входом блока 3 определения соотношения сигнал/шум, выходы чувствительного элемента 2 .соединены с. суммирующим и вычитаюа им входами первого реверсивного счетчика 4, выходы которого соединены с соответствующими входами БПКЭ5, с входами второго реверсивного счетчика бис входами порогового блока 7. БПКЭ 5 подключен выходами к управляющим входам дискретного фазовращателя 8, сигнальный вход которого соединен с выходом опорного генератора 9, а выход - с входом делителя частоты 10, Первый выход делителя частоты 10 соединен со вторым входом чувствительного элемента 2, вторым входом блока 3 определения соотношения сигнал/шум и отсчетным блоком 11. Остальные выходы делителя 10 частоты соединены с соответствуюа1ими входами дешифратора 12, выход которого соединен с третьим входом блока 3, три выхода которого связаны соответственно с первым, вторым и третьим управляющими входами БПКЭ 5, а его третий выход связан с четвертым входом блока 3. Выходы которого реверсивного счетчика 6 связаны с соответствующими входами порогового , блока 7, первый и второй выходы которого

через злеТменты И 13 и 14 соединены соответственно.с четвертым и пятым управляющими входами БПКЭ 5. Вторые входы элементов И 13 и 14 соединены с выходом блока задержки 16, выход которого через блок, задержки 15 связан с входом обнуления второго реверсивного счетчика 6. Шестой управляющий ВХОД-БПКЭ 5 связан с входом блока задержки 16,

Блок определения соотношения сигнал/шум содержит (см,фиг,2) последовательно соединенные дифференцирующую цепь 17, инвертор 18, первый элемент И 19, первый счетчик 20, дешифратор 21, элементы ИЛИ 22, второй и третий элементы И 23, а также последовательно соединенные четвертый элемент И 24, второй счетчик 25, первый элемент задержки 26, выход которого связан с вторыми входами элементов И 23 и через второй элемент задержки 27 с входом сброса первого счетчика 20, Второй вход элемента И 19 является третьим входрм блока 3 определения соотношения сигнал/шум, третий вход элемента И 19 и первый вход элемента И 24 соединены с четвертым входом блока 3. второй вход элемента И 24 соединен с вторым входом блока 3, Выходы элементов И 23 являются управляющими выходами блока 3, выход счетчика 25 является третьим выходом блока 3, Блок 5 переменного коррекционного эффекта (БПКЭ) (см.фиг.З) состоит из двух RS-триггеров 28, 29, причем входы S являются входами БПКЭ 5, элемента ИЛИ 30, входы которого связаны с выходами триггеров 28, 29, а выход соединен с входом элемента И 31, оторой вход которого соединен с генератором импульсов 32, а выход - с первыми входами второго и третьего элементов И 33, 34, а также с первыми входами группы элементов И 35 делителя 36 частоты с переменным коэффициентом деления (ДЧПКД), вторые входы которых связаны соответственно с выходами триггеров 37-40, а выходы через делители 41-44 с различн уми коэффициентами деления с входами элемента ИЛИ 45, выход которого связан с вторыми входами триггеров 28, 29. Первый вход триггера 37 связан с вторым управляющим входом БПКЭ 5, первый вход триггера 38 с первым управляющим входом БПКЭ 5, вторые входы триггеров 37, 38 связаны с третьим управляющим входом БПКЭ 5; первый вход триггера 39 связан с четвертым управляюш,им входом БПКЭ 5. второй вход триггера 39 связан с шестым управляющим входом БПКЭ 5, первый вход триггера 40, связан с пятым управляющим входом ПБКЭ 5, второй вход триггера 40 через элемент ИЛИ 46 связан с третьим и шестым управляБ11708736

ющими входами БПКЭ 5, выход элемента Илевой сигнал, пройдя через элемент ИЛИ 33 является первым выходом БПКЭ 5 и несет30, прекращает поступление импульсов от информацию о величине положительногогенератора 32 через элемент И 31 на первые сдвига фазы опорного сигнала, выход эле- входы элементов И 33,34. Число импульсов мента И 34 является вторым выходом БПКЭ 5генератора 32, прошедших на выход БПКЭ 5 и несет информацию о величине отрица-5 при поступлении на его вход импульса тельного сдвига фазы опорного сигнала, ды переполнения определяет величину дискход триггера 40 является третьим выходомрета сдвига фазы дискретного фазовращаБПКЭ 5, разрешающим определение соот-теля 8. Импуяьсы переполнения с выходов ношения сигнал/шум. 10первого реверсивного счетчика 4 поступают

