Устройство для измерения фазы радиосигнала Советский патент 1982 года по МПК H04B3/46 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для измерения фазы в устройствах связи.

Известно устройство для измерения фазы радиосигнала, используемое в радиоэлектронной аппаратуре для контроля и измерения фазового сдвига двух радиосигналов 11.

Недостаток устройства - низкое быстродействие,,ф

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения фазы радиосигнала, содержащее генератор накачки и м разрядных ячеек, первая из которых вклю-|5 чает в себя два измерительньтх и два опорных параметрона, два фазовых детектора, два триггера, два ключа и смеситель, а каждая из остальных разрядных ячеек - измерительный и опорный пара- 20 метроны, фазовый детектор, триггер, два ключа и смеситель. Причем в первой разрядной ячейке первый выход генератора накачки однопременно подключен к входу

первого измерительного параметрона и через первый опорный параметрон к первому входу первого фазового детектора, а второй выход генератора накачки - к входу второго измерительного параметрона и через второй опорный параметрон к первому вхоцу второго фазового детектора, при этом прямой и инверсный выходы первого и второго измерительных пара- метронов подсоединены ко входам первого и второго ключей соответственно, причем прямой выход первого измерительного параметрона соединен со вторым входом первого фазового детектора, а инверсный выход второго измерительного параметрона - со вторым входом второго фазового детектора. Выходы первого и второго фазовых детекторов подключены к входам первого и второго тржггеров соответственно, HHBepcHbie выходы которых подсоединены к входам у11равле1гия первого и второго ключей, а выходы ключей соединены с входами смесителя, В каждой из остальньк разрядных ячеек прякюй и инверсный выходы измерительного параметрона подсоединены к первым входам первого и второго ключей соответственно выходы которых подключены к входам фазового смесителя, а выход опорного параметрона соединен с первым входом фазового детектора, ко второму входу которого подключен прямой выход измерительного параметрона. Выход фазового детектора соединен с входом триггера, ий версный выход которого соединен с входр ми управления ключей. В каждой последующей разрядной ячейке вторые входы .первого и второго ключей соединены соответственно с выходами первого и второго ключей предыдущей разрядной ячейки, а входы накачки измерительного и опорного параметронов соединены с выходом смесителя предыдущей разрядной ячейки. Входы измерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены и подключены к входной шине, выходы триг геров соединены с выходными шинами Г 2 Недостатком известного устройства являются малое быстродействие и малая точность. Малое быстродействие связано с задержкой и растягиванием переднего фронта радиоимпульса накачки в каждой разрядной ячейке при формировании этого радиоимпульса с помощью последовательно включенных узкопопосых устройств измерительного параметрона, двух ключей и смесителя, время установления амплитуды и фазы в котором достигает 50 -10 периодов частоты накачки. Поскольку вре мя измерения фазы в устройстве опреде- ляется временем установления стационарной амплитуды и фазы колебаний в параметронах и смесителях всех разрядных ячеек, то при количестве разрядов равном например пяти, время одного измерения составит порядка 5ОО периодов частоты накачки. Точность известного устройства определяется точностью формирования фазы заполнения радиоимпульса накачки в каждой разрядной ячейке, которая определяется точностью и стабильностью настройки измерительного параметрона, кл чой и смесителя. По этой причине точность ограничена количеством разрядов 5-6. Цель изобретения - повышение быстро действия и точности измерения фазы ради сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения фазы радиосигнала, содержащем источник опорного напряжения накачки и п разрядных ячеек, в первой из которыЗс входы накачки первого измерительного и первого опорного napaMetpOHOB подключены к первому выходу источника опорного напряжен;Ия накачки, а их выходы - к соответствующим входам первого фазового детектора, входы накачки второго измерительного и второго опорного параметронов подключены к второму выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы - к соответствующим входам второго фазового детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены к входам первого и второго триггеров