Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале Советский патент 1991 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и технике связи в качестве фазового детектора, не требующего сигнала опорной фазы, и может быть использовано для измерения фазовых флуктуации немодулированных сигналов.

Целью изобретения является расширение пределов линейной зависимости уровня выходного напряжения от величины измеряемого сдвига фаз.

На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале.

Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале содержит усилитель 1 промежуточной частоты (УПЧ), первый аналоговый перемножитель 2, фильтр 3 низкой частоты 7 (ФНЧ), полосовой фильтр 4, второй аналоговый перемножитель 5, узкополосный фильтр 6, регулируемый фазовращатель 7, источник 8 опорного напряжения; блок 9 вычитания, блок 10 извлечения квадратного корня, фазовый детектор 11.

Первый выход усилителя 1, вход которого является входом устройства, последовательно соединен с детектором 11, который включает последовательно соединенные перемножитель 2 и фильтр 3, первым входом блока 9 вычитания, второй вход которого соединен с источником 8 и блоком 10, выход перемножителя 2 соединен последовательно с фильтром 4, первым входом перемножителя 5, второй вход которого через фазовращатель 7 соединен с вторым выходом усилителя 1, фильтром 6 и вторым входом перемножителя 2.

Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале работает следующим образом.

Фазоманипулированный сигнал

сл

С

Os

о

00 00

ю

00

Uc(t)UcmCOs Wct+ /Mt), при 0 t ги ,

(1)

где т и - длительность манипулирование-или . .

го по фазе радиоимпульса;1

Ucm, шс - амплитуда и несущая (про-Us(t) 7к 1ис™Јсоз(()+

межуточная) частота фазоманипулирован-/ , 4 « л , / т

С C0s(t0tt ) - V«(alc) « fa,g/bJc))

ного сигнала соответственно; 5о v i

р к (t) - манипулированная составляю-(9)

щая фазы, отображающая закон фазовойгде .КП2.Кф4.Ку( (ос).

манипуляции,Узкополосный фильтр 6 из сигнала Us(t)

подается на вход усилителя 1 промежуточ-выделяет составляющую частоты шс:

ной частоты, на первом выходе которого 10к

сигнал может быть записан в видеUbM 2t1ucm« ct-vll(t)-()v()

u;(t)()Uimco t+W)()l(2)Согласно выражению (4) сигнал на вых гдеКу(), Уу(с) - коэффициент уси-де аналогового перемножителя 2 может

ления и фазовый сдвиг, вносимый усилите- 15быть записан в виде

лем1 соответственно.).Wt№..

На втором выходе обеспечивающемп,и „ , г

развязку от первого выхода УПЧ 1 -включен« «« ««С -ч О-V M

регулируемый фазовращатель 7; сигнал наили (11)

выходе которого имеет вид 20u tJsK U -fcosfZuJct- cp0() +

)c; M(WcmCastWct VxftJ-t«p t)rf«Jc} U) +2 Vv(u7t) + Ч аой ()1 Т

(3)° J tin

где.КфВ( ) Т to c) - коэффициентгде ,5Ку( u)c) Кфе К 1. v

передачи и вносимый фазовый сдвиг регу-Фильтром 3 нижних частот из сигнала

лируемого фазовращателя 7 соответствен- 5U2(t) выделяют низкочастотную составляюно.щую

На выходе аналогового перемножителяи гк -к -и со м-г и,.

2 выделяется сигнал. v

U2(t)KniUi (t)Ue(t) (4)где Кфз - коэффициент передачи фильтра 3.

где Км - коэффициент передачи аналогово- 0При определенном фазовом сдвиге

го перемножителя 2;Уфв() . вносимом фазовращателем 7

U6(t) - сигнал, выделяемый узкополос-можно выполнить условие

ным фильтром 6.()(Ус)0 (14)

При использовании узкополосногои тогда выражение (13) принимает вид фильтра 6, который обеспечивает нулевой 35изМ Кфз.Кг2.иСт2соз2 р (t) (15) (или 180°) результирующий фазовый сдвиг,Постоянное опорное напряжение выделяемой составляющей частоты сигнал U3(t) поступают на входы линейного сигнал на его выходе может быть представ-блока 9 вычитания, на выходе которого пол- лен в видеучим 2

