Статистический анализатор конечной разности фазы сигнала Советский патент 1990 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения статистических характеристик случайной фазы сигнала и является усовершенствованием статистического анализатора конечной разности фазы сигнала.

Цель изобретения - повышение, точ-. ности измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при изменении частоты исследуемого сигнала.

На фиг.1 приведена структурная схема статистического анализатора конечной разности первого порядка фазй сигнала; на фиг 2 - временные диаграммы работы статистического анализатора.

Статистический анализатор конечной разности первого порядка фазы сигнала содержит управляемый фазовращатель 1, формирователь 2 опорного колебания, аналоговый запоминающий блок 3, первый узел 4 выборки и хранения (УВХ), второй узел 5 выборки и хранения, первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 6, второй аналого-цифровой преобразователь 7, первый накапливающий сумматор 8, второй накапливающий сумматор 9, первый отсчетный блок 10, второй отсчетный блок 11, формирователь 12 стробирующих импульсов, постоянный запоминающий блок 13, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП 1 управляемый делитель 15 напряжения, управляемый генератор 16 тактовых импульсов. Входом статистического анализатора конечной разности первого порядка фазы сигнала служат объединенные вхо ды управляемого фазовращателя 1 и формирователя 2 опорного колебания Выход управляемого фазовращателя I присоединен ко входу аналогового запоминающего блока 3, выход которого подключен к объединенным входам первого и второго каналов преобразовате ля, в каждом из которых последовател но соединены соответственно первый и второй узлы выборки и хранения 4 и 5, первый и второй аналого-цифровые преобразователи 6 и 7, первый и второй накапливающие сумматоры 8 . и 9, первый и второй отсчетные блоки 10 и Не Объединенные входы стробирования узла выборки и хранения и аналого-цифрового преобразователя первого и второго каналов преобразов ния подключены соответственно к первому и второму выходу формирователя 12 стробирующих импульсов, сигнальны вход которого присоединен к выходу формирователя 2 опорного колебания о Выходы накапливающих сумматоров 8 и подключены к раздельным входам постоя ного запоьмнающего блока 13, выход которого присоединен к последователь но включенным цифроанаговому преобразователю 14 и управляемому делителю 15 напряжения, выход которого явл ется входом управления управляемого фазовращателя 1. Объединенные входы стробирования накапливающих сумматоров 8 и 9 и тактовые входы постоянно запоминающего блока 13, цифроаналого вого преобразователя 1А и управляемо го делителя 15 напряжения подключены к цепи Время измерения. Первый и второй выходы управляемого генератора 16 тактовых импульсов присоединен соответственно к первому и второму тактовым входам аналогового запомина щего блока 3, у которого первый тактовый вход объединен с тактовым вход формирователя 2 опорного колебания. Вход управления управляемого делителя 15 напряжения, управляющий вход формирователя 12 стробирующих импульсов и вход управляемого генератора 16 тактовых импульсов объединены и образуют .управляющий вход статистического анализатора В исходном состоянии отсчетные блоки 10 и II, накапливающие сумматоры 8 и 9, ЦАП 14 обнулены, в первый регистр ЦАП управляемого делителя 15 напряжения записан код, соответствующий первому значению v, а второй регистр этого ЦАП обнулен При этом напряжение на выходе управляемого делителя 15 напряжения равно нулю и фазовый сдвиг, вносимый управляемым фазовращателем 1, ранен нулю. Статистический анализатор конечной разности фазы сигнала работает следующим образоМо На вход анализатора поступает исследуемый сигнал (фиго2а); V(t)lJ. sin(a)t+(t(t)). Цикл измерения начинается с появления переднего фронта импульса в цепи Время измерения. Вещественный параметр характеристической функции v задается с помощью аналогового запоминающего блока 3 и управляемого генератора 16 тактовых импульсов Дискретные значения иccJleдyeмoгo сигнала записываются в аналоговый запоминающий блок 3 в течение периода входного сигнала с частотой f, задаваемой управляемым генератором 16 тактовых импульсов, а затем считывается с частотой V f, задаваемой тем же генератором тактовых импульсово Таким образом, на выходе аналогового запоминающего блока 3 получаются отрезки исследуемого сигнала с умноженной в V раз частотой и фазой (фиго2в). ЛЗУ (t)(t)j и длительностью, равной периоду входного сигнала, деленному на v. Формирователь 2 опорного колебания представляет из себя аналоговую линию задержки, которая, задерживая исследуемый сигнал на время v, формирует опорное колебание Формирователь 12 стробирующих импульсов формирует из опорного колебания две сдвинутые на четверть периода последовательности стробирующих импульсов, частота следования которых равна частоте сигнала на выходе аналогового запоминающего блока Зо Начало этих стробирующих импульсов задержано на время { относи5 1

