Устройство для анализа флуктуаций фазы сигнала Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится if иамери- тельной технике, может быть использовано в радиотехнике для анализа флуктуации фазы сигнала и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 11 14974.

Целью изобретения является расширение диапазона частот анализа флуктуации фазы сигнала.

На чертеже представлена структурная схема устройства для анализа флуктуации фазы сигнала.

Устройство содержит первый избирательный фильтр 1, делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 3 первый фазовый детектор 4, сумматор

5,второй фазовый детектор 6 и ограничитель 7.

Вход ограничителя 7 соединен с входной клеммой устройства и входом первого избирательного фильтра I, выход которого через последовательно соединенные делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 3 и первый фазовый детектор 4 соединен с первым входом сумматора 5. Второй вход перйого фазового детектора 4 соединен с

|выходомделителя 2 частоты. Выход ограничителя 7 соединен с первым

входом второго фазового детектора

6,второй вход которого соединен с выходом первого избирательного фильтра 1, а выход - с вторым входом сумматора 5, выход которого соединен с выходной клеммой устройства.

Устройство работает следующим образом.

На вход устройства поступает исследуемый сигнал U(t), представляющий собой смесь гармонического сигнала с фазовой модуляцией и аддитивного широкополосного шума. Этот сигнал имеет вид

) t +Ot(t) +|3 (t)(1)

oi(t) - флуктуации фазы сигнала, спектр которых со.средоточен в зоне лиЗ около и}д ;

p(t) - аддитивный широкополосный шум, составляющие . которого занимают полосу частот от О до час. .

ТОТЫ Jf

где t - длительность фронта импульсов, форми руемых из исследуемого сигнала в ограничителе сигнала.

На вход фазового детектора 6 исI следуемый: сигнал U,(t) проходит через избирательнь1й фильтр I, при этом отфильтровываются все составляющие флуктуации фазы сигнала и аддитивного шума, спектр которых не попадает в полосу пропускания л , фильтра 1 и сигнал на выходе фильтра I принимает вид

U,(t) U,)t + У, (t), .(2)

где у (t) - низкочастотные составляющие флуктуации фазы сигнала и аддитивного шума вблизи от несущей .с., прошедшие через избирательный фильтр I и определяемые параметрами флуктуации фазы Ы (t), аддитивного шума p(t) и фильтра 1. , На второй вход фазового детектора 6 исследуемый сигнал U(t) проходит через ограничитель 7, преобразуясь в импульсный сигнал амплитудой А со скважностью 2. Этот сигнал может быт

представлен

выражением

т-1 3 I 7

,(t) , i

CCS mtO t +

,3,5

(3)

+(t),

где e(t}

составляющие, обусповлеиные фазовыми флуктуациями ot (t) и аддитивным широкополосным шумом e(t расположенным около каждой гармоники выходного сигнала ограничителя 7 в частотных зонах: Ч, где m 1,3,5. Если во входном сигнале (1) процесс р(t) представляет собой дискретную составляющую помехи на частоте 113„ , то выходной сигнал на выходе ограничителя может быть представлен в виде

со .т-

111 (-n

4 1

I.,(t)

cos mu),

ык .i о с It m m-i, j,:),

(-l7cos(muJ.iuO

)