Устройство ра ботает следующим обра -также на входы второго реверсивного счетзом.Чиха 6, обнуляемого импульсом, прошедПринимаемый сигнал мерез усилитель-шим череэ блоки задержки 1Б, 16. Число

ограничитель 1 поступает н вход чуастей разрядов второе реверсивного счетчика 6

тельного элемента 2 и блока 3 определение выбирается так, чтобы за период обнуления

соотношения сигнал/шум. Не второй вхо яимпульсов 6 не переполнялся при

чувствительного элемента 2 постуоаетлюбых фазовых рассогласованиях между

опорный сигнал с выхода делителя часто Б(опорным и принимаемум сигналами: . Ш. С помощью чувствительного элемента 2 производится сравнение фаз принятого «.20

опорного колебаний..

Серии импульсов с выходрв чувствительного элемента 2 поступают на cyMMHjjjy-где ТоЪц - период обнуляющих импуль«5щий и вычитающий вход« перв0Шсов;

ре9ерсивнй1О счетчика 4, ГТри переподне-;. 25 Тв-период чистоты следования сигнала

ни последнего на одном из «го выходовс выхода генератора импульсов,формируется импульс, который поступает ,N-емкость второго реверсивного счетнд соответствующий информационныйЁСХОДчика 6.

БПКЭ 6. Появление импульса на информа- , При больших рассогласованиях принициочном входе БПКЭ 5 приводит к ферми 30маемого и оп ориого сигналов число импульрованию 1сигнаяов, поступающих и.сов, поступающих с одного из выходов

дискретный фазовращатель 8 и ВЫЗЁШДЮ первого реверсивного счетчика 4, велико и

щих сдвиг опорного сигнала фазометрйче-абсолютная величина числа, зафиксированского устройства, формируемого nytew ого во втором реверсивном счетчике б, к

деления частоты опорного генератора моменту прихода импульса на вход блока

лителем ti) частоть.,Дискрет сдвига диск-задержки t6 превышает пороговое энач(Эретного фазовращателя 8 задаете ние Nffjop.

состоянием БПКЭ 5, а направление сдвигаПревышение порогового значения во определяется тем входом фaзoвpaщaтвля В.«тором реверсивном счетчике 6 фиксйруетна котором в данный момент появился им- wся с помощью порогового блока 7. пульс управления. Импульсыс выходов п . П.ри превышении т |хзгана первом бывого реверсивного сяетчика 4 поступаю аходе порогового блока 7 появляется сигнал, БПКЭ 5 (см.фиг.З), на входы S ЯЗ-тригтероипо которому эя&лет Л 14 открывается для 28,29. Сигналы с одного из. выходов три1тегпрохождения импульсов с йыхода блока 16 ров 28, 29, пройдя элемент ИЛИ 30, поету- 5задержки, а элемент И 13 закрывается сигпают на первый вход элемента W 3t,налом с второго выхода порогового блока 7. разрешая импульсам заполнения с еыхбшИмпульс с выхода элемента И 14 устанавлигенератора 32 проходить на взшд 391емент&вает триггер 39 в единичное состояние, при И 31, откуда они поступаютнапервыв входыкотором ВПКЭ 5 воздействует на дискретэлементов Л 33, 34 и на входы ДСПКД Э0 ный фазовращатель 8 таким образом, что Коэффициент деления последнего ояреде-последний осуществляет сдвиг фазы опорляется состоянием триггеров . Рассвг-ного сигнала с наибольшим дискретом. Заласование опорного и принимаемогодержка обнуляющего импульса в блоке 5 сигналов определяет состояние триггеровзадержки осуществляется на время, необхо39,40. Коэффициент деления ДЧПКД 36, в 55димое для предварительной установки тригсвою очередь, определяет число импульсовгерое 39, 40 (см.фмг.З) е нулевое состояние, генератора 32, после прохождения которыхЭто достигается тем, что триггер 39 устанавделитель 36 формирует сигнал, который,ливает коэффициент деления делителя часвоздействуя на входы RS-триггеров 28, 29«тоты 36 на максимальную величину и тогда устанавливает их в нулевое состояние. Hjfкаждый импульс, пришедший на вход БПКЭ 5, превращается а нем в максимальную серию импульсов. Таким образом, факт превышения порога во втором реверсивном счетчике б фиксируется установкой в единичное состояние триггера 39.