соответственно, первые выходы которых подключены к выходным разрядным щинам, причем в каждой из остальных разрядных ячеек входы накачки измерительного и опорного параметронов объединены, их выходы подсоединенъ к соответствующим входам фазового детектора, выход фазо вого детектора соединен с входом триггера, первый выход которого подключен к своей выходной разрядной шине, а второй - к входу управления ключа, при этом в каждой последующей разрядной ячейке первый вход ключа соединен с выходом ключа предыдущей разрядной ячейки, а входы измерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены и попключены к входной шине измеряемого сигнала, в первую разрядную ячейку введен полусумматор, а в каждую из остальных разрядных ячеек введено по одной линии задержки. В первой разрядной ячейке вторые выходы первого и второго триггеров подключены к соответствую.щим входам полусумматора, а его выход соединен с входом управления ключа, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам источника опорного напряжения накачки соответственно. В каждой из остальных разрядных ячеек выход линии задержки подсоединен к объединенным входам накачки измерктельнсхо и опорного параметронов и второму входу ключа своей разрядной ячейки, а вход линии задержки - к выходу ключа предыдущей разрядной ячейки. Причем в каждой 1-й разрядной ячейке ( i 2, 3,..., п ) фазовый сдвиг сигнала, давае 1ый линией задержки, равен 4f.. На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства. Устройство для измерения фазы радиосигнала включает в себя источник 1 опорного напряжения накачки и п разрядных ячеек. Первая разрядная ячейка содержит 507650 первый 2 и второй 3 измерительные параметроны, первый 4 и второй 5 опорные параметроны, первый 6 и второй 7 фазовые детекторы, первый 8 и второй 9 триггеры, полусумматор 1О и ключ 11. Раз- 5 рядные ячейки, начиная со второй и до п -и, построены идентично и каждая из них (например вторая ячейка) содержит линию 127 задержки измерительный 13-1 и опорный 14-1 параметроны, фазо-О вый детектор 15-1, триггер 16-1, и ключ 17-1, Входами устройства являются входная шина 18 измеряемого сигнала и вход 19 опорного сигнала частоты субгармоники, а выходами - выходные разрядные шиныивь,ч.1-ивыч.Г1Устройство работает следующим образом. Из теории параметрических генераторов известно, что фазовая плоскость параметрона делится сепаратрисой на две области притяжения, соответствующие двум + 18О° стазначениям фаз и - ционарных колебаний субгармоники ( фаза напряжешяя накачки). В соответстВИИ с этим приншш работы каждого:разряда преобразователя заключается в оп- ределении полуплоскости, которой принадлежит вектор измеряемого сигнала, выработке выходного кода признака этой полуплоскости и формирование напряжения накачки для следующего разряда с такой фазой, чтобы сепаратриса измерительного параметрона последующего разряда делила сектор фазовой плоскости, определенный в данном и предыдущих разрядах, попрлам При подаче на вход 19 радиоимпульсов опорного сигнала известной тактовой частотой и синфазным заполнением на выходах источника 1 опорного напряжения накачки появляются радиоимпульсы накач.ки с удвоенной частотой заполнения и фазами заполнения, отличающимися на 180 Эти радиоимпульсы с одного из выходов источника 1 опорного напряжения .накачки подаются на входы накачки измеритель ного 2 и опорного 4 параметронов, причем опорный параметрон всегда возбуждается с одной и той же фазой колебаний субгарМОНИКИ, жестко связанной с фазой радио- импульсов накачки. Фаза субгармоннки измерительного параметрона 2 или - + 180° определяется фазой измеряемом сигнала, т.е. положением вектора измеряемого сигнала на фазовой плоскости измерительного параметрона 2. Измеряемый сигнал подается на измерительные параметроны пс;ех разрядных ячеек парюл- 56 лельно. Фазовый детектор 6 осуществляет сравнение фаз колебаний субгармокики. опорного 4 и измерительного 2 параметро нов, а триггер 8 формирует выходной сигнал первого разряда Ug, ,. Поскольку на параметроны 3 и 5 (второй разряд) подается противофазное напряжение накачки с другого выхода удвоителя частоты/ то и сепаратриса на фазовой плоскости этих параметронов оказывается повернутой по отношению к сепаратрисе параметронов 2 и 4 «а угол 90°. Таким образом, первый и второй разряды устройства дают возможность определять положение вектора измеряемого сигнала с точностью до квадранта, каждому из которых со-. ответствует определенный код на выходных шинах Ugf,,.,, Выходные сигналы первого Ug,.