-ZI

,2,4,6, где коэффициент Неймана ( „ е 2 при m 0); амплитуда помехи на входе ограничителя; амплитуда входного сигнала Из этого выражения видно, что в зону частот сО t jj попадают все аддитивные составляющие.исследуемог сигнала P(t) за счет их биений с сигналом на нелинейной характеристик ограничителя и составляющие флуктуации фазы ot (t). Таким образом, на выходе фазовог детектора 6 формируется сигнал, несущий информацию о разности высокочастотных составляющих флуктуации фазы oi.(t) и аддитивного шума p(t) прошедших через ограничитель 7, и низкочастотнь х составляющих флуктуации фазы C3t.(t) и аддитивного щума p{t), прошедших через избирательный фильтр I. Сигнал (2) с выхода избирательног фильтра 1, проходя через делитель 2 частоты, преобразуется к виду U(t) U,.. (5 где п - коэффициент дегения делителя 2 частоты. Причем частота изменения фазы си (t) т -J--- НЯ nf,TVnn« ПРПМТРПП / на выходе делителя тоты остается равной частоте измене ния сигнала t,(t) на входе делителя 2 частоты (2), изменяется лишь амплитуда флуктуации фазы. Это справед ливо до тех пор, пока сигнал на выходе делителя 2 частоты остается узкополосным. Сигнал (5) с выхода делителя 2 частоты поступает на второй избирательный фильтр 3 с полосой пропуска ния и фазовый детектор А на второй вход которого поступает сигнал с второго избирательного фильтра 3 вида U,(t) +y,{t)l, (6) где У(t) - низкочастотные флуктуации фазы исследуемого сигнала, прошедшие чере второй фильтр 3 с полосо пропускания ли. , На выходе фазового детектора 4 формируется сигнал, несуш 1й информацию с флуктуации фазы у (t) относительно еще более низкочастотного процесса f(t). Если при этом отношение центральной частоты фильтра 3 o/n к его полосе пропускания &OL) обеспечить таким же, как и для избирательного фильтра 1, то нижняя граница диапазона частот анализа флуктуации фазы уменьшится в п раз, где п - коэффициент делителя 2 частоты. Сигналы с выходов фазовых детекторов 4 и 6 с соответствующими коэффициентами передачи поступают на сумматор 5, на выходе которого формируется сигнал, несущий информацию как с высокочастотных myNfOBbrx составляющих флуктуации фазы &. (t) и аддитивного широкополосного шума /3(t), так и о низкочастотных составляющих флуктуации фазы o(.(t) и расположенного вблизи сигнала аддитивного иума |3{t). Таким образом, введение в устройство для анализа флуктуации фазы . ограничителя позволяет расширить диапазон анализа флуктуации фазы сигнала и учесть преобразование в ограничителях аддитивного широкополосного шума, присутствующего в реальных сигналах. Например, при частоте сигнала (l) uJ 50 мГц, ширине спектра флуктуации фазы АиЗ 150 мГц диапазон анализируемых флуктуации фазы в известном устройстве равен . 50 мГц. В то же время анализ флуктуации фазы в предлагаемом устройстве за счет транспортирования спектра в ограничителе в диапазон до 50 мГц может быть осуществлен до 150 мГц. Кроме того, возможен анализ аддитивных высокочастотных шумовых и регулярных составляющих. Например, при подача на вход ограничителя сигнала на частоте J 50 мГц и аддитивной помехи на частоте -„ 149 мГц сигнал на его выходе определяется выражением (4) при.этом около первой гармоники на частоте образуются составляющие на частотах 49 и 51 мГц, которые, выделяются на фазовом детекторе. Аналогично преобраз тотся и шумовые аддитивные составляющие входного сигнала, занимающие полосу частот занимающие л IT ОТ о до uJ , где I. - длительфронта импульсов, формируемых ность из исследуемого сигнала в ограничителе. Таким образом, верхняя граничная частота анализа флуктуации фазы уве-1280552.

Эо

о),

личена в - раз по сравнению сизве- отличающееся тем, что,

стным устрбйством.с целью расширения диапазона частот Формула изобретения него введен ограничитель, вход котоQ5 рого соединен с входной клеммой

Устройство для анализа флуктуации устройства, а выход - с вторым входом фазы сигнала по авт.св. № 1114974, второго фазового детектора.

; анализа флуктуации фазы (Сигнала, в

Изобретение относится к измерительной технике. Является дополнительным изобретением к авт.ев, № 1114974, Может быть использовано в радиотехнике для анализй флуктуации фазы сигнала. Цель изобретения расширение диапазона частот анализа флуктуации фазы сигнала. Для достижения этой цели в устройство дополнительно введен ограничитель 7, соединенный с входной клеммой устройства и входом первого избирательного фильтра I. На чертеже-также показаны делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 7, фазовые детекторы 4 и 6, сумматор 5. В данном устройстве по сравнению с известным верхняя граничная частота анализа флуктуации фазы увеличена в -f- раз, , 2Лгде ы --; L - длительность Т с фронта импульсов, формируемых из исследуемого сигнала в ограничителе; Ч 50 МГц. 1 ил. ю 00 сд СП ю