тельно момента перехода исследуемого сигнала через нуль из области отрицательных значений в область положительных значений (фиго2г,д),

УВХ 4 интегрирует поступающий на чего сигнальный вход исследуемый сигнал с умноженными в v раз частотой и фазой за время действия строб-импульса на его входе стробирования, В результате интегрирования на выходе УВХ 4 получаем сигнал:

U sin vwt+vcf;(t) j . dt - cos vcd;f+V(,)(t,-)J-cos va)t| + +vaj +V4(t,+ 2). Так как стррбируюпд е импульсы на входе стробирования УВХ 5 сдвинуты относительно стробирующих импульсов УВХ 4 на четверть периода, то на вьшоде УВХ 5 получаем сигнал ti+3r/fv v/exf и sin vwt+v y(t)dt Напряжения с выходов узлов 4 и 5 выборки и хранения поступают на входы АЦП 6 и 7v При этом запуск АЦП 6 и 7 производится по окончании действия стробирующего импульса, Тов, к моменту окончания интегрирования в УВХ 4 и 5о После завершения аналого-цифрового преобразования на выход Конец преобразования АЦП формирует ся импульс, который, поступая на вхо синхронизации соответствующего накап ливающего сумматора, суммирует код, сформированный на выходе АЦП, с кодом, записанным к настоящему моменту времени в накапливающем сумматоре о Первый цикл работы анализатора закан чивается по заднему фронту первого импульса на входе Время измерения. Таким образом, если за время измерения будет реализовано 2N периодов входного сигнала, в накапливающих сумматорах будут получены цифровые коды чисел: А (v) 7i Z-cosrvgi(t)+vtJtJ. N i4) )- : Z-sin v f(t)+Vl;it, . где X.Xv), B(v) - оценки действитель ной и мнимой частей характеристической функции случайного процесса ц, cf(t)+wr. Если считать, что A(v),

962706

B(v) - оценки действительной и мнимой частей характеристической функции случайного процесса tfCt), то для симметричных законов распределения с нулевым средним значением B(v)0, каким является случай процесса Ц -(f(t)-«-u;C, можно записать характе. ристическую функцию

10

0(v)X(v)+jB(v)$(v).exp(jvw)