-i второго UBt(.2 разрядов подаются на входы полусумматора 1О, который вырабатывает сигнал управления ключом 11, Напряжение накачки с фазой О или 18О (в зависимости от фазы измеряемого сигнала) поступает на вход линии 12-1 задержки, дающей фазовый сдвиг 90°. Фаза напряжения накачки на входах накачки параметронов 13-1 и 14-1 третьего разряда равна 9О° или 270° и сепаратриса этих параметронов оказывается повернутой на угол 45 или 135°. Фазовый детектор 15-1 осуществляет сравнение фаз колебаний субгармо- НИКИ параметронов 14-1 и 13-1, а триггер 16-1 вырабатывает выходной сигнал третьего разряда и сигнал управления ключом 17-1. Таким образом первый, второй и третий разряды дают возможность определить положение вектора измеряемого сигнала с точностью до октанта, , каждому из которых соответствует определенный код на выходных разрядных шинах Ug ,y.i . з - В зависимости от сигнала управления на выходе ключа 17-1 возможно появление напряжения накачки с одной из фаз О, 90°, 13О, 27О°. Остальные разряды устройства для измерения фазы радиосигнала работают аналогично, Использование новых элементов полусумматора в первой разрядной ячейке и линий задержки, дающих определенный фазовый сдвиг сигнала, в каждой последующей разрядной ячейке отличает предлагаемое устройство для измерения фазы радиосигнала от известного по быстродействию и точности. Поскольку фор шрованне радиоимпульса накачки в каждой разрядной ячейке, начттая со вто7 76рой, осуществляется с помощью только линии задержки И одного ключа, то этим обеспечивается получение с меньшей задержкой, составляющей примерно 8-10 периодов частоты накачки, переднего фрон та этого радиоимпульса, а следовательно, и увеличение на порядок быстродействия устройства. При этом обеспечивается также и большая точность получения и большая стабильность (во времени и при воздействии внешних факторов) фазы заполнения радиоимпульсов накачки, что позволяет увеличить колич1ество разрядов до 8-10. Достигаемое упрощение констру ции устройства облегчает также реализашло его в интегральном- исполнении в диа пазоне СВЧ. Формула изобретения 1. Устройство для измерения фазы радиосигнала, содержащее источник опорного напряжения накачки и п разрядных ячеек, в первой из которых входы накачки первого измерительного и первого опор ного параметронов подключены к первому выходу источника опорного напряжения накачки, аих выходы - к соответствующим входам первого фазового детектора, входы накачки второго измерительного и второго опорного параметронов подключены к второму выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы - к соответствующим входам второго фазового детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены к входам первого и второго триггеров соответ ственно, первые выходы которых подключ ны к выходным разрядным шинам, причем ,в каждой из остальных разрядных ячеек входы накачки измерительного и опорного параметронов объединены, их выходы подсоединены к соответствующим входам фазового детектора, выход фазового дотектора соединен с входом триггера, первый выход которого подключен к своей выходной разрядной шине, а второй - к входу управления ключа, при этом в каждой последующей разрядной ячейке первый вход ключа соединен с выходом ключа предыдущей разрядной ячейки, а входы из.мерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены и подключены к входной шине измеряемого сигнала, отличающееся тем, что, с целью повьппения быстродействия и точности, в первую разрядную ячейку введен полусумматор, причем вторые выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам полусумматора, а его выход соединен с входом управления ключа, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам источника опорного напряжения накачки соответственно, при этом в каждую из остальных разрядных ячеек введено по одной линии задержки, причем выход линии задержки подсоединен к объеггинен- ным входам накачки измерительного и опорного параметронов и второму входу ключа своей разрядной ячейки, а вход линии задержки - к выходу ключа предыдущей разрядной ячейки. 2. Устройство для измерения фазы радиосигнала по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что в каждой i -ой разрядной ячейке ( 1 2, 3, ..., п ) фазовый сдвиг сигнала, даваемый линией задержки, равен г Р ° . . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское сБВдетельство. СССР № 438940, кл. G, 01 R 25/00, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2847744, 19.11.79.