Устройство для измерения фазового набега по радиосигналам Советский патент 1980 года по МПК G01R25/00 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для фазовых измерений и сличения частот на приемных пунктах службы времени, проверяемых по сигналам времени сверхдлинноволнового и длинноволнового диапазонов.

Известно устройство для долговременного сличения частот генераторов по радиоканалу, содержащее радиоприемник супергетеродинного типа,опорный генератор с хранителем фазы (времени), схему сравнения фаз и регистратор (самописец). Такие устройства позволяют осуществлять сличение частот опорных генераторов по радиосигналам путем хранения фазы сигнала опорного генератора и определения величины изменения разности фаз опорного и принимаемого сигналов за интервал времени I .

Однако это устройство обеспечивает сличение частот только при непрерывном режиме работы, так как фаза гетеродинного сигнала и соответственно задержки в радиоприемнике от включения к включению является случайной величиной.

Известно также устройство, содер .жаиее последовательно соединенные

опорный генератор, хранитель фазы, блок пилот-сигнала, радиоприемник супергетеродинного типа, компенсационный цифровой фазометр, блок управления, преобразователь число-код, генератор заданного количества импульсов и цифровойиндикатор, а также корректор фазового отсчета 2Д.

С помсндью этого устройства осу10щестйляется автоматическая компенсация задержки приемно-усилительного тракта путем запоминания калибровочного отсчета и последующего автоматического вычитания его из фазового отсчета по радиосигналу, что

15 приводит к повышению надежности сличения частот.

Однако такое устройство ограничено в точности сличения частот, которая определяется точностью отдельных фазовых измерений, точность фазового измерения зависит от времени отработки цифровым компенсационным 25 фазометром рассогласования между фазами опорного и принимаемого сигналов и от соотношения сигнал/шум.Величина рассогласования зависит от стабильности сличаемых генераторов, 30 а также является случайной величиной вследствие случайного характера фазы гетеродина радиоприемника при его каждом включении, поэтому положение импульсной последовательности компенсационного фазометра после ее совмещения по фазе с пилот-сигналом случайно по отношению к фазе принимаемого эталонного сигнала. При этом даже при незначительном изменении фазы эталонного сигнала за интервал сличения (когда частоты опорных генераторов весьма близки друг к друГУ) компенсационный фазометр должен отрабатывать значительное рассогласование вплоть до максимального fl80. Поэтому для достижения заданной точности измерения при работе по сигнсшу в шумах отработка рассогласования потребует значительного времени, которое может оказаться существенно больше времени передачи эталонного сигнала, что приведет к получению результата с пониженной точностью. Если же ограничения на продолжительность передачи эталонного сигнала нет, то на фиксированном интервале времени точность сличения также снижается за счет уменьшения числа измерений по сравнению с максимально достижимым и соответствующего уменьшения точности усредненной поправки на частоту.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Для достижения поставленной цели в устройстве, содержащем последовательно соединенные опорный генератор, хранитель фазы, стабилизированный приемник, фазометр,и блок управления,выход которого является выходом устройства и который связан по второму входу со вторым выходом хранителя фазы, второй выход хранителя фазы подключен ко вто рому входу фазометра через введенный узел восстановления фазы, связанный по второму и третьему входам со вторым и третьим выходами блока управления соответственно, при этом четвер тый вход узла восстановления фазы является входом устройства, кроме тог узел восстановления фазы содержит последовательно соединенные блок прог.нозирования фазового отсчета, первый вход которого является входом устройства, а второй - третьим входом узла в целом, сумматор, второй вход которого является вторым входом узла, и элемент управления-задержки,второй вход которого является первым входом узла восстановления фазы, а выход, соответственно, выходом его.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства.

Предлагаемое устройство содержит опорный генератор 1, подключенный к хранителю фазы 2, выходы которого соединены с входами стабилизированного приемника 3 и элемента управляемой задержки 4, входящего в соетав блока вг сстановления фазы 5, содержащего также сумматор б и блок прогнозирования фазового отсчета 7. Устройство содержит также фазометр 8 и блок управления 9.

Работа устройства для измерения фазового набега по радиосигналам осуществляется следующим образом.

Перед началом сеанса приема эталонного радиосигнала производится калибровка (определение задержки) приемоизмерительного тракта, во вре которой из импульсной последовательности хранителя фазы 2 формируются импульсы пилот-сигнала, спектр которых содержит гармонику, равную частоте эталонного сигнала, на которую настроен приемник 3, с выхода которого калибровочный сигнал поступает на сигнальный вход фазометра 8. С его помощью производится отработка россогласования опорной последоватености фазометра 8, формируемой из сигналов хранителя фазы 2 и калибровочного сигнала, которая приводит к совмещению их по фазе. При этом с помощью блока управления 9 формируется пакет импульсов, число которых соответствует величине j/, задержки приемно-измерительного тракт После этого со входа приемника 3 снимается калибровочный сигнал и подается принимаемый эталонный радиосигнал, который поступает с выхода приемника 3 на сигнальный вход фазометра 8. С помощью последнего производится отработка рассогласования и совмещение по фазе опорной последовательности и сигнала на выходе .приемника 3. При этом в блоке управления 9 формируется пакет импульсов, длительность которого, а следовательно- и количество импульсов в нем, соответствует фазовому отсчету

На втором выходе блока управления 9 формируются импульсы, количество которых равно разности фаз сигналов хранителя фазы 2 и эталонного сигнала на входе приемника 3

(и).

