Способ измерения фазовых сдвиговРАдиОСигНАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R25/00 

(54) СПОСОК ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВЫХ СДВИГОВ РАДИОСИГНАЛОВ

Изобретение относится к фазометрии и может применяться при измерении сдвига фаз одиночных коротких радиоимпульсов,а также непрерывных сигналов при малом времени обращени к ним. Известен способ измерения сдвига фаз сигналов,предусматривающий перенос сдвига Лаз на фиксированную частоту вспомогательных колебаний с помощью преобразователя частоты Cl Недостатком известного способа является достаточно большое время обращения к входным сигналам,которое не может быть меньше времени измере ния сдвига фаз вспомогательных коле баний. Известен также способ измерения фазовых СДВИГОВ,.в котором исследуемые сигналы стробируют,в результате чего выделяют m мгновенных.значений (выборок ) каждого сигнала,равномерно распределенных внутри одного периода Т ,и запоминают эти выборки. По окончании запоминания последней т-ой выборки производят циклическое синхронное считывание выборок сигналов, в результате чего формируются вспомогательные колебания фиксирован ной частоты,фазовый сдвиг которых измеряют 2J . Недостатком известного.способа является значительная погрешность измерения сдвига фаз низкочастотных сигналов,обусловленная уменьшением значений выборок сигналов к моменту считывания за счет разряда конденсаторов памяти. Цель изобретения - повышение точности. Указанная цель достигается тем, что в способе измерения фазовых сдвигов радиосигналов путем запоминания выборок сравниваемых сигналов,равномерно распределенных внутри одного периода циклического считывания 1-ой, 2-ой,...,т-ой выборок,формируя вспомогательные колебания,число выборок увеличивают на 0,25 m при пропорциональном увеличении времени обращения, после запоминания 1,25 т-ой выборки производят формирование дополнительных колебаний путем считывания выборок с номерами О,25.т,О,25 m + 1/, 1,25 m и суммирует результаты измерения сдвига фаз вспомогательных колебаний и дополнительных всполюгательных колебаний. На фиг.1 изображена временная диа грамма, поя сияющая способ измерения; на фиг.2 - устройство,реализующее способ. vcxpoftcTBO содержит первый и вто рой идентичные каналы 1 и 2,к выходам которых подключен фазоизмеритель кый блок 3,измеряющий мгновенные зна чения сдвига фаз,а также разомкнутый регистр 4,соединенный с управляемым генератором З.кольдевой регистр 6 сдвига,соединенный входом с генератором 7 фиксированной частоты . Каждый из каналов содержит 1,25 го звеньев 8 {т - целое число кратное числу 4) и фильтр 9 нижних частот. Каждое звено образовано запоминающим элементом 10,вхад и выход которого через первый и второй ключи 11 и 12 подсоединены к входу канала и входу ФНЧ соответственно. Управляющие входах ключей 11 и 12 каждого звена подключены к соответствующим выходам регистра 4 или б. Работа фазометра осуществляется под действием управля ющих сигналов блока 13 управления. . Сущность способа рассматривается на примере одного из исследуемых сиг налов - опорйогр (см,фиг.1),начальна Фаза которого равна нулю. В моменты времени .t ft,. . , осуществляют дискретизацию (стробирование) сигнала в 1,25 m точках,т.е. его представ ление в виде 1,25 m выборок,соответствующих указанным моментам времени Выборки U(t) ... (t2.) , Ug(tg) , . , . U.g (t p) запоминают в элементах памяти. Во сстановлени9 сигнала осущест зляют .3 течение .цвух тактов,.непосред ственно следующих за моментами tg и соответственно.В первом такте восстановление сигнала осуществляют путем сч.нтывания выборок с номерами 1,2 „„,8, В результате разряда конденсаторов памяти значения.; считываемых Еыборбк IJ(tg). J-2(tQ), и (t за исключением ЕОСЬМОЙ в момент считывания tfменьше соответствующих на- чальных значений U., (t), U ,( ,г-, U.{t...) .. При восстановлении сигнала по кскажениым выборкам возникает по решность,которая обозначена через д Восстановлен:-; сигнала во втором такте осуществляют путем счяты.вания выборок с номерами 3,4,..„,10. В этом случае начальная фаза сигнала опреде.пяется моментом t и оавна ia %-, .ts-t-,) б° V -1-tr (после подстановкр; сиgy 2J7-j- , , to -i и t, --1, Погрешности А и д (соответствующие фазам Ч и сигн.