Способ измерения разности фаз Советский патент 1991 года по МПК G01R25/00 

зометр 18 вспомогательного сигнала, коммутатор 19 полярности вспомогательного сигнала, интегратор 20 измерительного сигнала, блок 21 разности, источник 22 вспомогательного радиосигнала.

Каждый из усилительно-смесительных блоков 2-4 и 13-15 содержит усилители амплитуды измеряемых и вспомогательных сигналов, смесители супергетеродинного типа и усилители амплитуды сигналов про- межуточной частоты.

Усилительно-смесительные блоки 2, 3 совместно с гетеродином 5 в тракте измерительного сигнала и блоки 13, 14 совместно с гетеродином 16 в тракте вспомогательно- го сигнала образуют первый (2,5), (13,16), второй (3,5), (14,16) каналы усилительно- преобразовательных трактов.

Усилительно-смесительные блоки 4, 15 совместно с гетеродинами 5 и 16, а послед- ние совместно с блоками 6 и 17 автоматической подстройки частоты обеспечивают системы автоматической подстройки частоты (4,5,6), (15,16,17). Коммутаторы 9 и 19 полярности измеряемого и вспомогательно- го сигналов осуществляют параллельно-перекрестные переключения двух входных и двух выходных шин viiWi каким-либо другим образом изменяют полярности сигналов на противоположные в моменты времени, оп- ределяемые импульсами синхронизации от синхронизатора 7, сохраняя неизменной его амплитуду.

Высокочастотные тракты 11 и 12 представляют собой антенно-фидерные системы (антенны, линии передачи сигнала), предназначенные для приема измерительного и вспомогательного сигналов и подачи их на вход измерителя,

Блок 21 разности устраняет погрешно- сти, вызванные неидентичностью высокоча- стотных трактов. Источник 22 вспомогательного сигнала излучает непрерывный вспомогательный радиосигнал, по частоте близкий к измеряемому. Располага- ется источник 22 на небольшом (2-3 м) расстоянии перед антеннами на одинаковом расстоянии от них на линии трассы измеряемого сигнала,

Выходы высокочастотных трактов 11,12 первого и второго каналов соединены с первым и вторым входами коммутатора 1 измеряемых и вспомогательных сигналов. Кроме того, выход второго высокочастотного тракта 12 соединен с входами усилительно-смесительных блоков 14, 5.

Устройство, реализующее способ измерения разности фаз, работает следующим образом.

Измеряемый и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 непрерывно подают на сигнальные входы усилительно-смесительного блока 4 тракта измерительного сигнала и блока 15 вспомогательного сигнала. Сигналы с выходов блоков б и 17 автоматической подстройки частоты подают на входы управления гете - родинов 5, 16. Системы (4-6), (15-17) автоматической подстройки частоты управляют гетеродинами 5 и 16 таким образом, что при изменении частоты измеряемого и вспомогательного сигналов на втором входе коммутатора 1 частоту сигнала промежуточной частоты на выходах усилительно-смесительных блоков 2-4 13-15 удерживают неизменной. Коммутатор 1 и коммутаторы 9, 19 полярности сигналов работают синхронно в два такта под управлением синхронизатора 7, при этом

Т ком

Тчет - Гнечs- ,

где Т ом - период коммутации;

Тчет-Тнеч- длительность четного и нечетного тактов соответственно.

В нечетные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 1 поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом измеряемый и вспомогательные сигналы с первого входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее измеряемый сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 2, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 13. При этом измеряемый и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее измеряемый сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 3, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 14. В четные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 1 поступают четные синхронизирующие импульсы. При этом измеряемый и вспомогательный сигналы с первого входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее измерительный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 3, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 14, При этом измерительный и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее на сигнальные входы усилительно-смесительных блоков 2 и 13 соответственно измерительного и вспомогательного трактов.

