Устройство для анализа спектра фазовых флуктуаций

Устройство для анализа спектра фазовых флуктуаций

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА СПЕКТРА ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИИ , содержащее последовательно соединенные айализатор , блок установки частоты,/пропорционсшьно-интегрируквдий фильтр, управляемый генератор и фазовый детектор , а также соединенный с выходом анализатора блок установки усиления, выход которого и вход анализатора соединены с соответствующими входами , пропорциональногинтегрируюадего фильтра , о т л ичающееся тем, что. с целью повышения чувствительности и разрешающей способности, в него введены подключенные к выходу управляемого генератора последовательно соединенные синхронный детектор, пер вый пороговый детектор, декодер, ука эатель фазовых переходов, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и сумматор, выходом соеди ненный с входом анализатора, а также второй ПОРОГОВЫЙ детектор, инвертор и переключатель, входы которых соединены с выходом фазового детектора, второй вход переключателя связан с выходом инвертора, вход фазового детектора подключен к входу синхронного детектора, управляющий вход переS ключателя соединен, с первым .выходом первого порогового детектора, выход связан с другим входом сумматора, а выходы второго порогового детектора подключены к в.торым входам декодера.

„„SU„„1D41948

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН, SI5II С 01 R 23 16,/

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . ,1, „1

Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3422002/18-21 (22) 16.04.82 (46) 15 09.83. Вюл. 9 34 (72) В.Н.Абросимов и В.Н.ЛУкин (53) 621.317.761(088.8) (56) 1. Патент CIA 9 3649909, кл. G Ol R 23/16, 1972.

2. Авторское свидетельство С CP

9 813310, кл. G 01 R 23/16, 19 1.

I (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА CIIEKTPA ФАЗОВЫХ ФЛУКТУАЦИЙ, содержащее последовательно соединенные анализатор, блок установки частоты, пропорционально-интегрирующий фильтр, управляемый генератор и фазовый детек-. тор, а также соединенный с выходом анализатора блок установки усиления, выход которого и вход анализатора соединены с соответствующими входами пропорционально".интегрирующего фильтра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности, в него введены подключенные к выходу управляемого генератора последовательно соединенные синхронный детектор, первый пороговый детектор, декодер, указатель фазовых переходов, реверсивный счетчик, цифро-аналоговый преобразователь и сумматор, выходом соеди.ненный с входом анализатора, а также второй пороговый детектор, инвертор .и переключатель, входы которых соединены с выходом фазового детектора, второй вход переключателя связан с выходом.инвертора, вход фазового детектора подключен к входу синхронного детектора, управляющий вход ере- щ

-ключателя соединен. с первым .выходом первого порогового детектора, выход связан с другим входом сумматора, а выходы второго порогового детектора С подключены к вторым входам декодера.

%Ю

М яь

1041948

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радионавигации и радиосвязи.

Известно устройство для анализа спектра, содержащее соединенные в кольцо пропорционально-интегрирую- 5 щий фильтр, управляемый генератор и фазовый детектор, к другому входу которого подключен источник исследуемого сигнала, а к другому выходу подсоединен анализатор спектра (1). 19

Основной недостаток такого устройства заключается в малых чувствительности и разрешающей способности, Наиболее близкое к предлагаемому устройство содержит фазовый детектор,>5 выход которого соединен с входом анализатора и одновременно с одним иэ своих входов через последовательно соединенные пропорционально-интегрирующий фильтр и управляемый генера" тор, а также блок установки частоты и блок установки усиления, входы которых объединены и подключены к вхо1 ду анализатора, а выходы соединены с управляющими входами .пропорционально-интегрирующего фильтра (2), В известном устройстве при слежении эа фазой в линейном режиме в кольце за счет соответствующего управляемого выбора его параметров создается режим,слабозатухающих собственных колебаний. Любая составляющая спектра относительно несущей с исследуемой частотой расстройкой, совпадающей с частотой собственных колебаний кольца; поступая с фазового детектора на анализатор спектра, будет значительно увеличена и отселектирована при малом демпфировании кольца.

Однако устройство имеет недостаточную чувствительность и разрешающую 4Q способность из-эа ограниченной линейности кольца слежения за фазой.