При небольших расстояниях опорного и принимаемого сигналов (после отработки рассогласования с большим дискретом сдвига) число импульсов, поступающих на вход второго реверсивного счетчика от первого реверсивного счетчика 4 невелико, и пороговое значение не превышается. Для этого его следует брать в несколько раз больше, чем гм -среднеквадратическое значение числа импульсов во втором реверсивном счетчике 6 к концу интервала Тобн. Величина

(ТЫ

&.р

где О{р - среднеквадратическое значение флюктуации фазы опорного сигнала (априорно известная величина);

А (р- сдвиг фазы опорного сигнала, вызванный импульсом на выходе первого реверсивного счетчика 4 в процессе грубой oтpaбotки рассогласования.

Импульс с входа блока 16 задержки обнуляет триггеры , 40, а спустя время ДТз ( ДТз равно времени установки в нулевое состояние триггеров 39, 40) в единичное состояние устанавливается триггер 40 импульсом, прошедшим с выхода блока задержки 16 через элемент И 13. Второй реверсивный счетчик 6 устанавливается в нулевое состояние импульсом с выхода блока задержки 15 ( ДТ - время задержки импульса обнуления в блоке задержки 15, определяемое временем установки в единичное состояние триггера 40). В этом режиме полоса фазоматричвск)го устройства сужается таким образом, чтобы обеспечивалась заданная точность прибольшом соотношении сигнал/шум. Положительное напряжение на выходе триггера 40 переключает коэффициент деления делителя 36 на меньшую величину иодновременно включает в работу блок у определения соотношения сигнал/шум (см.фйг.2), разрешая прохождение импульсов через элементы И 24, 19.И

На выходе дешифратора 12 из сигналов делителя 10 частоты формируется стробирующий импульс, по времени привязанный своей серединой к моменту перехода опорного сигнала с положительного полупериода в отрицательный. этого потенциальные

сигналы с прямых выходов триггеров старших разрядов делителя 10 частоты объединяются и поступают на выход дешифратора 12. Этот сигнал поступает на стробирующий

(третий) вход блока 3, а именно на второй вход элемента И 19. Принятый сигнал с выхода усилителя-ограничителя 1 поступает на сигнальный вход блока З-а именно на вход дифференцирующей цепи 17, с помощью которой в момент перехода положительного полупериода в отрицательный формируется импульс, поступающий через инвертор 18 на первый вход элемента И 19. В результате отработки больщих рассогласований середина стробирующегс импульса расположена вблизи среднего положения момента перехода положительного полупериода принимаемого сигнала в отрицательный. Под воздействием шумов момент перехода

0 флюктуирует. При совпадении момента перехода со строб-сигналом на выходе элемента И 19 формируется импульс, который записывается в счетчике 20. В блоке 3 на заданном интервале времени анализ подсчитывается число совпадений, которое определяется соотношением сигнал/шум. Причем, чем больше соотношение сигнал/шум, тем больше совпадений. Сигнал окончания интервала времени анализа формируется по переполнению счетчика 25, на вход которого через элемент И 24 поступают сигналы с выхода делителя частоты 10. В :момент переполнения счетчика 25 формируется сигнал, поступающий в БПКЭ 5 через

5 элемент ИЛ И 46 на вход триггера 40, а также непосредственно на триггеры 37, 38, устанавливая их в нулевое состояние. Состояние счетчика 20 в блоке 3 по истечении заданного интервала времени анализа дешифрируется дешифратором 21. В момент прихода с выхода счетчика 25 на вторые входы элементов И 23 импульса, прошедшего элемент задержки 26, сигнал с выхода дешифратора 21 проходит через элемент ИЛИ 22, объединяющий выходы состояния дешифратора 21, лежащие в пределах заданных порогов, соответствующий элемент И 23 устанавливает соответствующий из триггеров 37, 38 в единичное состояние. Величина задержки

0 сигнала в элементе задержки 26 выбирается несколько большей времени установки в нулевое состояние триггеров 37-38. Сигнал с выхода элемента 26 задержки поступает также через элемент 27 задержки на ход

