Способ измерения фазовых сдвигов и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

113U2792

Изобретение относится к фазоиз- , (Ф ia i icP мерительной технике и может быть KU,(t)e (е +|U е +2рсоя(лоз,1использовано для измерения фазовых 4i,-tpi

сдвигов групповых радиоимпульсных + . - )g г 1/,

сигналов.5

Цель изобретения - повьшение точ-

ности измерений фазовых сдвигов и ® К расширение функциональных возможностей за счет измерения наложенных ,Wj; радиоимпульсных сигналов. О

На фиг. 1 изббражены временныеU,(t)

диаграммы напряжений, поясняющие. uttT

г сущность предлагаемого способа; на

фиг. 2 - блок-схема устройства для Опорный сигнал с регулируемым фа- измерения фазовых сдвигов. 5 зовым сдвигом:

Сущность предлагаемого способа

измерения фазовых сдвигов заключа- ir

ется в следующем.U к и .

Пусть входные радиоимпульсные /ITx(5)

сигналы представлены в виде:20 у )

u; U.(t) -Htl,(t)

uj и () gi(u,tt4,) (i) Здесь учитывается сдвиг /2, коj(№ t + M 25 торый, как обычно, вносится для полу+ U(t)e .чения нечетной (синусоидальной)

дискриминационной характеристики..

f,Формируют сигнал, соответствующий

Сигналы и, и и,смещают по часто- f t-j - „ измеренным фазовым сдвигам входных

те на ta. и 2 со г;

сигналов, относительно опорного ,, Гч«е..и;.

и u e(2co,(,) {u;{t )Gos(Q + | - q,,) -ь 35

Выделяют сигнал первой промежу- + U(t)Cos(q -, + - -q ) + точной частоты

.,чх . 40 2 (2(t)Cos(uCO, + ) X

. л „ I,. ..v..-tfr) °- 2

xcos(c..|.- ) к;

и и;. и; - u,|u,u)e t

. и ()gK(Wt. + Cft-4 r)xuosi4 +22

и, и, . и: U;lu,(t)eHCco..co,. N. - ( U(t)eHi.-2c..H-2lc,..-2pCos(.c.,t.itlJ|)Sin(q,.

Вьщеляют сигнал второй промежу-50 - . ) ,(6)

точной частоты:

и и и и и (U(t) а - Ug UjU- Ur Uri.u,VT;;e .ч- На участке , , поскольку присутст.1/. ч i(4 i+4 r l . . вует один сигнал (фиг. 1), фазовых 1 флуктуации наблюдаться не будет, по, ,|. ,,, .этому можно положить, что Уф О,

тогда ссЬормируется Напряжение для

+ иг

lL(t)U,(t)eH-.)eJ

xcos(c..|.- ) к;

xuosi4 +22

и

-И

ВТ, 2 J

соответству1(}щее измеряемому фазовому сдвигу первого сигнала. Таким образом,

qi, arcsin ч- 9

Определяют отношение амплитуд ш -- . Устанавливают на участке наложения (фиг. 1) фазовый сдвиг опорного |«;

сигнала., равный -- Комбинационная составляющая 2|uCos(uU,t 1С Sin ( Ь-)

20

обращается в нуль. Следовательно, на участке Oj (фиг, .1) сформируется сигнал, соответствующий измеряемым фазовым сдвигам:

и

Sin ( -Ц ) .

()(i- -рдМзЫ-).

Таким образом

2 UeCz Г-...,...}.. arcsin

KrO-juM

а

Следовательно, измеряемый

сдвиг второго сигнала равен

Cf, 2 arcsin Pfft; + arcsin .( 11) .. J 45

Устройство для измерения фазовых сдвигов содержит первый смеситель 1, умножитель 2 частоты, опорный гене- ратор 3, второй смеситель 4, первый 5 и второй 6 фильтры, третий смеситель 7, управляемый фазовращатель 8, определитель 9 отношений амплитуд, третий фильтр 10 промежуточной часто ты, обнаружитель 11 биений, элемент 12 управления фазовращателем, фазовый детектор 13, селектор 14 и ийди- катор 15.

fO

|«;