Целью изобретения является повышение чувствительности и разрешающей способности устройства. 45

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные анализатор, блок установки частоты, пропорциональноинтегрирующий фильтР управляемый генератор и фазовый детектор, а также соединенный с выходом анализатора блок установки усиления, выход которого и вход. анализатора соединены с соответствующими входами пропорционально-интегрирующего фильтра, введе-55 ны подключенные к выходу управляемоГо генератора последовательно соединенные синхроиный детектор, первый пороГовый детектор, декодер, указатель фазовых переходов, реверсивный 60 счетчик, цифроаналоговый преобразователь и сумматор, выходом соединенный с входом анализатора, а также второй пороговый детектор, инвертор и переключатель, входы которых соеди-g5 иены с выходом фазового детектора„ второй вход переключателя связан с выходом инвертора, вход фазового детектора подключен к входу синхронщэго детектора, управляющий вход переключателя соединен с первым выходом первого порогового детектора, выход связан с другим входом сумматора, а выходы второго порогового детектора подключены к вторым входам декодера.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — диаграммы, иллюстрирующие его работу; на .фиг.З— функциойальная схема декодера и ука- . зателя фазовых переходов.

Устройство (фиг. 1) содержит соединенные в кольцо фазовый детектор 1, инвертор 2, переключатель 3, другой вход которого соединен с входом инвертора 2, сумматор 4, пропорционально-интегрирующий фильтр 5 и управляемый генератор 6, последовательно соединенные синхронный детектор 7, первый пороговый детектор 8, первым выходом соединенный с управляющим входом переключателя 3, декодер 9, другая пара входов которого через второй пороговый детектор 10 соединена с входом инвертора 2, указатель фазовых переходов 11, реверсивный.счетчик

12 и цифроаналоговый преобразователь

13, выходом соединенный с другим входом сумматора 4, а также анализатор

14, соединенный с выходом сумматора

4, блок 15 установки частоты и блок

16 установки усиления, включенные между выходом анализатора 14 и управляющими входами пропорционально-интегрирующего фильтра 5.

Устройство работает следующим образом.

При анализе в режиме слежения управляемый генератор 6 следит эа фа" зой несущей входного сигнала. В кольце слежения соответствующей установкой постоянных времени пропорционально-интегрирующего фильтра 5 под действием сигналов с блока 15 установки частоты и блока 16 установки усиления, управляемых анализатором 14, создается режим слабоэатухающих колебаний. амплитуда колебаний выходной фазы (индекс фаэовой модуляции) уп- равляемого генератора 6 при малом демпфировании кольца и значительнсй исследуемой спектральной составляющей существенно превосходит область линейности характеристики фазового детектора 1, обычно имеющую порядок

2 2

В качестве примера рассматривается работа устройства при амплитуде

r колебаний фазы несколько большей 4А, Изменение по времени t выходной фазы д Р управляемого генератора 6 для одного периода колебаний кольца слежения показано на фиг. 2а. На выхо дах синхронного-детектора 7 и фазово.1041948

55 го детек тора 1 выходные напряже:.я

U и U < изменяются в соответствии с нелинейными периодическими харак- теристиками этих детекторов (фиг.2б, в), что приводит к появлению напряжений соответствующих уровней Uä и 5

Uä„2 на прямом и инверсном выходах порогового детектора 8, а также и Орр 2 на прямом и инверсном выходах порогового детектора 10 (фиг. 2г, д, е, ж). Выходные сигналы пороговых детекторов 8 и 10 поступают на декодер 9.

Декодер 9 (фиг. 3) содержит четыре элемента И 17, 18, 19, 20, причем с первым входом декодера 9 соединены входы элементов И 17, 20, с вторым входом декодера — входы элементов И

18, 19,е третьим входом декодера другие входы элементов 17, 18, с четвертым входом декодера — другие вхо- ды элементов 19, 20. При изменении выходной файы д, как показано на фиг. 2а, от 0 до 4У на выходах деко дера последовательно появляются и сменяют друг друга сигналы U ()ррр, U<<, затем снова Б>, Ур-,, 6@, Ор,-р, 25 ,и так далее (фиг. 2з, и,. к, л), что характеризует величину DЧ с точностью до квадранта в пределах 0 + 2.рр, 2У-р4рр и так далее. При изменении 4Ч от 47р до 0 и ниже до -4)> сигналы на 3() выходе декодера появляются в обрат-ном порядке Ор-,, Uff„ U Uf и так далее. Эти сигналы йостунпают на указатель 11 фазовых переходов, содержащий R-триггеры 21-24, элементы И 25- 35

