Цифровое устройство для измерения фазы сигнала Советский патент 1975 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к радиоизмернтельной технике, а именно, к технике измерения фазы сигнала на фоне шумов.

Известно устройство для онтимального измерения фазы сигнала, содержащее нолосовой фильтр, аналоговый преобразователь, элементы задержки, накапливающие сумматоры, тригонометрические преобразователи функций синуса, косинуса и арктангенса, генераторы аргументов и амплитуд.

Недостатком известного устройства является то, что для измерения фазы сигнала требуется значение частоты ожидаемого сигнала. Из-за неточного знания частоты ожидаемого сигнала появляется дополнительная составляющая погрешности измерения фазы. Однако в целом ряде практических случаев частота принятого сигнала оказывается отличной от излученной за счет многих факторов (эффект Допплера, флюктуации опорных генераторов и т. д.).

Целью изобретеиия является повышение точности измерения.

Указаииая цель достигается за счет того, что устройство снабжено четырьмя электронными ключами, двумя дополнительными элементами задержки, двумя дополнительными накапливающими сумматорами, двумя регистрами, двумя блоками вычитания, дополнительным блоком умножения и блоком управленпя, при этом ооа выхода олока умножения измерителя фазы с цифровой фильтрацией соединены соответственно через последовательно соединенные нервый электронный ключ и дополнительный накапливающий сумматор с одним из входов блока вычисления отношения измерителя фазы с цифровой фильтрацией и через второй электронный ключ и второй накапливающий сумматор с вторым его входом и параллельно к тем же входам блока вычисления отнощения подключены выходы двух накапливающих сумматоров измерителя фазы с цифровой фильтрацией соответственно через дополнительные элементы задержкн, выход тригонометрического преобразователя функции арктангенса соединен с двумя входами первого блока вычитания через последовательно соединенные третш электронный ключ и первый регистр и соответственно через четвертый электронный ключ и второй регистр, вторые входы всех четырех электронных клапанов сосдннены с четырьмя выходами блока управления, а пятый его выход соедпнен с однпм входом дополнительного блока умножения, второй вход которого присоединен к выходу первого блока вычитания, выход дополнительного блока умножения подключен к одному из входов второго блока вычитания, а BTOpoii его выход соединен с одним из входов первого блока умножения.

0

Блок- схем а п р е дл а г а с- м о fo ражена на чертеже.

Устройство состоит из измерктсля i ф:1зьс цифровой фильтрацией, содержащемс пслс совой фильтр 2, пресбразопатель 3 аналог-цифра, элe ;eиты 4, 5 задержки, дспо; ;гте t;: ные эле 1еЕты 6, 7 задержки, блек 8 y:v-:K- ;:e ния, тригоиометричссклй прсч бр:;зс:;ате;м, функций синус, тригоиометр;:чеклй :pso3p:зозатсль 10 фхикпий KccpiEiyc, амилитуд, генератор 12 заюш,ие сууматоры i3, 14, а т: во содержит дст1олн;телы:ыо иг суг маторы 15, 16, ,лслтр01л:ы; клк;-:: 17 19, 20, блок 21 вычисления огиопеикГ;, г:-,:онометричеокий преобразователь 22 Дуикплп арктангенса, регистры 23, :-М, блоки 5, fG вычитания разности, блок 27 уираиления, до полнительный блок 28 умножения.

Устройство работает сл-едуют,;м )зг;л:.

Входной сигнал /(Г|соз с.эг-j ф (О г Ф где фо-подлежащая измерению начальная фаза, пропускают через полосовой ф|ильтр 2 и кодируют с помощью преобразователя 3 аналог- цифра в дискретные момеиты зременн с интервалом Д. Для каждого fe-ro момента кодирования входного сигнала в 1енераторе 12 аргументов формируется зиачение се/гДг + , где со - ожидаемое значетиш частоты сигнала, (/) - ожидаемое значение фазы, обусловленное законом его фазовой модуляции в момеггг /e,if. Управление генератором 12 аргументов производггся от блока 27 управления. Сигнал, формируемый в преобразователе 9, неремножаясь ;i блоке В умножения со значением /е-ой выборки сн -нала , а также со значением амплитуды сигнала (, формнруемой в генераторе 11 амплитуд, образует на выходе блока умножения величину

X, k - N гМ и МЛ sin 1- : М,..

