Цифровой фазометр Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

(Л

Изобретение может быть использовано в фазоиэмерительных устройствах. Цель - повышение помехозащищенности фазометра. Цель достигается введением перестраиваемых зшрав- ляющими сигналами фильтров 11 и 12. Управляющий сигнал вырабатывается блоком 13 обнаружения сигнала и блоком 14 формирования управляющего кода по длительности и мощности входного радиоимпульса. Фазометр содержит также усилители-ограничители 1 и 2, синусный и косинусный фазовые детекторы 3 и 4, блоки 5 и 6 выделения модуля, компаратор 7, аналого-цифровые преобразователи 8 и 9 и постоянный запоминающий элемент.10. 2 ил.

ГО

10

15

20

25

11422179

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано при (создании фазоизмерительных устройств |и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1092427,

Цель изобретения - повышение помехозащищенности фазометра.

На фиг.1 приведена структурная схема цифрового фазометра; на фиг.2 - диаграммы, поясняющие работу фазо- метра.

Цифровой фазометр содержит два усилителя-ограничителя 1 и 2, синусный 3 и косинусный 4 фазовые детекторы, два блока 5 и 6 вьзделенйя модуля, компаратор 7, два аналого-цифровых преобразователя (АЦП) 8 и 9, постоянный запоминающий элемент 10,

а также перестраиваемые фильтры 11 и 12 нижних частот (ФНЧ), блоки обнару- жения сигнала 13 и формирования управляющего кода 14. Вьпсоды усилителей-ограничителей 1 и 2 соединены с входами фазовых детекторов 3 и 4, выходы которых через перестраиваемые ФНЧ 11 и 12,блоки 5 и 6 вьщеления модуля соединены с первыми и вторь ш входами АЦП 8 и 9 и компаратора 7. Выходы АЦП 8 и 9, компаратора 7, а также вторые выходы блоков 5 и 6 вы- деле1шя модуля соединены с входами элемента 10, Кроме того, выходы фазовых детекторов ЗиЛ соединены с входами блока 13 обнаружения сигнала, вькоды которого соединень с входами блока 14 формирования управляющего кода ,При этом выход последнего соединен с вторым входом обоих перестраиваемых ФНЧ 11 и 12,

Разность фйз измеряют следующим образом,

Сигналь: усиливаются усилителями- ограничителями 1 и 2, разность фаз (Af) преобразуется синусньм 3 и коси- 45 нусным 4 фазовыми детекторами и фильтруется- перестраиваемыми ФНЧ И и 12,

Затем в блоках 5 и 6 выделения модуля выходные биполярные напряжения преобразуются в униполярные напряже- гг. ния, пропорциональные (sin а Ч и icosuf которые сравниваются друг с другом компаратором 7 и поступают на входы первого и второго АЦП 8 и 9, Причем, одно напряжение, пропорциональное Isinuf), поступает на сигнальный вход первого АЦП 8 и на опорный вход второго. АЦП 9, а другое напряжение, пропорциональное IcosA f/, поступает на

30

35

40

55

о к с п + в з в ч ко х н дл ди пу с г

н

л п к

гд

те

м

10

5

0

5

5 г.

30

5

0

опорный вход первого АЦП 8 и на сигнальный вход второго АЦП 9,. Логические сигналы с вторых выходов блоков 5 и 6 выделения модуля, с выходов компаратора 7 и 8 и 9 преобразуются в элементе 10 в цифровой код, непрерывно изменяющийся при изменении разности фаз сигналов от -180 до +180 эл,град. Кроме того, сигналы с выхода синусного 3 и косинусного 4 фазовых детекторов поступают на соответствующие входы блока 13 обнаружения сигнала, с выходов которого логические сигналы поступают на входы блока 14 формирования управляющего кода, Наличие сигнала на каждом выходе блока 13 обнаружения сигнала однозначно соответствует определенной длительности и мощности входного радиоимпульса и не зависит от разности фаз (и f} , Код управления полосой пропускания перестраиваемых ФНЧ 11 и 12, соответствующий длительности входного радиоимпульса, поступает на вторые входы обоих перестраиваемых ФНЧ

11и 12 с выхода блока 14 формирования управляющего кода.

