Измеритель фазы сигналов Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 

dxaff синхронизации

fta.t

3150

Изобретение относится к фазоизме- рительной технике и может быть использовано при измере1ши фазы радиосигнала с быстро изменяющейся ампли- тудой.

Цель изобретения - повышение точности измерения фазы радиосигнала с быстро изменяющейся амплитудой.

На фиг.1 представлена структурная схема измерителя; на фиг.2 - структурная схема генератора копии сигналов; на фиг.З - структурная схема блока управления коэффициентом деления..

Измеритель содержит подключенные к входу измерителя последовательно соединенные первый перемножитель 1, первый интегратор 2, первый вычислитель 3 отношения, делитель А, вычис- литель 5 арктангенса, выход которого является выходом измерителя и подключенные к входу измерителя .по

следовательно соединенные второй пермножитель 6 и второй интегратор 7, выходом подтслюченный к второму входу вычислителя 3 отношения, а вторые входы перемноткителей 1 и 6.подключены соответственно к первому и второму выходам генератора 8 копии сигналов, второй вход делителя 4 подключен к выходу блока 9 управления коэффициентом деления, первый и второй входы которого подключены к третьему и четвертому выходам генератора 8,ко ПИИ сигнала, а к входу синхронизации измерителя подключены вторые входы интеграторов 2 и 7, и третий вход блока 9 управления коэффициентом деления .

Генератор копии сигналов (фиг,2) содержит генератор 10 модулируемого сигнала, генератор 1 1 юдулирующего сигнала, выход которого соединен с первыми входами модуляторов 12 и 13, вторые выходы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора 10 модулируемого сигнала, выходы модуляторов являются выходами генератора копии сигнала.

Блок 9 управления коэффициентом деления (фиг.З) содержит последовательно-соединенные умножитель 14 частоты на два, перемножитель 15, интегратор 16, вычитатель 17 и допол нительный вычислитель 18 отношения, а также последовательно соединенные квадоатор 19 и интегратор 20. Выход

интегратора 16 соединен с вторым входом сумматора 21, первый вход которого соединен с первым входом яычитателя 17, а выход - с вторым входом дополнительного вычислителя 18 отношения, выход которого является выходом блока 9, выход квадратора 19 соединен с вторым входом перемножителя 15, синхронизирующий вход блока 9 соединен с синхронизирующими входами интеграторов 16 и 20. Измеритель работает следующим образом.

На вход измерителя поступает сигнал, фазу ( которого следует определить. С приходом сигнала Пуск, подаваемого на вход синхронизации измерителя, производится обнуление интеграторов 2,7,16 и 20.

На первые входы перемножителей 1 и 6 поступает сигнал пида

S(t) F(t)cos(cOt-4 ), (1) где F(t) U cosjcO t.

Ha вторые входы перемножителей 1 и 6 с выходов 22 и 23 генератора 8 копии сигналов поступают сигналы соответственно

U8|,(t) F(t).sincJt;

U8,2(t) F(t)- cos cot; где F(t) «U cosjcot, j I .

Напряжения на выходах интеграторов 2 и 7 к моменту времени t Т достигают величины соответственно

TIZ

Uj А I Ug-cos j(0t cos(cO t+tf) X

X cos CO t-dt;(2)

1

U В -J UpCos jut cos(cot+C| ) X

X sinco t.dt.(3)

Из выражений (2) и (3) следует

TfZ

UeSinq .

U,(t)

T

X (l-cos2cOt) dt; Uocosy

1. cos j CJ

U,(t) B | f -I

x(l+cos2co t)dt.

5150

На выходе вычислители 3 отношения формируется сигнал, пропорциональный соотношопию полученпь х сигналон

и -g- tglf.K(5)

где т г

(l-cos2G)t)dt

К

-Tiz

1 cos jul-t (l+cos2(0t)dl;

-т;г

.(6)

(7)

Сигнап U поступает на первый вход делите,пя 4, на второй вход котрого поступает кодовый сигнал К с блока 9 управления коэффициентом дел ния, причем формирование кода осуществляется в вычислителе 18,

На выходе делителя А формируется си гн ал , пр о по рци он .ал ь ный t g Ср

и

4 К который поступает на вычислитель 5 арктангенса, на выходе которого формируется сигнал оценки

U5 Ц - arcugU4 Lf, (8)

Блок 9 (фиг.З) управ:;ения коэффициентом деления работает следующим образом. На вход 2Д квадратора 19 с третье1 .о выхода г енератора 8 копии снх налов поступает сигнал вида

Ue,j(t) F(t) UgCos.JQtj (9)

на выходе генератора 19 формируется сигнал

U,,(t) К, wt , (10) где К - коэффициент передачи квадратора.