Первый и второй измерительные сигналы на входы коммутатора 1 имеют фазы и &2 соответственно, а вспомогательные

Фв1 и Фв2. Измеряют разность фаз измери тельного и вспомогательного сигналов на фазометрах 8 и 18, соответственно

Ф Ф1-Ф2 -(Ф2- Ф)), Ф Ф2-Ф| -(Ф1 -Ф2), АФв ФВ1 - Фв2 - (Фв2 - $ei). АФв Фв2 Фв1 - (Фв1 Фва)В зависимости оттого, какой из измеряемых или вспомогательных сигналов считают за опорный. Разность набегов фаз &р и A#fc в первых каналах (2,5), (13,16) усилительно-преобразовательных трактов относительно вторых каналов (3,5), 14,16), обусловлена тем, что величины собственных набегов фазы в каждом из каналов неодинаковы и, кроме того, непостоянны во времени. Разность фаз сигналов промежуточной частоты на входах фазометров 8 и 18

-#2,

Аг/ъ 1/ы -t/%2.

где 1 - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (2,5);

$2 - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (3,5);

$и - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (13,16);

t/%2 фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (14,16).

Если за опорный принимают первый исследуемый сигнал, т.е. АФ Ф| - Ф2 или ДФв Фв1 - Фв2, то величина разности фаз сигналов промежуточной частоты на входе фазометров 8 и 18 в нечетные такты

АгАнеч неч - неч 1Ф1 +

+ Д)-Ф2 ЛФ+- Ар,

Т/Ъ1неч - 1/%2неч

(Фв1 + ) Фв2 А Фв + Дй), где 1неч, 1неч - фазы сигналов промежуточных частот измеряемого и вспомогательного сигналов на выходах первых каналов (2, 5) (13,16) в нечетные такты;

, /%1неч фазы сигналов промежуточных частот измеряемого и вспомогательного сигналов на выходе вторых каналов (3,5), (14,16) в нечетные такты.

Величины разности фаз каналов промежуточной частоты измеряемого и вспомогательного сигналов на входе фазометров 8 и 18 в четные такты

AtAiei 1чет - VWr (Ф. +

+ Др)Ф1 ДФ+Др,

At/Wr Т/Ычет -

(Фв2 + Д0) - Фв1 -АФв + Дрв,

где 1чет, $Нчет - фазы сигналов промежуточной частоты на выходе первых каналов (2,5), (13,16) для измерительного и вспомогательного сигналов соответственно;

#2чет, Ъ2чет фЭЗЭ СИГНЭЛОВ промежуточной частоты на выходе вторых каналов (3,5). (14,16) для измерительного и вспомогательного сигналов. Сигналы на выходе фазометров 8 и 18

ивнеч, и1Внеч (фиг. 2) ИЛИ Обчет, 1)18чет (фиг. 2)

8 нечетные или четные такты соответственно. В нечетные такты из синхронизатора 7 на коммутаторы 9 и 19 полярности сигналов поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом сигналы на выходе коммутаторов 9 и 19 полярности сигналов равны сигналам на выходе фазометров 8 и 18, т.е.

иэнеч и8неч,

Ul9He4 и-,8неч.

8 четные такты из синхронизатора 7 на коммутаторы 9, 19 полярности сигналов поступают четные синхронизирующие им- пульсы, при этом сигналы на выходах коммутаторов 9, 19 (фиг. 2) полярности сигналов равны сигналам на выходах фазометров 8, 18 (фиг. 2) по амплитудам, но имеют обратную полярность

Уэчет Уйчет,

1Н9чет .

Выходные сигналы коммутаторов 9, 19 полярности сигналов Ug и Uig (фиг. 2) подают на входы интеграторов 10, 20 соответственно. Выходные сигналы коммутаторов 9, 19 полярности сигналов Ug, Uig имеют постоянные составляющие, амплитуды которых U, Us зависят от измерительных разностей фаз, измеряемого АФи

вспомогательного сигналов, а также переменные составляющие, амплитуды которых зависят от измеряемых разностей фаз исследуемых сигналов А Ф, Д Фа , и переменные составляющие, амплитуды которых

зависят от разности набегов фаз в каналах Др.