ала,близки по величине и противоположны по знаку ,т .е. й .„ Дискретизация и восстановление измеряемого исследуемого сигнала осуществляется синхронно и аналогич ным образом. Например,если сдвиг фа измеряемого сигнала по отношению к опорному равен Ч ,то значения фазы игнала в моменты t и t соответственно равны + и Значениям 4 и V,. соответствуют огрешности их передачи,которые обоз-начены 4/ Причем для погрешностей д.. а.а же,как и для опорного сигнала справедливо приближенное равенство, т.е. Л,, cjj-dji. После восстановления обоих исследуемых сигналов в каждом такте производят измерение их сдвига фаз. Результаты измерения сдвигов фаз в первом и вогором тактах соответственно равны %( l(bl2) либо с учетом знаков д , д,;, V,(fM2ib. « V(-)ti Согласно способу искомое значение сдвига фаз сигналов получают в результате усреднения результатов промежуточных измерений, т.е. Ф - -/р (ai-uii)-() 2 Z Проведенные в соответствии с приведенными расчеты погрешностей измерения для наихудшего случая (f/C 3, т 10) подтвердили эффективность способа: по сравнению с известным способом он позволяет не менее,чем в 10 раз повысить точность измерения сдвига фаз. Дальнейшее уменьшение погрешности измерения сдвига фаз сигналов,период следования которых соизмерим с постоянной запоминания пользуемого элемента па.мяти,возможно путем увеличения числа тактов измерения. Например, в рассмотренном случае при m .8,кроме;описанных двух тактов, возможен еще один такт измерения. Восстановление обоих сигналов в этом такте-должно осуществляться путем считывания выборок с но1 ерами 2,3,,..,9 в момент времени tд. При этом искомое значение сдвига фаз исследуемых сигналов определяется; как среднее арифметическое результатов измерения в 3-х тактах. Таким образом, способ измерения сдвига фаз позволяет при увёлйчёьГйй времени обращения на 25 % значительно (более,чем в 10 раз) увеличить точность измерения. Устройство работает с.г.-«-.дующим образом. Под дейсгзием первого управляющего сигнала,поступающего на регистр 4, на выходах последнего последовательно во времени через интервал At возникают короткие ймпульсьа. Под действием импульсов,открывающих ключ 11,в элементах памяти 10 каждого из каналов 1 и 2 запоминаются выборки входного сигнала,равномерно распределенные внутри интервала времени, равного 1,25 Т. Восстановление входных сигналов осуществляют синхронно в два тактаs В течение первого такта в восстановлении участвуют звенья 8- 8,а в течение второго - звенья с 8. Восстановление каждого сигнала осуществляют путем считывания (периодического подключения выхода каждого запоминающего элемента 10 через ключ 12 ко входу фильтра 9) выборок. Считывание производят под действием выходных сигналов регистра 6. Управление работой регистра б осуществляется таким образом,что в течение первого такта сигналы присутствуют на первых m (4-х) выходах,а в течение второго такта - на последних m выходах. Управляются регистры 4 и 6 с блока 13 управления. На регистры 4 и б поступают сигналы заданной частоты от генераторов 5 и 7. В результате считывания в течение каждого такта на выходах каналов I и 2 формируются восстановленные сигналы, сдвиг фаз которых измеряют с помошью блока 3. В результате измерения фазовых сдвигов погрешность измерения существенно уменьшится. Формула изобретения Способ измерения фазовьсс сдвигов радиосигналов путем запоминания выборок сравниваемых сигналов,равномерно распределенных внутри одного периода циклического считывания 1-ой,2-ой,..., т-рй выборок,формируя вспомогательные колебания, отличающий ся тем,что,с целью повышения точности,число выборок увеличивают на 0,25 m при пропорциональном увеличении времени обращения,после запоминания 1,25 т-ой выборки производят формирование дополнительных вспомогательных колебаний путем считывания выборок с номерами 0,25 т, 0,25 m + ,...,,25 m и суммируют результаты измерения сдвига фаз вспо могательных колебаний и дополнительных, вспомогательных колебаний. Источники информгщии, принятые во внимание при экспертизе 1.Бова М.Г.,Гойтевський В.О.,Маевський С.М.,Молебний С.м. Вим1рювання р1зниц1 фаз у радюелектронш Ки1В, Нища школа, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР 394730, кл. G 01 R 25/00, 1976.