Этот сиг нал поступает на интегратор 20, на выходе которого формируется сигнал

Г(2

Uj(t) К,и, ( cos jcotdt . (11)

-T(Z

5

0

0

-

Hn вхо,д 25 yMHO)KHTej H lA частоты на два с четвертого выхода генератора 8 копии . сигя;гпов поступает сиг- п ал

, cos cot.(12)

На выходе ут-1иожителя 14 частотм на два формируется сш нал

(13)

Ц KjCos 2(jt который поступает на первый вход перемножителя 15. На второй вход перемножителя 15 поступает сигнал И ,

На выходе перемножителя 15 фсрмп- руется сигнал

Ug(t) K, cos2Qt, (14 который поступает на вход гиттсграто- ра 16, на выходе которого формируетт- ся сигнал

т/г

U,j,(t) К,и cos itOt Cos 2(,)tdt. (1 Г)

-T|i

Полагая, что К, Kj 1, получают на выходе сумматора 21 сипгал вида

т|г U(t) K,UO I cos jwtdt + К

Т(2

(|Uo j

-T(2

(16)

-T(. X jut COS 2wtdt.

Аналогично на выходе вычитате- ля 17 формируется riirnan

12т/2

35

) cos jCOtdt

X jcot -cos 2(jtd t.

40

45

Ha первый, вход вычислителя 18 от- ношения поступает сиг нал Uj, ,а на его второй вход - сигнал U,, следовательно, на выходе 26 вычислителя 18 формируется сигнал, который при 1 равен

Изобретение относится к области фазоизмерительной техники и может быть использовано при измерении фазы радиосигнала с быстро изменяющейся амплитудой. Использование такого измерителя фазы сигналов наиболее эффективно для оценки фазы высокочастотного колебания сложной формы с малым количеством периодов высокочастотного колебания в импульсе. С целью повышения точности измерения фазы радиосигналов за счет исключения влияния быстрого изменения амплитуды радиоимпульса на результат определения фазы радиосигнала в измеритель фазы введены делитель 4 и блок 9 управления коэффициентом деления таким образом, что к входу измерителя подключены объединенные первые входы перемножителей 1 и 6, другие входы которых соединены с генератором 8 копии сигналов, а выходы через интеграторы 2 и 7 - с входами вычислителя 3 отношения. Выход последнего через делитель 4 соединен с вычислителем 5 арктангенса, выход которого является выходом измерителя, а другой вход делителя 4 подключен к блоку 9 управления, два входа которого соединены с выходами генератора 8 копии сигналов, а третий вход блока 9 управления и вторые входы интеграторов 2 и 7 соединены с входом синхронизации измерителя. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Т гт/2.

J cos jcJtdt - j cos jut-cos-2(otdl

-

,j

I COS jcjcdt + I coM ju3L-cos-2Cotdt

-иг

-т (7,

Таким образом, на выходе измерителя получается несмещенна оценка фазы ц и схо две г о колебания. Следовательно введение в измеритель делителя 11 блока управления козф(1эициентом деления позволяет исключить составляющую погрешности измерения фазы, (18)

-т (7,

55

ловленную быстрым изменением амплитуды радиосигнала, период которог о равен нескольким периодам исходнох о колебания.

Например, для сигнала, описылпе- мого выражением (1), если F(t) cos , а j 0,25, погрешность

определения фазы в известном измерителе равна 3°, в то время, как в предлагаемом эта составляющая погрешности близка к нулю.

Формула изобретения

1, Измеритель фазы сигналов, содержащий подключенные к входу изме- рителя последовательно соединенные первый перемнола1тель, первый интегратор, вычислитель отношения, а между входом измерителя и вторым входом вычислителя отношения включены по- следовательно соединенные второй перемножитель и второй интегратор, вторые входы первого и второго перемножителей подсоединены соответственно к первому и второму выходам генерато- ра копии сигналов, вторые входы первого и второго интет раторов подсоединены к входу синхронизации измерителя, а также содержащий вычислитель арктангенса, выход которого является выходом измерителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения фазы радиосигнала с быстро изменяющейся амплитудой, введены делитель и блок управле- ния коэффициентом деления, причем первый вход делителя соединен с выходом вычислителя отношения, второй вход - с выходом блока управления

коэффициентом деления, а выход делиW

12

7

//

Q 5 0 5 о

5

теля соединен с входом вьпшслителя арктартгонса, порвы11 и второй входы блока управления коэффициентом деления соединены с третьим и четвертым выходами 1 енератора копии сиг налов, а третий вход - с входами синхронизации измерителя,

г

/

/3

f3

Ж

24