5 обнуления счетчика 20. Время задержки элемента 27 задержки выбирается несколько большим времени установки в единичное состояние триггеров 37, 38. При малом соотношении сигнал/шум, которому соответствует и малое число совпадений, с выхода блока 3 поступает сигнал на тот из триггеров 37.38, который определяет наименьший дискрет фазовращателя 8. При среднем COOT ношении сигнал/шум сигнал с выхода блока 3 поступает на тот из триггеров 37,38, ко.ГО рый определяет больший дискрет фазовращателя 8. При большом соотношении сигнал/шум сигнал с выхода блока 3 не поступает, т.к. выходы дешифратора 21, co tветствующие большому числу совпадений на элементах ИЛИ 22, не объединены. Ср(тветствующий дискрет сдвига фазовращателя 8 обеспечивается сигналом с элемента И 13, поступающим на триггер 40. Таким образом, отработка ведётся с дискретом, соотФормула изобретения 1. ФАЗОМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные чувствительный элемент, первый реверсивный счетчик, блок переменного коррекционного эффекта, дискретный фазовращатель, к сигнальному входу которого ; подсоединен опорный генератор, делитель частоты, выход которого соединен с отсчетным блоком и вторым входом чувствительного элемента, а также последовательно соединенные первый блок задержки и второй реверсивный счетчик, счетные входы которого соединены с соответствующими выходами первого реве|рсивного счетчика, отличающееся тем, что. с целью уменьшения времени измерения, он i дополнительно содержит второй блок за держки, пороговый блок, два элемента И, i дешифратор и последовательно соединенные усилитель-ограничитель, вход которого/ является сигнальным входом устройства, и блок определения соотношения сигнал-шум, сигнальный вход которого соединен с первым входом чувствительного элемента, второй, третий и четвертый входы соединены выходами делителя частоты, дешифратора и третьим выходом блока переменного коррекционного эффекта, первый, второй и третий выходы со единены соответственно с первым, вторым и третьим управляющими входами блока переменного коррекционного эффекта, четвертый, пятый и шестой управляющие входы которого соединены соатветственно с выходами второго и первого элементов И и входом второго блока задержки, являющимся обнуляющим входом фаао метрического устройства, выход второго блока задержки соединен с входом первого блока задержки, первый и второй входы порогового блока соединены с соответстветствующим данной шумовой обстановке. В процессе отработки устройство реагирует на изменение шумовой обстановки в течение сеанса, т.к. выбор дискрета повторяется каждый раз после прошествия имтервала времени анализа. По окончании отработки временное положение опорного сигнала, определяющее фазу принимаемого сигнала, измеряется с помощью отсчетного блока 11. (56) Авторское свидетельство СССР 533879, кл. С 01 R 25/00, 1979. Авторское свидетельство СССР N2917123, кл.а 01 R 25/00, 1981. вующими выходами первого реверсивного счетчика, третий вход - с выходами второго реверсивного счетчика, а выходы - с первыми входами соответствующих элементов И, вторые входы которых объединены и соединены е выходом второго блока задержки. 2. Устройство по п,1, отличающееся тем, что блок переменного коррекционного эффекта содержит.два RS-триггера, S-входы которых являются первым и вторым входами блока, выходы соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом первого элемента И. к второму входу которого прТлсоединен выход генератора импульсов, а к выходу первые входы второго и третьего элементов И, второй вход вторбго элемента И соединен с выходом первого RS-триггера, второй вход третьего элемента И соединен с выходом второго RS-трйггера, триггеры, первые входы которых соединены сЬответственно с вторым, первым, пятым и четвертым управляющими входами блока переменного коррекционного эффекта, вторые входы первого и второго триггеров объединены и соединены с одним из входов элемента ИЛИ « с третьим управляющим входом блока, второй вход третьего триггера соединен с шестым управляющим входом блока и другим входом элемента или, выход которого соединен с вторым входом четвертого триггера, выход которого является третьим выходом блока, делительчастотыспеременнымкоэффициентом деления, включающий в свой состав цепи из последовательно соединенных элементов И и делителей с различными коэффициентами деления, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ. выход которого, являющийся выходом делителя частоты с переменным 11117 коэффициентом деления, соединен с вто рыми входами RS-триггеров, первые входы элементов И объединены, являются первым входом делителя частоты с перемен ным коэффициентом деления и соединены с выходом первого элемента И блока переменного коррекционного эффекта, вторые входы элементов И, являющиеся вторь1ми входами делителя частоты с переменным коэффициентом деления, соединены с выходами триггеров. 3. Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок определения соотношения сигнал/шум содержит последовательно соединенные дифференцирующую цепь, ин0873вертор, первый элемент. И, первый счетчик и дешифратор, выходы которого через элементы ИЛИ соединены с первыми входами второго и- третьего элементов Vt, выходы которых являются первым и вторым выходами блока, последовательно соединенные четвертый элемент И, второй счетчик, выход которого является третьим выходом блока, первый элемент задержки, выход ..-,... ю которого соединен с объединенными вторЫми входами второго и третьего элементов И, второй элемент задержки, выход которого соединен с входом сброса nepsoго счетчика, 15

Л

t/s,2