Способ измерения сдвига фаз Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано при измерении сдвигов фаз гармонических сигналов в присутствии шумовых помех.

Цель изобретения - повьппение точности измерения сдвига фаз за счет усреднения сигнала при промежуточных преобразованиях и исключения бы- числительных операций с заменой их непосредственным измерением сдвига фаз.

На чертеже представлена структурная схема устройства, с помощью кото рого осуществляют предлагаемый способ.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 смесители, управляемый генератор 3, блок 4 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), опорный генератор 5, фазовращатель 6, первый 7, второй 8, третий 9, четвертый 10 фазовые детекторы, третий 11, четвертый 12, пятый 13, шестой 14 смесители, первый 15 второй 16, третий 17, четвертый 18 фильтры, первый 19 и второй 20 сумматоры и фазометр 21, при зтом входы устройства соединены с первыми входами первого 1 и второго 2 смесителей, выходы которых соответственно соединены с попарно объединенными первыми входами первого 7 и второго 8, а также третьего 9 и четвертого 10 фазовых детекторов, кроме того выход пер- вого смесителя дополнительно через последовательно включенные блок 4 фазовой автоподстройки частоты и управляемый генератор 3 соединен с вторыми входами первого и второго смесителей. Выход первого фазового детектора 7 через последовательно соединенные третий смеситель 11 и первый фильтр 15 соединен с первым входом первого сумматора 19, выход которого соединен с первым входом фазометра 21. Выход второго фазового детектора через последовательно соединенные четвертый смеситель 12 и второй фильтр 16 соединен с вторым входом первого сумматора 19. Выход третьего фазового детектора 9 через последовательно соединенные пятый смеситель 13 и третий фильтр 17 соединен с первым входом второго сумматора 20, выход которого соединен с вторым входом фазометра 21. Выход четвертого фазового детектора 10 через последовательно соединенные шестой смеси

тел:ь 14 и четвертый фильтр 18 соединен с вторым входом второго сумматора 20. Выход опорного генератора 5 соединен непосредственно с вторыми входами блока 4 фазовой автоподстройки частоты, второго 8, третьего 9 фазовых детекторов, четвертого 12 и пятого 13 смесителей, а через фазо- вращатель 5 - с вторыми входами первого 7, четвертого 10 фазовых детекторов и третьего 11, шестого 14 сме- сит(глей.

Устройство работает следуюпщм образом.

Входные сигналы, сдвиг фаз между которыми необходимо измерить, поступают на смесители 1 и 2 на вторые входы которых подается сигнал с выхода подстраиваемого генератора 3. Копия сигнала промежуточной частоты, который образуется на выходах смеси- телей 1 и 2, формируется с помощью блока 4 ФА1ТЧ. Генератором копии сигнала н этом случае является генератор 5 опорного сигнала, так как он неза- висим и может быть выполнен с достаточно большим отношением сигнал/шум, а промежуточная частота на выходе смесителей 1 и 2 подстраивается к

fgjj с помощью блока 4 ФАПЧ и подстраи- генератора 3. Выбором параметров ФАПЧ осуществляют оптимальную фил:зтрацию входных сигналов. Сигналы промежуточной частоты с выходов сме- ситилей 1 и 2 подаются на соответству- ющи15 фазовые детекторы 7,8 и 9,10 в канале. При этом сигнал с выход. генератора 5 опорного сигнала поступает на фазовые детекторы 8 и 9 в К.1ЖДОМ канале непосредственно, а на (разовые детекторы 7 и 10 - со сдвигом в 90 . Сдвиг на 90 может осуществляться с большей точностью, так как оптимальное измерение производится на низкой фиксированной частоте. Выходные сигналы фазовых детекторов 8 и 9 перемножаются в смесителях 12 и 13 с опорным сигналом, а в смесителях 11 и 14 выходные сигналы фазовых детекторов 7 и 10 перемножаются с опорным сигналом, сдвинутым на 90 . Полученные сигнгшы попарно суммируются в сумматорах 19 и 20, на выходе которых имеем

вых, и, cos(t ont-tp,), г cosCcOont- j),

де (|, « arctg

и.Ь,«7

г

arctg

Ули«.1

U(bl1 10

оптимальная оценка фазы входного сигнала и, (t),

Ueb,,,,

gblXg S 10

оптимальная оценка фазы входного сигнала UiCt), 15 Uw.,o costfj,

Ueb,,,-25

21

С помощью простейшего фазометра

определяется оптимальная оценка искомого сдвига фазЛС

.- ,.

Таким образом, введенные операции повторного перемножения с копией сигнала и копией, сдвинутой на 90 , и интегрирования, суммирования и простейшего определения сдвига фаз, позволяет упростить измерительные

Редактор Ю.Середа

Составитель Л.Шубин Техред М.Ходанич

Заказ 5185/44 Тираж 723Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113033, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

операции, избавившись от необходимости деления и вычисления функции Arctg, а также повысить точность измерения за счет усреднения (интегрирования) в промежуточных преобразованиях, что позволяет практически избавиться от влияния шумов на результат измерения по предлагаемому способу.

Формула изобретения

Способ измерения сдвига фаз путем параллельного перемножения каждого из двух исследуемых сигналов с копией сигнала непосредственно и с копией сигнала, сдвинутой на 90 , и интегрирования результатов перемножения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, перемножают полученные после интегрирования сигналы с копией сигнала и с копией, сдвинутой на 90° соответ- ственно, затем интегрируют, попарно суммируют и измеряют фазовый сдвиг полученных синусоидальных сигналов.

Корректор М.Демчик

Изобретение может быть использовано при измерении сдвига фаз гармонических сигналов в присутствии шумовых помех. Цель изобретения - повышение точности измерения сдвига (Ьаз за счет усреднения сигнала при промежуточных преобразованиях и ис- ключения вычислительных операций с заменой их непосредственным измерением сдвига фаз. Способ реализован в устройстве, содержащем смесители 1,2, 11-14, управляемый генератор (Г) 3, блок 4 фазовой автоподстройки частоты, опорный Г 5, фазовращатель 6, фазовые детекторы 7-10, фильтры 15-18, сумматоры 19, 20 и фазометр 21. Перемножают каждый из двух исследуемых сигналов с копией сигнала непосредственно и с копией сигнала, сдвинутой на 90 , интегрируют результаты перемножения, перемножают полученные после интегрирования сигналы с копией сигнала и с копией, сдвинутой на 90 соответственно, интегрируют, попарно суммируют и измеряют фазовый сдвиг полученных синусоидальных сигналов. 1 ил. С € (Л 00 4 ОО 4i