Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмери- тельяюй технике, может быть использовано в радиолокации и технике, где широко применяются фазоманипулированные (ФМн) сигналы и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 924612.

Цель изобретения - повышение чувствительности при измерении малых фазовых сдвигов.

На чертеже представлена структурная схема п|)едлагаемого устройства.

Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманинулированном сигнале содержит последовательно соединенные усилитель 1 промежуточной частоты, первый перемножитель 2 и фильтр 3 низкой частоты. Перемножитель 2 и фильтр 3 низкой частоты образуют фазовый детектор 4. Выход первого перемножителя 2 через полосовой фильтр 5 соединен с первым входом второго перемножителя 6, второй вход которого соединен с выходом усилителя 1 промежуточной частоты, а выход через узкополосный фильтр 7 соединен с вторым входом первого перемножителя 2. Выход фазового детектора 4 соединен с входом умножителя 8 угла. Умножитель 8 угла содержит последовательно соединенные фазовращатель 9 на 90°, первый квадратор 10, масп1табирующий перемножитель 11, второй вход которого соединеп с выходом второго квадратора 12, вычитатель 13, второй вход которого через третий квадратор 14 соединен с выходом, второго квадратора 12, и сумматор 15, второй вход которого через четвертый квадратор 16 соединен с выходом первого квадратора 10. Выход сумматора 15 является выходо.1 умножителя 8 угла, входами которого являются объединенные входы фазовранителя 9 на 90° и второго квадратора 12.

Устройство работает следующим обраФМн сигнал представляет собой колебание, состояи ее из N элементарных радио- им11у,льсов одинаковой амплитуды Vc, дли- гслыюсти тэ и частоты , примыкаюпдих друг к другу. Причем фаза радиоимпульсов может принимать одно из возможных значений ср1,...,ср„ относительно фазы первого HMHVjibca или относительно некоторой опорной синусоиды той же частоты.

Принимаемый ФМн сигнал на промежуточной частоте

Uc(t) VcCOS wct + фк(1),

где Vs - - амплитуда и несуп1,ая (промежуточная) частота сигнала; ц)к(1) - манипулируемая составляющая фазы, отображаюп1ая закон фазовой манипуляции в соответствии с моделирующим кодом, причем фк(1) const при Ктэ t - (К+1)т

и может изменяться скачком при t Кт , т.е. на границах между элементарными посылками (К 1, 2,..., N);

тэ, N - длительность и количество эле- ментарных посылок, из которых

составлен сигнал длительностью Tc().

С выхода усилителя 1 промежуточной частоты сигнал поступает на вход перемножителя 2. На опорный вход перемножн- теля 2 подается опорное напряжение с выхода узкополосного фильтра 7 LJo(t) Vocosojct.

В результате перемножения указанных напряжений на выходе перемножителя 2 об- 5 разуется результирующее колебание в виде совокупности напряжений суммарной и разностной частот

Uy, (t)Vyic6s 2ioct+94t) + У 1С05фП1), гдеУг -LKiVcVo;

Ki - коэффициент передачи перемно- 0жителя 2.

Высокочастотное напряжение суммарной частоты

Ui(t) Vyicos 2coct + (fk{i),

представляющее собой ФМн сигнал удвоен- ной промежуточной частоты, выделяется полосовым фильтром 5 и подается на второй вход перемножителя 6, на первый вход которого с второго выхода усилителя 1 промежуточной частоты поступает принимаемый д ФМн сигнал. В результате перемножения указанных напряжений на выходе перемножителя 6 образуется следующее результирующее колебание

lJy2(t) V5;2cosa)ct Vv2cos 3wct + Ф(1), гдёУу2 -fKaVcVj;,;

5 Кз - коэффициент передачи перемножителя 6.

Узкополосным фильтром 7 из колебания Uy2(t) выделяется гармоническое напряжение промежуточной частоты

IJo(t) Vocostoct, 0 где Vo Vv2.

Указанное напряжение используется в качестве опорного и поступает на опорный вход перемножителя 2.

Низкочастотное напряжение разностной частоты

U2(t) Vv|COSф«.{t),

пропорциональное измеряемому сдвигу фаз в принимаемом ФМн сигнале, выделяется фильтром нижних частот и поступает на вход умножителя 8 угла, реализующего Q функцию умножения угла в соответствии с выражением

cos4a 6cos cc-sin a + sin a. На выходе второго квадратора 12 образуется напряжение

из(1) Vy,cosV(t).

