Способ определения сдвига фазы в фазоманипулированном сигнале Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 

Я 1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения сдвига фаз при испытаниях устройств, генерирующих радиосигналы с фазовой манипуляцией. Цель изобретения - упрощение реализации способа, повышение надежности и точности в определении сдвига фазы в фазоманипулированных сигналах. Способ основан на изменении периода низкочастотного фазоманипулированного сигнала в моменты действия фазовой манипуляции. Сущность способа заключается в том, что сначала измеряется множество значений интервалов времени, длительность которых равна целому числу периодов низкочастотного фазоманипулированного сигнала. Далее из указанного множества находятся три наиболее вероятные значения интервалов времени, по которым затем определяется искомый фазовый сдвиг. Способ позволяет исключить влияние случайных выбросов фазы, обусловленных наличием помех и других нерегулярных воздействий в процессе проведения измерений. 6 ил.

1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения сдвига фазы при испытаниях устройств, генерирующих импульсные радиосигналы с фазовой манипуляцией.

Цель изобретения - упрощение реализации способа, повышение надежности и точности определения сдвига фаз в низкочастотном фазоманипулирован- ном сигнале (ФМ-сигнале).

Способ основан на изменении периода низкочастотного ФМ-сигнала в моменты действия фазовой манипуляции.

Сущность способа заключается в том, что сначала измеряют множество значений интервалов Тх времени, длительность которых равна целому числу п периодов низкочастотного ФМ-сиг- нала. Далее из указанного множества находят три наиболее вероятные значения интервалов Т х времени, по которым затем определяют искомый фазо-г вый сдвиг.

На фиг. 1-6 поясняется сущность предлагаемого способа.

Как показано на фиг. 1, в отсутствие манипуляции:

,

(О

где Т - период немодулированного

сигнала.

В идеальном случае, когда длительность переходного процесса (время переключения фазы)

пер

О или же по

крайней мере Пер «Т, изменение фазового угла за счет манипуляции пропорционально изменению периода низкочастотного сигнала в моменты действия JQ фазовой манипуляции:

4t Tx-T0;

2ТГ dv - At

Тогда, с учетом (1)

at/- - & at.

о

В реальных радиосигналах изменение фазы происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени переходного процесса, которое может превышать длительность периода самого сигнала, т.е. -Спер7Т (Фиг. 2).Тем не менее определение фазового сдвига по формуле (3) остается в силе при условии, что , т.е. при достаточно большом п.

Для передачи информации обычно применяется импульсная модуляцияфазы (фазовая манипуляция), при которой изменение фазы (в идеальном случае) отображается при помощи последовательности прямоугольных импуль- сов (фиг. 3). Для определения величин /)t и Т0 (входящих в (3)) используется метод статистического анализа основанный на исследовании гистограммы дифференциального вероятност- ного распределения наблюдаемых значений Тх.

В идеальном случае, когда Dne( или /С|перЈсТ, возможны только три значения величины Т :

rl -4t ;

Tj T0+/Jt4.

Т1, соответствует ситуации, когда из- мерение происходит при переключении фазы вверх (aif,). Его вероятность при выполнении условия статистической независимости последовательности моментов измерений интервалов

Т v и последовательности модулирующих

импульсов равна

HT Е- ,

N

(4)

где п, - количество переключений фазы вверх за конечное время tt проведения измерений; N - полное количество измерений интервалов Т к времени за время t(,. Аналогично}дпя T получим

РСт %- Si

N

(5)

где n 2 - количество переключений фазы вниз (4t/2) за время tu- Тогда

15

р(т)-1- &jis.2l .