Пакет импульсов, соответствующий этой величине, поступает на блок 7 для запоминания.

Во время следующего сеанса прием радиосигналов той же радиостанции, например через сутки, вновь производится калибровка приемно-измерительного тракта аналогичным образом, указанным выше. При этом пакет импульсов, соответствующий калибровочному отсчету U)j , со второго выхода блока управления поступает также на вход сумматора 6 узла восстановлени фазы 5. С помощью сумматора 6 производится суммирование количества импульсов , запомненного в блоке 7, и Количества импульсов, соответствующего фазе Р эталонного сигнала в предыдущем измерении; а также преобразование полученной суммы в параллельный код, который управляет величиной задержки в элементе управляемой задержки 4. Таким образом, опорная последовательность фазометра 8, сформированная из сигналов хранителя фазы 2, задержана с помощь узла восстановления фазы 5 относительно сигналов хранителя 2 на величину ьосст. ( Тогда временное рассогласование опорной последовател ности фазометра 8 и принимаемого радиосигнала на выходе приемника 3 равно только изменению фазы эталонного сигнала,на входе радиоприемников за интервал между сеансами измерений . Если стабильность сличаемых опорных генераторов высока, и за интерва между сеансами изменение фазы эталонного сигнала Ф -Фг незначительно, то незначительно и восстановленное рассогласование последователь ности фазометра В и сигнала. Поэтому на отработку этого рассогласования, которое производится аналогично описанному выше, затрачивается существенно меньшее время, чем при случайном рассогласовании без восстановления. Резерв времени используется фазометром 8 для повЕЛиения точности измерения фазы сигнала в шумах, или же обеспечивает возможность получения заданной точности при ограничении времени передачи эталонного сигнала. Результат измерения и ф, поступает в блок прогнозирования фазового отсчета 7. С его помощью по результатам измерений и к интервалу, Т между двумя измерениями определяется величина приращения фазы лЧ эталонного сигнала за единицу времени и формируется пакет импульсов, количество которых соответствует ожидаемой фазе сигнала Л4T- ii для следующего измерения (величина интервала Т и ожидаемая фаза сигнала могут также вводиться в блок прогнозирования фазового отсчета 7 извне). Сформированный пакет импульсов суммируется с пакетом импульсов, соответствующих калибровочному отсчету , в процессе следующего сеанса измерений, и перед прие мом эталонного сигнала опорная после довательность фазометра 8 и фаза си нала на выходе приемника 3 будут совмещены с точностью до прогноза ожидаемой фаэы. При этом уход фазы эталонного сигнала за интервал между сеансами может быть значительным. Так как на обработку рассогласования по фазе опорной последовательности фазометра 8 с заданной точностью и радиосигнала потребуется незначительное время, то резерв времени позволит фазометру 8 повысить точность измерения фазы и сличения частот генераторов. Предварительные расчеты и испытания предлагаемого устройства для долговременного сличения частот высокостабильных генераторов по радиосигналам показали, что при соотношении сигнал/шум 0,1 в полосе 2Af 1 кГц на входе приемника и заданном времени передачи эталонного сигнала погрешность измерения уменьшается в 1,5 раза. Формула изобретения 1.Устройство для измерения фазового набега по радиосигналам, содержащее последовательно соединенные опорный генератор, хранитель фазы, стабилизированный приемник, фазометр и блок управления, выход которого является выходом устройства и который связан по второму входу со вторым выходом хранителя фазы, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, второй выход хранителя фазы подключен ко второму входу фазометра через введенный узел восстановления фазы,связанный по второму и третьему входам со вторым и третьим выходами блока управления соответственно, при этом четвертый вход узла восстановления фазы является входом устройства. 2.Устройство для измерения фазового набега по радиосигналам по П.1, отличающееся тем, что узел восстановления фаэы содержит последовательно соединенные блок прогнозирования фазового отсчета, первый вход которого является входом устройства, второй - третьим входом узла в целом, сумматор, второй вход которого является вторым входом узла, и элемент управления-задержки, второй вход которого является первым входом узла восстановления фазы, а выход, соответственно, выходом его. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 482693, кл. G 01 R 23/10, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 467289, кЛ. G 01 R 23/02, 1974.