A(v)-t-jS(v)J expCjv o. Поскольку S(v)0, то 6(v)A(v) exp(jva;o) (v) cos vcvT ) V X sinvo/tl Следовательно A(V)A(V) cosvwC, B(v)A(v) sinvwi;. Решив эту систему ypaвнeшiй относительно ujf:, получим соотношение Jc - arctg ,„Для любого V можно определить t и далее проводить автоматическую компенсацию фазового сдвига ujf. Компенсация производится следующим образом. На адресную шину блока 3 подаются два цифровых кода: первый - с накапливающего сумматора 8 на старшую половину разрядов адресной шины блока 13, второй - с накапливающего сумматора 9 на :-шадшую половину разрядов адресной шины блока 13. При перепаде из 1 в О импульса в цепи Время измерения происходит считывание кода из ячейки запоминаюгцего блока 13, адрес которой соответствует коду на адресной шине блока 13, в регистр ЦАП 14. Этим же перепадом осуществляется запуск ЦАП 14. После цифроаналогового преобразования на вход управляемого делителя 15 напряжения подается напряжение, пропорциональное vwi) , На этом подготовительный этап (фиго2б) заканчивается и начинается непосредственное измерение отсчетов характеристической функции конечной ; разности фазы сигнала. По приходу очередного переднего фронта импульса в цепи Время измерения (фиг,2б) происходит переза-. пись кода из первого регистра ЦА11, у равляемого делителя 15 напряжения во второй регистр этого ЦАП, а в первый регистр ЦАП записывается код, соответствующий очередному значению v, и напряжение на вьсходе ЦАП 14 делитс в управляемом делителе 15 напряжения Коэффициент деления управляемого де лителя напряжения соответствует коду записанному во втором регистре ЦАП управляемого делителя 15 напряжения. Выходное напряжение управляемого делителя напряжения, соответствующее wt, подается на вхрд управления упра ляемого фазовращателя 1, который при этом вносит фазовый сдвиг, равный cJu Управление блоком 14, дели телем 15 осуществляется таким образом, что напряжениена выходеуправляемого делителя 15 напряжения за цикл измерения не изменяется, при этом в течение времени измерения управляе1 1й фазовращатель 1 вносит постоянный фазовый сдвиг и;Ф, полученный в первом подготовительном этапе измерений. Во втором и последую1щх циклах измерения на вход блока 3 подается сигнал вида V(t)eU sin u;t+«v(t)-tS«, а на входах УВХ 4 и 5 получают напряжения, прямо пропорциональные величинамс v,t)cos{vi t)+vajC-vart, V (v,t)(t)+vajfr-vurC i В .накапливающих сумматорах 8 и 9 получают коды чисел, пропорциональных действительной и мнимой составляющим характеристическЪй функции ко нечной разности первого порядка фазы сигнала с компенсированным фазовым сдвигом ujD Anv),.(v,t), где N - количество кодов, просуммированных накаливающим сумматором за время действия импульса Время измерения. Результаты измерения, находящиеся в регистрах памяти накапливающих сумматоров 8 и 9, индицируются в отсчетных блоках 10 и 11„ Наличие оце- нок характеристической функции, измеpeHHbix при различных значениях вещественного параметра v, позволяет в аналитическом виде установить статистические характеристики конечной разности первого порядка фазы сигнала. Таким образом, введение постоянного запоминающего блока, цифроаналогового преобразователя, управляемого делителя напряжения и управляемого фазовращателя позволяет повысить точность измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при неизвестной частоте входного сигнала Формула изобретения Статистический анализатор конечной разности фазы сигнала по авт.св № 1422182, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при изменении частоты исследуемого сигнала, введены управляемый фазовращатель, управляемый делитель напряжения, цифроаналоговый преобразователь и постоянный запбминающий блок, входы которого соответственно подключены к выходам накапливающих сумматоров, выход присоединен к последовательно включенным цифроаналоговому преобразователю и упра вляемому делителю напряжения, вьпсод которого подключен к входу управлеШ1Я управляемого фазовращателя, высокочастотные вход и выход которого присоединены соответственно к входу анализатора и входу аналогового запоминающего блока, причем к цепи Время измерения подключены тактовые входы постоянного запоминающего блока цифроаналогового преобразователя и управляемого делителя напряжения, вход управления которого присоединен к управляющему входу статистического анализатора

Фиг.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для определения статистических характеристик фазы сигнала. Цель изобретения - повышение точности измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала при изменении частоты ω исследуемого сигнала. Цель достигается путем компенсации фазового сдвига V .Ωτ как при постоянной частоте, так и при изменении частоты исследуемого сигнала, где V - вещественный парметр характеристической функции

τ - время задержки при формировании конечной разности первого порядка. Компенсация позволяет повысить точность измерения оценок характеристической функции конечной разности первого порядка фазы сигнала. В статистическом анализаторе конечной разности первого порядка фазы сигнала в подготовительном цикле по полученному соотношению, справедливому для симметричных законов распределения, что присуще конечной разности, определяется фазовый сдвиг V .Ω .τ и посредством управляемого фазовращателя на входе анализатора компенсируется. 2 ил.