.ит2.соз ct ,(5) 40Us(tbKgE«,l-KЈ0%l (t)l

где Нфв,- коэффициент передачи узкополос- f Jl

ного фильтра 6.где Ка - коэффициент передачи блока 9 выНа выходе аналогового перемножителячитания;

2 получим сигнал; о Кфз.,„-. г , /tl ji nПри извлечении квадратного корня на

lM ).(2iJct 1 ,) coeVn(t.)t ) л

. с (6)выходе блока 10 получим

где Ut ,5UcmUm2 - результирующая амп-I11

литУАа-MfcudJ K / -Vi-K -r -cwef.tt;

Сигнал Ue(t) - выделяет узкополосныйto (17)

фильтр из сигнала Us(t), который формиру- где KSQR - коэффициент передачи блока 10

ется посредством перемножителя 5 из сиг-извлечения квадратного корня.

налов U l (t) и lU(t). Полосовой фильтр 4 изПри удовлетворении условия:

сигнала U2(t), выделяет узкополосный сиг-к Гк1Го o.sl

нал частоты 2 wc.uc f (18)

U4(t).Kn1.USm.COS2 Wct, (7) -1

где Кфч - коэффициент передачи фильтра 4,выражение (17) представляется в виде

Сигнал на выходе аналогового перемножителя 5 принимает вид/1 -cos 2Vi(t}

и.и Иад-Иф - -, K#(ucm.) V 0 (tj.

(4(tJc) -w.pjtbJc) V°;i

При значениях

Pr(t)-Jвыражение (19) может быть записано в виде

ивыхМ (t)(20)

Устройство настраивается на максимальную чувствительность путем изменения фазового сдвига р фв (ш с ), вносимого регулируемым фазовращателем 7, до получения максимального уровня выходного напряжения Увых.

Таким образом, изобретение обладает линейной характеристикой UBbix f( p к (t)) в пределах измеряемых фазовых сдвигов

±|радПоложительным эффектом изобретения является то, что выходное напряжение при измерении фазовых сдвигов, манипулированных в пределах , прямо пропорционально измеряемому фазовому сдвигу, что позволяет повысить точность измерения, а также расширить область применения устройства, например использовать в различ- ных системах автоматического регулирования.

Устройство также может быть использовано для измерения флуктуации фазы радиоимпульсных сигналов.

Формула изобретения Устройство для измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале, содержащее усилитель промежуточной частоты,

вход которого является входом устройства, первый выход которого соединен последовательно с фазовым детектором, который включает соединенные последовательно 5 первый аналоговый перемножитель, первый вход которого является входом фазового детектора, и фильтр низких частот, выход которого является выходом фазового детектора, фазовращатель, блок вычитания, поло0 совой фильтр, вход которого соединен с выходом первого аналогового перемножителя, выход соединен последовательно с .первым входом второго аналогового перемножителя, узкополосным фильтром и вто5 рым входом первого аналогового перемножителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет расширения пределов линейной зависимости уровня выходного напряжения

0 от величины измеряемого сдвига фаз, фазовращатель вы полнен регулируемым, вход фазовращателя соединен с вторым выходом усилителя промежуточной частоты, а выход - с вторым входом второго аналого5 вого перемножителя, введены источник опорного напряжения и блок извлечения квадратного корня, причем первый и второй входы блока вычитания соединены соответственно с выходом фильтра низкой частоты

0 и выходом источника опорного напряжения, выход блока вычитания соединен с входом блока извлечения квадратного корня.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и технике связи в качестве фазового детектора, не требующего сигнала опорной фазы, а также для измерения фазовых флуктуации немодулированных сигналов. Целью изобретения является расширение пределов линейной зависимости уровня выходного напряжения от величины измеряемого сдвига фаз. Устройство содержит усилитель 1, перемножители 2, 5, фильтры 3,4,6, фазовращатель 7, источник 8, блоки 9, 10, детектор 11. Новым техническим решением является введение блоков 8, 10 и выполнение фазовращателя 7 регулируемыми, что позволило получить зависимость выходного сигнала от изменяемого сдвига фазы на входе в виде Uabix 2 sin fi(t). 1 ил.