(6)

0 с 0

5

5

Если длительность периода следования модулирующих импульсов Т Т х, то п , Ј N и n 2 N. Следовательно, Р() Р(Т О и Р((Т Х), т.е. функция и)(Тх) дискретна и отлична от нуля в точках Т0, T0+4t2 и Tc-4t,,, Для идеального случая ее вид показан на фиг.,5 сплошными линиями. При увеличении Т (увеличении числа n) N будет уменьшаться при неизменном времени измерений tH , вероятности Р(Т Х) и P(T jJ) будут возрастать, a P(T J) - уменьшаться. Когда величина Тх будет мало отличаться от длительности модулирующего импульса, то очевидно будет Р(Т|)Р(Тх)0,5, а Р(Тх)0, так как при каждом измерении происходит скачок Фазы либо вверх, либо вниз и функция ) имеет вид, показанный на Аиг. 6 сплошными линиями. Если величина Т х больше длительности модулирующих импульсов, то функция й(Тх) теряет информационный характер, так как за -время Тх происходит несколько переключений фазы.

В реальной, ситуации, когда Т пер ТХ, функция распределения -О(Т будет иметь вид, показанный на фиг.5 и 6 прерывистыми линиями, так как при различных соотношениях между Тх и длительностью модулирующих импульсов в неидеальном случае возможно частичное перекрытие интервалов nef и Т,„ (на фиг. 4 интервал Т частично перекрывает интервал пер)Следовательно, при соблюдении ограничений на величину Г пер Тх и Тх, меньшем длительности модулирующих импульсов (что обеспечивается надлежащим выбором числа n) , -iu(Tx) будет иметь три максимума (фиг. 5), причем центральному максимуму соответствует значение , т.е. измеренное на немодулированных участках ЬМ сигнала, правому - значение Tx T0+dt, соответствующее переключению фазы вниз, левому - значение „-41:.,, соответствующее переключению фазы вверх.

Величины &t1 и 4t2 определяют. . по формулам

flt,-T0-Tx;(7)

dt2 Tx-T0.(8)

Подставляя полученные величины в (3),определяют величину и Ц.

Разрешающая способность при определении сдвига фазы определяется погрешностью измерения интервалов Т„. и Лт, определяемой из (3):

ЛЦ То

Статистическая обработка массива измеренных значений Т к позволяет определить наиболее вероятные величины сдвига фазы в фазоманипулирован- ном сигнале и отбросить случайные выбросы фазы, обусловленные наличием помех и других нерегулярных воздействий в процессе проведения измерений. Это позволяет повысить надежность и точность определения измеряемых параметров.

Формула изобретения

Способ определения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале, основанный на изменении периода низкочастотного сигнала в моменты фазовой

манипуляции, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения его реализации, повышения надежности и точности определения угла сдвига фаз сигнала, измеряют множество значений интервалов времени, кратных периоду низкочастотного сигнала, при этом коэффициент кратности выбирают

1Q таким образом, чтобы измеряемые интервалы времени были больше длительности переходного процесса при скачках фазы и меньше минимальной длительности интервала времени между

15 двумя ближайшими скачками фазы в исследуемом сигнале, моменты измерений выбирают вне зависимости от моментов фазовой манипуляции, затем из множества значений интервалов време2о ни определяют наиболее вероятные значения минимального, среднего и максимального интервалов времени, вычитая из минимального значения среднее, из среднего значения максималь25 ное,получают изменение периода низкочастотного сигнала при скачках фазы вверх и вниз соответственно, искомые сдвиги фазы вычисляют по формуле

302 if n

uiP - r--Att JL о

где &-t - изменение периода низкочастотного сигнала при скачках фазы; Тр - среднее значение измеренных

интервалов;

n - кратность измеренных интервалов к периоду нйзкочастот- 4о -- ного фазоманипулированного сигнала;

35

4h

I

4-1

h

ЦДн

U/l

#

/ 7

пли

-t

I

/

ч

йj,i

ii

J

i 1Д1

ft

-H

#

AV

raff/0

5M

/vTP u

Lj U U U U U

«Jt

У I

«v

ЛП

6

ftV,

2 гпф

ZOf9iVl

T0-tt1T0

Фиг. 5

Ъ-Atf

(ГХ)

Te+itt Tx

ы(т;)

TOT0+&t2

Фиг. 6