20

25

Первый вход з стройства через последовательно включенные смеситель 1, первый фильтр 5, третий смеситель 7 и третий фильтр 10 промежуточной частоты соединен с объединенными первыми входами обнаружителя 11 биений и фазового детектора 13. Второй вход устройства через последовательно включенные второй смеситель 4, второй фильтр б и определитель 9 отношений амплитуд соединен с первым входом селектора 14, выход которого со- еди- ен с индикатором 15. Второй вход селектора 14 соединен с выходом фазового детектора 13. Выход генератора 3 соедршен со смесителями (с вторым непосредственно, а с первым через умножитель 2 частоты), а также со входом управляемого Фазовращателя 8, выход которого соединен со вторыми входами обнаружителя 11 биений и фазового детектора 13. Третий вход селектора 14 соединен с выходом обнаружителя 11 биений и входом элемента 12 управления Фазовращателем, выход которого соединен со вторым входом управляемого фазовращателя 8.

Устройство для измерения фазовых сдвигов работает следующим образом.

На входы смесителей I и 4 поступают два наложенных сигнала:

j(co,t

JCcOtt

и, U,(t) + U,(t)eu;.U.(t)e : 4uJt))

Сигнал-- с выхода генератора 3 через умножитель 2 частоты поступает на второй вход смесителя 1 и непосредственно на второй вход смесителя 4. После фильтров 5 и 6 повторного смешивания на выходе фильтра 10 образуется сигнал;

:(t)

/.МсМ (13) + 2jucos(ucot +tf, +д)еJ

и,о Ки

где К Up . Ц,; ЛСО ЬЗ, - COj j Ua(t)

который поступает на первый вход фазового детектора 13.

513142796

Сигнал с управляемого фазовращате- На выходе фазового детектора 13 аналитическое выражение сигнала имеет

вид:

ля 8 поступает на второй вход того же фазового детектора 13, на выходе которого образуется сигнал;

и„ 1 . К„ /2 X

2 - L 10 -1Ч u(t)cos( I -Cf, ) +,

+ )cos(q + |- cp,) +

+ 2 U, и (t)cos(bco,t

Ч -Ч ;

cos(q + |- - cp, +(|j)j

(q) cp,) (q ) +

cos(uU,(t) +

sin

in( Lp Ц), -Cf

- ,

(14)

где Кл - коэффициент пропорционально- --5- { |у )c,in(, сти, равный Кл К

(18)

Таким образом,,

30

Cpi-c-p, . 2U t.i - - - ai-csin

K(l-jU)

(19)

Uj. - амплитуда сигнала на входе

фазового детектора; К - коэффициент, учитывающий

ограничение сигнала. На первом участке (фиг. 1), поскольку присутствует лишь один

сигнал, на выходе фильтра 0 отсутст- С помощью определителя 9 отноше- вуют флуктуации фазы регистрируемые 35 ния амплитуд вычисляется напряжение, обнаружителем 11 биений. Эти флуктуа- соответствуюш,ее , после умножения ции обусловливаются наличием комбина- на масштабньш коэфс ициент Ка, подацирнной составляющей, отличающейся

от частоты 60, на ли (формула 15).

Пусть в первоначальный момент (в силу указанных причин) фазовый сдвиг и О, Тогда на выходе фазового де- тектора 13 сформируется напряжение:

40

ется на селектор 14, который осущест вляет селекцию участков наложения и

вычисление cf согласно алгоритма:

2U q, 2 srcsln FTbiay

Uf, ),

(15) 45

т.е. соответствующее измеряемому фазовому сдвигу первого сигнала. Таким образом.

Индикатором 15 индицируются измеряемые фазовые сдвиги Cf, и Cf . .

50

tf, arc sin - 16)

Предлагаемый способ по сравнению с известными позволяет осуществлять точные измерения фазовых сдвигов налагающихся радиоимпульсных сигналов

По началу участка 5 наложения в беспоисковом режиме работы. Кроме (фиг. О обнаружителем 1 биений вы- того, удается снизить систематичес- дается управляюи 1 й сигнал на элемент кие аппаратурные погрешности за счет 12 управления фазовращателем и начи- особым образом организованной ком- нается процесс регулирования -фазы, пенсации.