После выдачи значения в иакапливающие сумматоры 13, 15 в блоке о умножения вычисляется велйчииа

2 k N и kM cos -f с;

.

при этом сигнальная функция cos (co/eAt -i-|-ф йД/ } формируется в тригонометрическом преобразователе 10, а временная селекция кода L /eAif и сигнальная функция производится в элементах 4, 5 задержки. Время задержки элемептов 4, 5 определяется д,лительностью операций умножения блока 8 умиожеиия. Зиачение постунает в начаиливающие сумматоры 13 и 14. Моменты окончания накоилепия в сумматорах 13, 14 и 15, 16 различны, и задаются посредством кланачирования входов наканливающнх сумматоров 15 и 16 электронными ключами 17 п 18, управление которыми производится с блока 27 управления.

В накапливающих сумматорах образуются .значения величии

Л, В„ Л„, 8„,

иг I

м

/1,

ч- А k и В., V X.,k.

k-:lЛ -1

Количество выбооок MI и М: определяется интервалом }(олнроваи :я i и длг1тельиостью сигнала, при М, -- соответствует время наконлеиня TI, а М-, -- 7%. С выхода су: 1матороз 15 и 16 значение /-ь и Ло ност нает на б.чон 91 вымнсленпя . г;:е сЬормируВс,

-- ig (pv затем в тригоюмстри99

Значение величины

4,

ср9 через электронный ключ 20 заносится в регистр 24. С за.;ержксй времени, необходимой для вычнсленнп отношения, которая производится Д0д1ол;1нте.ьнь;мн элементами 6 и 7 задержек, нронззодятся аналогичные операции

В,

И результат вытислення ф1 arctg --- заI

носится в регистр 23. Значения величин ф1 и фо он;)еделяются как

. - „ , , Д-Уг

О 7, ГС - го 1-

r;i,e фо - начальная фаза сигнала, AOJ - величина, оннс/.еляемая разностью между ожи,iariiGu н истмнон частотами сигнала. В иерUO;-; блохчс 25 вычиталня про1;зводится вычисление величииы Аф cf,i - ф2. Величина Аф, у;аножаясь н дополн :тельиом блоке 28 умноTI ЛыТ,

жения на, - , ооразует на выходе ,

Ai 2

которая поступает во второй блок 26 вычитат

ння. зелнчнны --- const постуД

наег с блока 2/ управления. Во втором б;()ке 20 вычитания нроизводитАаТ,

и на выходе его

Г1 р е д м е т изобретения

Цифровое устройство для измерения фазы сн1нала, содернсащее измеритель фазы с цифровой фильтрацией, о т л и чающийся тем, -гго, с целью новышелия точности измерений, оно снабже;ио четырьмя электронными ключами, л,вумя донолнительнымн элементами задержки, дзу:,;я доно.апптельными иакапливающими сумматорами, двумя регистрами, двумя блоками вычитаиия, дополнительным блоком умиожения и блоком управления, ири этом оба выхода блока умножения измерителя фазы с ц1-крровой фильтрацией соединены

соотиетственно через нослсдовательио соединенные первый электронный ключ и дополнительный накапливаюиип сумматор с одним из входов блока вычисления отношения измерителя фазы с цифровой фильтрацией и через второй электрониый ключ и второй накапливающий сумматор с вторым его входом и параллельно к тем же входам блока вычисления отношения подключены выходы двух накапливаюш,их сумматоров измерителя фазы с цифровой фильтрацией соответственно через доиолнительные элементы задержки, выход тригонометрического преобразователя функции арктангенса соединен с двумя входами первого блока вычитания через последовательно соединенные третий электронный ключ и первый регистр и соответственно через четвертый электронный ключ и второй регистр, вторые входы всех четырех электронных клапаиов соединены с четырьмя выходами блока управления, а пятый его выход соединен с одним входом дополнительного блока умнол ения, второй вход которого присоединеи к выходу первого блока вычитания, выход дополнительного блока умножения подключен к одному из входов второго блока вычитания, а второй его вход соединен с одним из входов первого блока умножения.