Корреляционный фазометр Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к корреляционным устройствам измерения разности фаз двух колебаний и может быть использовано в радионавигационных и радиолокационных системах.

Цель изобретения - повышение точности корреляционного фазометра при обработке малого числа периодов входного колебания за счет введения второго фазовращателя и усилителя, которые при строго определенных соотношениях между периодом, частотой, фазой и коэффициентом усиления позволяют снизить методическую погрешность измерения.

На чертеже представлена функциональная схема корреляционного фазометра.

Фазометр содержит опорный генератор 1, первьй коррелятор 2, первый

3и второй 4 фазовращатели, усилитель 5, второй коррелятор 6, блоки

7 деления и 8 вычисления арктангенса, причем первые входы корреляторов 2 и. 6 являются входом фазометра, выходы корреляторов 2 и 6 соединены с входами блока 7 деления, соединеннрго с входом блока 8 вычисления арктангенса, генератор 1 опорного сигнала соединен с входами первого 3 и второго

4фазовращателей, выход первого фазовращателя 3 подключен к второму входу первого коррелятора 2, а выход второго фазовращателя 4 через усилитель 5 соединен с вторым входом вто- рого коррелятора 6,

Фазометр работает следующим образом.

Измеряемый сигнал представляет собой радиоимпульс с прямоугольной огибающей. Частота высокочастотного заполнения известна. Опорный сигнал представляет собой гармоническое колебание той же частоты. Входной ра- диоимпульс в корреляторах 2 и 6 взаимодействует с опорным колебанием. Начальная фаза и амплитуды опорных колебаний определяются фазовращателями 4 и 3 и усилителем 5. Их парамет- ры рассчитываются так, чтобы скомпенсировать ошибку при оценке разности фаз, возникающую из-за нецелого числа периодов в ана.лизируемом входном сигнале. Выходные сигналы коррелято- ров 2 и 6 делятся один на другой в блоке 7 деления, и в блоке 8 вычисления арктангенса образуется оценка разности фаз..

Пусть начальная фаза опорного ко-, лебания, поступающего на фазовращатели 3 и 4, равна 0. Искомая разность фаз оценивается относительно этого колебания.

На вход фазометра поступает анализируемый сигнал на фоне белого центрированного нормально распределенного шума n(t) с дисперсией (3 .

S(t)Asin(Ot+Cf,)+n(t), (1) где f - искомая фаза;

А - неизвестная амплитуда; СО - известная частота.

При этих условиях оптимальная . оценка фазы относительно нулевой фазы опорного сигнала

;|г I S(t)cosut dt

С, arctg

j S(t)sinot dt

arctg

(2)

где cos о t,

sinwt - опорные сигналы;

Т - время анализа;

BS IJ - s n - сигнальные и помеховые кo moнeнты выходов синусного и косинусного каналов соответственно. Рассматривают сигнальные компоненты интегралов (1).

j A3in(cDt+Cf, )sin(wt+q )dt

О

I cos(Cf,-tf,)- 1 cos(aT+ 4 ,+cpi) .(3)

Положив в (3) if

Т 2

получают,

что сигнальная компонента синусного

канала

А Г . sinwT sincf. R

D

sin(QT+cp, )J . (4)

2 , (jx При Ф 0 получают из (3), что сигнальная компонента С косинусного

канала

t

coscp, - cosCcjT+Cf,) . (5)

Вторые слагаемые в (4) и (5) определяют характерную методическую погрешность, обусловленную обработкой нецелого числа периодов. В известном фазометре эта погрешность исключается путем уменьшения времени анализа до целого числа периодов. В этом случае sincoT 0, и вторые слагаемые в (4) и (5) исчезают. Уменьшение времени ана.- лиза приводит к уменьшению отношения сигнал/шум на выходах синусного и

313

косинусного каналов, определяемых выражением (1). В предлагаемом фазометре вторые слагаемые в (4) и (5) компенсируются при любом времени анализа путем специального выбора фа зовых сдвигов 9, ,02 опорного сигнала Оценка фазы предлагаемым фазометром осуществляется по формуле

Y. S(t)sin(cot-e,)dt

°в

1 К S(t)sin(ot-Q)dt

BS+B;°

IP, « arctg

arctg

где

к(с;+с; )

(6)

«arctg

0j arctg

Ч

р

cosp ,

dsinp

dsin Э

l+dcos p H-d -f2dcosp

+П;

sin

l-bd -2dcos ft «OT ; (T - время анализа). Таким образом, положительный эффект от .применения предлагаемого фазометра заключается в том, что повышается отношение сигнал/шум в каждом из каналов и повышается точность измерения фазы.

Формула изобретенияЗО

Корреляционный фазометр, содержащий опорный генератор, первый и втоСоставитель A. Шубин Редактор И. Горная Техред Л.Олийнык

Заказ 2858/40 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,

21

j

,g

«5

20

25

804

рой корреляторы, первые входы которых являются, входом .устройства, второй вход первого коррелятора через первый фазовращатель соединен с выходом опорного генератора, выходы корреляторов соединены с входами бло ка деления, выход которого соединен с блоком вычисления арктангенса, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности измерения,в него введены последовательно соединенные второй фазовращатель и усилитель, причем вход второго фазовращателя соединен с выходом опорного генератора, выход усилителя со.единен с вторым входом второго коррелятора, причем сдвиги фаз первого и второго фазовращателей 9 , 0 и коэффициент усиления усилителя К определяются величиной частоты о) и длительностью входного анализируемого колебания Т в соответствии с математическими выражениями 1 -dcos /3

б, arctg г

9 arctg

dsin/J d s in P 1-t-dcos p

П;

К

/i

l+d +2dcosfi N H-d -2dcos/

oT; sinp

P

Корректор А. Зимокосов

Изобретение относится к корреля- ционньм устройствам для измерения разности фаз двух колебаний и может быть использовано в радионавигационных и радиолокационных системах. Фазометр содержит опорный генератор 1, корреляторы 2 и 6, фазовращатели 3 и 4 усилитель 5, блоки 7 деления и 8 вычисления арктангенса. Измеряемый сигнал представляет собой радиоим- пульс с прямоугольной огибающей, опорный сигнал - гармоническое колебание той же частоты. В корреляторах 2 и 6 входной импульс взаимодействует с опорным колебанием, начальная фаза и амплитуда которого определяются фазовращателями 3 и 4 к уси- лителем 5. Их параметры рассчитывают так J чтобы скомпенсировать ошибку при оценке, разности фаз, возникающую из-за нецелого числа периодов анализируемого входного сигнала. Выходные сигналы корреляторов делятся один на другой в блоке 7, а в блоке 8 выраба- тьшается оценка разности фаз. Достигаемый положительный эффект заключается в повышении точности корреляционного фазометра при обработке им малого числа периодов входного сигнала. ил, «5 S F ND ЭО О