, ) +|usin(q - . q ) + 2|ucas{b(j,t + - )sin(ipM 2fO

(17)

Очевидно, процесс регулирования будет осу1цествляться до тех пор, по- ка третье слагаемое, обусловливающее флуктуацию фазы не обратится в нуль, т.е. когда ср будет .равно и

, Ч , + LpT

siru Cf } станет равным нулюо При этом

-Hi

u

i-j.

sin() .,,sin()

(18)

Таким образом,,

Cpi-c-p, . 2U t.i - - - ai-csin

K(l-jU)

(19)

40

ется на селектор 14, который осуществляет селекцию участков наложения и

вычисление cf согласно алгоритма:

2U 2 srcsln FTbiay

. 2Ur, arc sin ---

.

(20)

Индикатором 15 индицируются измеряемые фазовые сдвиги Cf, и Cf . .

7

Преимуществами предлагд-емого устройства являются повышение производительности труда при производстве источников многомерных сигналов, генераторов сетчатого поля и т.п., снижение их себестоимости, упрощение и ускорение настройки и регулировки фааометрическок аппаратуры, работающей на многомерном режиме. Формула изобретения

1.Способ измерения фазовых сдвигов, . заключающийся в том, что переносят входные сигналы на фиксированную частоту путем сдвига каждого из входных сигналов по частоте на разные величины, формируют напряжения промежуточной частоты путем смешения сигналов, сдвинутых по частоте и измеряют фазовые сдвиги относительно фазы опорного сигнала, о т- личающийся тем, что, с целью повьшения точности измерений фазовых сдвигов и расширения функциональных возможностей за счет измерения наложенных радиоимпульсных сигналов, дополнительно определяют отношение амплитуд наложенных сигналов, устанавливают во время наложения сигналов фазовый сдвиг опорного сигнала, величину которого опре.деляют по прекращению фазовых флуктуации в сигнале промежуточной частоты относительно опорного сигнала, измеряют фазовый сдвиг на каждом из участков наложения относительно фаз опорного сигнала и корректируют измеряемые разности фаз каждого из входных сигналов с учетом отношения амплитуд.

2.Устройство для измерения фазовых сдвигов, содержащее два изме798

рительных канала, состоящих из последовательно включенных смесителя и фильтра промежуточной частоты, подключенный к выходам измерительных каналов третий смеситель, соединенный с третьим фильтром промежуточной частоты, опорный генератор, подключенньй к второму входу смесителя второго измерительного канала,

фазовый детектор, индикатор, о т- личающееся . тем, что, с целью повьшгения точности измерений, в него дополнительно введены умножитель частоты, определитель отношения аьтлитуд, управляемый фазовращатель, обнаружитель биений, элемент управления фазовращателем, селектор, включенньй между фазовым детектором и индикатором, второй вход

опорного генератора через умножитель частоты подключен к второму входу смесителя первого измерительного канала, определитель отношения амплитуд подключен к выходу второго измерительного канала, а его выход связан с первым управляющим входом селектора, вьгход генератора Опорнрй частоты соединен с входом управляемого фазовращателя, который связан с

первым входом фазового детектора, вы- I .-

ход третьего фильтра промежуточной

частоты соединен с вторым входом фазового детектора, к выходам управляемого фазовращателя и третьего фильтра промежуточной частоты подключен обнаружитель биений, выход которого через элемент управления фазовращателем подключен к управляющему входу

40

фазовращателя и второму входу селектора.

Uf

ч,,

ифс

li

06/5./

Изобретение относится к фазоиз- ; мерительной технике. Цель из.обретеНия - повьшение точности измерения фазовых сдвигов и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство, реализующее спосо б, содержит смесители 1,.4 и 7, опорный генератор 3, фильтры 5, 6 и 10, фазовый детектор 13 и индикатор 15. Введение умножителя 2 частоты, управляемого фазовращателя 8, определителя 9, обнаружителя 11 биений, элемента 12 управления фазовращателем и селектора 14 позволяет осуществить измерения фазовых сдвигов налагающихся радиоимпульсных сигналов в беспоисковом режиме работы и снизить систематические аппаратурные погрепгаости за счет определенным образом организованной компенсации. 2с. п.ф-лы, 2 ил.