Способ измерения разности фаз Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Ni

ГО

00 СХ)

со со Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения мгновенной разности фаз сигналов при малом времени обращения к сигналам и большом динамическом диапазоне. Цель изобретения - повышение точности измерения мгновенной разности фаз радиоимпульсных сигналов в условиях большого динамического диапазона их изменения - достигается тем, что согласно способу, основанному на квадратурной обработке сигналов, вве дены операции, заключанкциеся в сумми ровании модулей постоянных составляющих перемноженных сигналов, деления модуля одной из постоянных составляющих, которая выбирается на основа нии анализа полярностей выделенных постоянных составляющих, на полученную сумму, причем результат деления берется с весом ТТ/2. На чертеже представлена структурная схема одного из вариантов устрой ства для реализации предлагаемого способа. Устройство содержит два усилителя ограничителя 1 и 2, элемент 3 задерж ки, два перемножителя 4 и 5, два интегратора 6 и 7, два формирователя 8и9, сумматор 10, коммутатор 11 и весовой делитель 12. При этом первый вход устройства через последовательно включенные первые усилитель-ограни читель 1 , перемножитель 4 , интегратор 6 и формирователь 8 подключен к первым входам сумматора 10 и коммутатора 11. Второй вход устройства через последовательно включенные усилитель ограничитель 2, элемент 3 задержки, перемножитель 5, интегратор 7, формирователь 9 соединен с вторыми входами сумматора 10 и коммутатора 11. Выходы сумматора 10 и коммутатора 11 соединены соответодвенно с входами весового делителя 12, а выход первого усилителя-ограничителя 1 соединен с вторым входом второго перемножителя 5, выход второго усилителя-ограничителя 2 соединен с вторым входом первого перемножителя 4. Способ осуществляется следующим образом. Входной измерительный сигнал e(t)U sin(wH - MI ) подается на вход усилителя ограничителя 1. После усилителя-ограничителя сигнал разветвляется на два канала и подается на 332 первые входы перемножителей 4 и 5. Сигналы на этих входах имеют вид е (t)e (t)U sign sin((A)t-tf ). (1) лп ЛЬ Аналогично на вторые входы этих перемножителей подается опорный сигнал, прошедший усилитель-ограничитель 2, причем в втором канале опорный сигнал элементом 3 задерживается на четверть периода. Опорные сигналы на вторых входах перемножителей 4 и5 имеют вид e(t)U sign sinuJt; (t) sin(u)t ) . (3) В уравнениях (1)-(3) черточка над и означает, что уровень сигнала, обозначенного этой буквой, ограничен После перемножения сигналов (1) и (2) в перемножителях 4 и фильтрации постоянных составляющих перемноженного сигнала интегратором 6 на выходе последнего получаем напряжение Uj. , имеющее линейно-ломаную зависимость отфазового сдвига и JU/Uo W2 -ч )Л1/2; , lu UpTT/2 -ч )/1/2; . Аналогично после перемножения сигналов (1) и (3) в перемножителе 5 и фильтрации в интеграторе 7 на выходе последнего получаем напряжение U, , также имеющее линейно-ломаную; зависимость от I М/1Г/2; О 7 УхУ„(1Т-) (5)/ -и,и„ (2IT -4)/fT/2; ЗТТ/2.. Определяя с учетом выражений (4) и (5) разность фаз s различных квадрантах получаем в первом квадранте ; () I и I 2 IUJ+ tU,V во втором квадранте ( ) - ТТ lUil + u 2 lUn + jUj; 2 в третьем квадранте (ITS ) JL1Ух1. (пч Щ 2 Ш,1+ в четвертом квадранте (3Ti/2.i ч 2|Т) -,r-VTu:,

Из выражений (7)-(10) следует, чт для определения фазового сдвига в прделах одного квадранта необходимо взять отношение модуля напряжения /Uyj или /Ujl на выходе одного из каналов к сумме модулей этих напряжений. Выбор напряжения }uj или при делений определяется соотношением полярностей этих напряжений: если полярности одинаковы (первый и третий квадранты), то берется напряжение , если же различны (второй и четвертый квадранты), то берется напряжение . В устройстве это осуществляется с помощью формирователей 8 и 9, сумматора 10, коммутатора 11 и весового делителя 12.

Для однозначного определения фазового сдвига в интервале 0-2ff к результату деления необходимо прибавить одну из констант: О, ft/2, ЗЯ/2. Выбор константы также определяется следующим соотношением полярностей напряжения U; и U

f

1-й квадрант U..Ci U 0-констан Л..

та 0;

2-й квадрант U О, U О - константа П/2;

3-й квадрант Ц, 0, константа ТГ ;

4-й квадрант U О, U О - константа 3 /2. 1

Таким образом, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение точности измерения разности фаз

сигналов при малом времени обращения к этим сигналам и широком динамическом диапазоне их изменения.

Формула изобретения

Способ измерения разности фаз, заключакядийся в ограничении измеряемого и опорного сигналов, разветвлении этих сигналов по двум каналам, причем опорный сигнал в первом канале задерживается относительно опорного сигнала во втором канале на четверть периода, перемножении этих сигналом в каждом канале, выделении модлей напряжений постоянных составляющих перемноженных сигналов на выходах каждого из каналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения мгновенной разности фах радиоимпульсных сигналов в условиях большого динамического диапазона их изменения, производят суммирование модулей этих напряжений, деление модуля напряжения на выходе одного из каналов на полученную сумму и результат деления берут с весом tF/2, причем при делении выбирают модуль напряжения второго канала, если полярности напряжений на выходах первого и второго каналов различны, и модуль напряжения первого канала, если полярности напряжений на выходах каналов одинаковы.

Изобретение может быть использовано для измерения мгновенной разности фаз радиоимпульсных сигналов при малом времени обращения к сигналам и в большом динамическом диапазоне. Цель изобретения - повышение точности измерений в условиях большого динамического диапазона их изменения. Для этого в известный способ, основанный на квадратурной обработке сигналов, введены операции суммирования модулей постоянных составляющих перемноженных сигналов, деления модуля одной из постоянных составляющих, которая выбирается на основании анализа полярностей выделенных постоянных составляющих, на полученную сумму, причем результат деления берется с весом ТТ/2 . Устройство реализующее способ, содержит усилители-ограничители 1 и 2, элемент 3 задержки, перемножители 4 и 5, интеграторы 6 и 7, форс мирователи 8 и 9, сумматор 10, коммутатор 11 и весовой делитель 12, (Л 1 ил.