Введение двух одинаковых ФНЧ 11 и

12не ухудшает точность измерения разности фаз. Напряжение на выходе ФНЧ 11 и 12 первого порядка при условии воздействия на входах фазометра радиоимпульсов изменяется по экс-т поненциальному закону (фиг,26). По каналу синусного фазойого детектора 3 на его выходе

г -i и sit (t) КА (1-е ) sinAf,(l)

где К - коэффициент передачи фазового детектора;

А - амплитуда радиоимпульса на выходе усилителя- ограничи- теля; ,

АЧ - измеряемая разность фаз; Т - постоянная времени ФНЧ 11, По каналу косинусного фазового детектора 4

КА (1-е

) cos ДЧ . (2)

и cos (t)

i

Множитель (1-е ) в выражениях (1) и (2), появляющийся в результате прохождения импульсных сигналов через ФНЧ Пи 12, не влияет на формирование двух старших разрядов фазометра, образующихся как результат § сравнения напряжений, пропорциональ3,4

ных и sin (t) и и cos (t), с нулевым напряжением и не. влияет на формирование третьего старшего разряда, образунлцегося как результат сравне ния напряжений пропорциональных (и sin (t)l и |и COS (t)|.

Последующие более младшие разряды выходного кода фазометра образуются в АЦП 8 и 9 как результат вычнс- ления отношения напряжений с аналоговых выходов блоков 5 и 6 вьщеления модуля. При этом получают

л -Л МВ Ш1 iKA ill§ i sisJ {./

ТсоГсоГ ) cosr /

KAillieltlisin d//, lsin К (1-е-) teas 1 Таким образом, введение одинаковых ФНЧ II и 2 после фазовых детекторов не ухудшает аппаратурной точности измерения разности фаз.

Бьделение сигнала на фоне помехи различного рода фильтрами широко используется для повышения помехозащищенности, т.е. для увеличения соотношения сигнал - помеха нли сигнал - шум. При этом наиболее простым и . близким к оптимальному решением является применение перестраиваемого ФНЧ, полоса пропускания которого согласована с длительностью входного сигна- нала. Помехозащищенность оценивается увеличением отношения сигнал - помеха с ФНЧ и определяется примерно отношением полосы пропускания до ФНЧ к полосе пропускания ФНЧ или произведением полосы до ФНЧ на длительность

с

ю

f5

35

20

25

импульса. Так, например, если длительность импульса равна 10 мкс, а полоса пропускания до перестраиваемого ФНЧ, определяемая, как правило, половиной полосы пропускания усилителя-ограничителя, равна 5 МГц, повьшгение помехозащищенности оценивается коэф-, фнциентом т 10 10 З-10 50.

На фиг.2а,б показало изменение сигнала на выходе фазовых детекторов 3 и 4, на фиг.2в,г - изменение кода на выходе фазометра при отсутствии и наличии перестраиваемого ФНЧ соответственно.

Таким образом, введение в состав цифрового фазометра перестраиваемых фильтров нижних частот может существенно повысить его помехозащищенность.

Формула изобретения

Цифровой фазометр по авт.св. № 1092427, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения помехозащищенности, меззду выходом каждого фазового детектора и входом соответствующего блока выделения модуля введен перестраиваемый фильтр нижних частот и, кроме того, выходы фазовых детекторов соединены с входами введенного блока обнаружения сигнала, выходы которого соединены с входами дополнительно введенного блока формирования зтравляощего кода, а выход последнею соединен с вторыми входами обоих перестраиваемых фильтров нижних частот.

,(}

(PU2.2

hlt( }

ufg(if)