В результате интегрирования выходных сигналов коммутаторов 9 и 19 полярности сигналов Ug и Uig (фиг, 2), на выходе интеграторов 10 и 20 получают сигналы Uio и U20 (фиг. 2), амплитуды которых соответствуют амплитудам постоянных составляющих выходных сигналов коммутаторов 9, 19 полярности сигналов

U ю

и20

ЦЭнеч + Цэчет Цбнеч Цвчет

ЦтЭнеч + Uig4ei ЦЩнеч Ц18чет

55

Таким образом,

1Но

ДФ + А)-(-ДФЧ-Ау)Дф

U2o

Д Ьнеч-ДУЬчет

, ДФв + )-(-АФв + ) Аф

Следовательно, на выходах интеграторов 10, 20 получают сигналы, амплитуды которых соответствуют измеряемым разностям фаз измеряемых и вспомогательных сигналов ДФиДФв и не зависят от величин разности набегов фаз Ду и &р в каналах.

Поскольку разность фаз между измеряемыми сигналами ДФ содержит информационную компоненту ДФо, обусловленную разностью фаз между измеряемыми сигналами на входе высокочастотных трактов, и компоненту, обусловленную динамической неидентичностью высокочастотных трактов ДФв, а разность фаз между вспомогательными сигналами определяется лишь динамической неидентичностью высокочастотных трактов Д Фв, то на выходе блока 21 разности получаем

ДФо + ДФв-ДФв ДФь, т.е. информацию о сдвиге фаз между измеряемыми радиосигналами на входе устройства.

Колебания разности фаз, вызванные динамической неидентичностью высокочастотного тракта измерительной системы у вспомогательного радиосигнала (за счет близости к измеряемому по частоте) и измеряемого сигнала одинаковы или отличаются на незначительную величину,которой можно пренебречь.

Способ позволяет повысить точность измерения разности фаз радиосигнала за счет исключения погрешности измерения

ввиду динамической неидентичности высокочастотных трактов, которая в известном способе не учитывалась.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ измерения разности фаз по авт. св. Ns 1205053, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, устанавливают вблизи антенн, принимающих измеряемый радиосигнал, и на одинаковом расстоянии от них вспомогательный источник радиоизлучения на частоте, близкой к частоте измеряемого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного источника одновременно с измеряемыми сигналами на входы дополнительных параллельных каналов в два такта за период коммутации, в каждом из которых усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту частоты сигналов вспомогательного источника радиоизлучения, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинных колебаний, преобразуют разности фаз сигналов промежуточной частоты в сигнал, амплитуда которого зависит от разности фаз сигналовпромежуточнойчастотыдополнительных каналов, при этом последний инвертируют одновременно с измерительными сигналами в нечетные либо

четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохраняют неизменным сигнал, амплитуда которого зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты дополнительных каналов, интегрируют, а

величину интегрированного сигнала вычитают из величины интегрированного сигнала, соответствующего разности набегов измеряемого сигнала.

Ul8 I

Изобретение может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучения сигналов. Цель - повышение точности измерения разности фаз. Способ заключается в том, что устанавливают вблизи антенн на одинаковом расстоянии от них вспомогательный источник радиоизлучения на частоте, близкой к частоте измеряемого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного исИзобретение относится к электроради- оизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучения сигналов. Целью изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов. На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для реализации способа измерения разности фаз; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. точника одновременно с измеряемыми сигналами на входы двух основных и двух дополнительных каналов в два такта за период коммутации, усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту частоты сигналов в каждом из каналов, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинов основных и дополнительных каналов, преобразуют разности фаз основных и дополнительных каналов в сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, при этом последние инвертируют в нечетные либо четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохраняют неизменными, интег- рируют сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, с последующим определением разности результатов интегрирования. Цель достигается за счет исключения погрешностей измерения из-за динамической неидентичности высокочастотных трактов. 2 ил. Устройство содержит коммутатор 1, три усилительно-смесительных блоков 2-4 измерительного сигнала, гетеродин 5 измерительного сигнала, первый блок 6 автоподстройки, синхронизатор 7, фазометр 8 измерительного сигнала, коммутатор 9 полярности измерительного сигнала, интегратор 10 измерительного сигнала, высокочастотные тракты 11 и 12 первого и второго каналов, три усилительно-смесительных блока 13-15 вспомогательного сигнала, гетеродин 16 успомогательного канала, второй блок 17 автоподстройки, фаt/ С L о ч VI съел 4 45

фиа. Z