5 Это напряжение поступает на вход третьего квадратора 14, на выходе которого образуется напряжение

U,(t) Vy, cosV(t).

Одновременно напряжение U2(t) с выхода фильтра 3 нижних частот поступает на вход фазовращателя 9 на 90°, на выходе которого формируется напряжение U5(t) Vxicos 9jfe (1)4-90° -Vxisin9t(t). которое поступает на вход первого квадратора 10, на выходе которого образуется напряжение

U6(t) ,5ш2ф(1).

Напряжения из(1) и U6(t) поступают на входы масштабирующего перемножителя 11, на выходе которого формируется напряжение

U7(t) 6U3(t)-U6(t) 6V iCosV(t)X X sinV(t)10

Таким образом, измеряемый фазовый сдвиг в принимаемом фазоманипулирован- ном сигнале в 4 раза больще, чем у входного сигнала. Тем самым в предлагаемом устройстве по сравнению с известным обеспечивается значительное повышение чувствительности при измерении малых фазовых сдвигов.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале по авт. св. № 924612, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности при изНапряжения U4(-t) и U7(t) поступают 15 мерении малых фазовых сдвигов, в него

на входы вычитателя 13, на выходе которого формируется напряжение

U8(t) U4(t) - Urit) UjicosVit) - -6VJICosV(t)).

Напряжение Uelt) с выхода первого квадратора 10 поступает на вход четвертого квадратора 16, на выходе которого образуется напряжение

U9(t) VxisinV(t). Напряжения Js(i) и Ug(i) поступают на входы сумматора 15, на выходе которого формируется напряжение Uio(t) U8(t)+U9(t)V j,cosV(t)- -6Vx,cos V (t) sin V (t) +VbsinV (t) У|1С084фА(1).

20

25

введен последовательно соединенный с выходом фазового детектора умножитель угла, содержащий фазовращатель на 90°, вход которого соединен с выходом фазового детектора, а выход - через первый квадратор - с первым входом масштабирующего перемножителя, второй вход которого через второй квадратор соединен с выходом фазового детектора, а выход - с первым входом вычитателя, второй вход которого через третий квадратор соединен с выходрм второго квадратора, а выход - с первым входом сумматора, второй вход которого через четвертый квадратор соединен с выходом первого квадратора, а выход является выходом устройства.

Таким образом, измеряемый фазовый сдвиг в принимаемом фазоманипулирован- ном сигнале в 4 раза больще, чем у входного сигнала. Тем самым в предлагаемом устройстве по сравнению с известным обеспечивается значительное повышение чувствительности при измерении малых фазовых сдвигов.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале по авт. св. № 924612, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности при из0

5

введен последовательно соединенный с выходом фазового детектора умножитель угла, содержащий фазовращатель на 90°, вход которого соединен с выходом фазового детектора, а выход - через первый квадратор - с первым входом масштабирующего перемножителя, второй вход которого через второй квадратор соединен с выходом фазового детектора, а выход - с первым входом вычитателя, второй вход которого через третий квадратор соединен с выходрм второго квадратора, а выход - с первым входом сумматора, второй вход которого через четвертый квадратор соединен с выходом первого квадратора, а выход является выходом устройства.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации, где применяются фа- зоманипулированные сигналы. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства при измерении малых фазовых сдвигов - достигается в результате введения в устройство умножителя 8 угла, в состав которого входят фазовращатель 9 на 90°, квадраторы 10, 12, 14 и 16, масштабирующий перемножитель 11 и сумматор 15. Устройство также содержит усилитель 1 промежуточной частоты, перемножители 2 и 6, фильтр 3 низкой частоты, полосовой фильтр 5, узкополосный фильтр 7. Первый перемножитель 2 и фильтр 3 образуют фазовый детектор 4. По сравнению с прототипом в предложенном устройстве обеспечивается значительное повышение чувствительности при измерении малых фазовых сдвигов в результате того, что измеряемый фазовый сдвиг в принимаемом фазоманипули- рованном сигнале в четыре раза больше, чем у входного сигнала. 1 ил. S со со ел 00 со 4 N