Устройство для измерения разности фаз двух сигналов Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано, н частности, в радионавигации для измерен,ия направления.

Известно устройство для измерения разности фаз двух сигналов, содержащее два высокочастотных канала, каждый из которых состоит из антенны, усилителя высокой частоты, смесителя, и общие сумматор, усилитель промежуточной частоты, детектор биений и фазовый усилитель 1.

В этом устройстве разность фаз преобразованных входных сигналов сравнивается с опорным сигналом, представляющим разность частот гетеродинных сигналов.

В результате на выходе фазового детектора выделяется сигнал рассогласования, представляющий разность фаз принимаемых двумя антеннами сигналов.

Недостатком такого устройства является низкая помехоустойчивость, обусловленная тем, что в нем полоса усилителя промежуточной частоты определяется диапазоном изменения допплеровской частоты входного сигнала.

Более соверщенно - устройство измерения азимута, содержащее последовательно включенные первую антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель и линейный сумматор, к второму входу которого подсоединена цепь последовательно включенных второй антенны, второго усилителя высокой частоты, второго и третьего смесителей, а к выходу линейного сумматора через усилитель промежуточной частоты подключен первый фильтр, блок опорных частот, через блок фазовой автоподстройки разности частот связанный с измерителем фазы и через блок фазовой

10 автоподстройки частоты несущей подсоединенный к вторым входам первого и второго смесителей и второй фильтр 2.

Это позволяет уменьшить полосу пропускания до входа детектора за счет компенсации допплеровского смещения частоты входного сигнала.

В этом устройстве величина разности частот входных сигналов в тракте УПЧ должна превышать максимальное значение

20 разности допплеровских частот входного сигнала, принимаемого на разнесенные антенны. Следовательно полоса пропускания широкопОоЮсного фильтра на входе детектора должна быть больше удвоенной

25 разности допплеровских частот, т. е.

5,(со...-(0д,).

Это не позволяет реализовать минимально 30 допустимую полосу пропускания следящего

измерителя и не обеспечивает максимально возможную помехоустойчивость ycTpofiства.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости измерения разности фаз двух сигналов.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные первую антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель .I линейный сумматор, к второму входу которого подсоединена цепь последовательно включенных второй антенны, второго усилителя высокой частоты, второго и третьего смесителей, а к выходу линейного сумматора через усилитель промежуточной частоты подключен первый фильтр, блок опорных частот, через блок фазовой автоподстройки разности частот связанный с измерителем фазы и через блок фазовой автоподстройки частоты несущей подсоединенный к вторым входам первого и второго смесителей, и второй фильтр, выход которого связан с вторым входом блока фазовой автоподстройки частоты несущей, введен четвертый смеситель, входы которого подключены к фильтрам, а выход соединен с блоком фазовой автоподстройки разности частот, выход которого связан с вторым входом третьего смесителя, при этом вход второго фильтра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные первую и вторую антенны /, 2, усилнтели 3, 4 высокой частоты, смесители 5-8 и линейный сумматор 9, усилитель 10 промежуточной частоты, фильтры //, 12, блок 13 опорных частот, блок 14 фазовой автоподстройки разности частот, измеритель 15 фазы, блок 16 фазовой автоподстройки частоты несущей.

Блок 16 может быть выполнен в виде последовательно включенных фазового детектора 17, фильтра-экстраполятора 18 и перестраиваемого генератора 19, а блок 14 - в виде последовательно включенных фазового детектО)ра 20, фильтра-экстраполятора 21 и фазовращателя 22.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал, принятый антенной 1, усиливается усилителем 3, преобразуется по частоте в смесителе 5, усиливается усилителем 10, выделяется узкополосным фильтром J2 и поступает на вход блока 16 и параллельно на вход смесителя 8. При этом выходной сигнал блока 16 поступает на гетерод/инные входы смесителей 5 и 6, обеспечивая компенсацию допплеровского сдвига частоты сигнала, принятого антенной /. Таким образом, частота сигнала на выходе фильтра 12 равна частоте «о блока 13, которая поступает на опорный вход блока 16.

Сигнал, принятый антенной 2, после усиления в усилителе 4 и П(реобразован1ия в смесителях 5 и 7 и усиления в -усилителе 10 выделяется фильтром 11 и поступает на другой вход смесителя 8. Сигнал разностной частоты с выхода смесителя 8 поступает на вход блока 14, на опорный вход которого поступает сигнал с частотой QO блока 13. Сигнал рассогласования с выхода фазового детектора 20 блока 14, пропорциональный разности допплеровских частот сигналов, принятых антеннами 1 и 2, управляет фазовращателем 22 блока 14 так, что его выходной сигнал, поступающий на смеситель 7, имеет вид

./1-со.//)|. dt

В результате на выходе смесителя 7 происходит компенсация разностного допплеровского сдвига, а частота сигнала на выходе фильтра // постоянна и равна соо + Йо. Текущая оценка разностного допплеровского сдвига, характеризующая направление на источник излучения, с выхода управляемого фазовращателя 22 блока 14, поступает в измеритель 15 фазы.

В -предлагаемом устройстве минимально доп)стимая полоса фильтра 11 также как и фильтра 12 будет определяться только собственной нестабильностью частоты настройк|и фильтра относительно опорной частоты (Оо.

Например, если считать, что стабильность настройки кварцевого фильтра равна бЬ, 3 10 а опорная частота МГц, то минимально допустимая полоса фильтра будет равна

./о 60 Гц

Если учесть, что для радиоинтерферометров, используемых, например, в спутниковых навигационных системах, величина разности допплеровских частот сигналов, принимаемых разнесенными антенными, составляет сотни герц, то очевидно, что устройство позволяет минимум на порядок увеличить помехоустойчивость измерительного канала.

Формула изобретения

Устройство для измерения разности фаз двух сигналов, содержащее последовательно соединенные первую антенну, первый усилитель высокой частоты, первый смеситель и линейный сумматор, к второму входу которого подсоединена цепь последовательно включенных второй антенны, второго усилителя высокой частоты, второго и третьего смесителей, а к выходу линейного сумматора через усилитель промежуточной

частоты подключен первый фильтр, блок

опорных частот, через блок фазовой автоподстройки разност:и частот, связапный с измерителем фазы и через блок фазовой автоподстройки частоты несущей подсоединенный к вторым входам первого и второго смесителей, и второй фильтр, выход которого связан с вторым входом блока фазовой автонодстройки частоты несущей, отличающееся тем, что, с целью повыщения помехоустойчивости, в него введен четвертый смеситель, входы которого подключены к фильтрам, а выход соединен с блоком фазовой автоподстройки разности частот, выход которого связан с вторым входом третьего смесителя, при этом вход второго фильтра соединен с выходом усилителя промежуточной частоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Основы радиоуправления. Под ред. Цейцеля В. А. и др. «Сов. радио, 1973,

с. 166.

2.Патент США Л 3680124, кл. 343/113, 25.07.1972.