28, элементы ИЛИ 29 - 31, причем первый вход указателя 11 соединен с эле" ментом 25 через R-триггер 21, с элементом 26 непосредственно, второй вход указателя 11 соединен с элемен-. 4О том 26 через R-триггер 22, а с элементом 25 непосредственно. Аналогично соединены третий и четвертый входы указателя 11 фазовых переходов соответственно с. элементами И 27, 28 и ..45

R-триггерами 23, 24. Выходы элементов И 25 и 27 через элемент ИЛИ 29 подключены к суммирующему входу реверсивного счетчика 12, а выходы элементов И 26 и 28 через элемент ИЛИ

30 — к вычитающему входу реверсивного счетчика 12 (+ и - на фиг. 2 и фиг. 3) . Выходы элементов

ИЛИ 29, 30 через элемент ИЛИ 31 подключены к входам установки на 0

R-триггеров 21-24.

При появлении сигнала U R-триг1 гер .21 переходит в единичное состояние, с появлением сигнала U- последний проходит через элемент Я 25 и элемент ИЛИ 29 на суммирующий вход ц) реверсивного счетчика 12, изменяя его состояние с 0 на 1 ° Сигнал U- также устанавливает все R-тригр( геры в 0 ° Затем U0 снова устанавливает R-триггер 22 в "1". При поЯвлении сигнала П(1р R-тРиггеР 23 переходит в единично1в состояние. Затем с появлением Uä аналогично выдается другой импульс на суммирующий вход реверс ив ного счетчика 1 2, происходит установка всех R-триггеров в 0 .

Таким образом, при каждой смене U > на U â€, или смене Uррр íà Ug реверсивный счетчик увеличивает свое содержимое на единицу. В рассматриваемом . примере при изменении а от 0 до 4У на суммирующий вход реверсивного счетчика 12 поступают четыре. импульса (фиг. 2м). При уменьшении лV от +4 до 0 и далее до -4Ti аналогично на вычитающий вход реверсивного счетчика

12 поступают восемь импульсов при сменах U q на У(() и Ug на У, (фиг. 2н).

При иэмейении а Ч от -4р(до 0 на сумми рующий вход реверсивного счетчика 1 снова поступают четыре импульса (фиг. 2м) . Так определяется направл ние и число фазовых переходов.

Соединенный с реверсивным счетчиком 12 цифроаналоговый преобразователь 13 преобразует содержимое реверсивного счетчика 12 в ступенчато изменякщееся напряжение (фиг. 2о) .. Сигнал с первого выхода порогового детектора 8 (фиг. 2г) управляет рабо-. той переключателя так, что на выходе последнего образуется зависимость выходного напряжения переключателя

Unep с крутизной неизменного знака, показанная на фиг. 2п. Суммирование выходных сигналов переключателя 3 и информационного преобразовате " ля ЦАП 13 позволяет осуществить линейную связь между усиленной исследуемой входной спектральНой составляющей и сигналом, поступающим на анализатор 14 (фиг. 2р) при больших амплитудах фазовых колебаний в кольце слежения.

Использование новых элементов позволяет получить большее усиление и разрешение по частоте исследуемой спектральной составляющей фазовых флуктуаций и фазовой модуляции по сравнению с базоэым объектом (прототипом). Например, если в известном устройстве максимальное усиление ограничено амплитудой колебаний фазы порядка рр/2, то в предлагаемом устройстве при обыЧно используемых дес я ти дв оич ных раз рядах рев ерс ив ного счетчика 12 и аналого"цифрового преобразователя 13 достижимы колебания

Фазы с амплитудой 2"о Ti/2, чем достигается повышеиив чувствительности и разрешающей .способности устройства примерно на три порядка.

1041948

4r

Ж

Ь

Ф» ф

Ц»

»

»+ фВНИИПИ Зака

3 аэ 71 20/45 Тираж 710 Подписное

Ф

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,ул, Провктная, 4