Фазометр

Фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ФАЗОМЕТР, содержащий два рециркулятора радиоимпульсов, каждый из которых выполнен из линии задержки и усилителя, соединенных последовательно , и коммутатора, первый фазовый детектор, параллельно входам которого включены рециркуляторы, амплитудный детектор и пороговый элемент, отличающийся тем, что, с целью повьщ1ения точности и расширения диапазона измерений параметров сигналов, в него введены амплитудный селектор, индикатор, сумматор,вычитатель , фазовращатель, второй фазовый детектор, элемент управления, два дополнительньгх коммутатора, две дисперсионные линии задержки, включенные в рециркуляторах каналов между усилителем и коммутатором, первый выход которого с входом линии задержки и выходом дополнительного коммутатора , a второй - с одним из входов первого фазового детектора, к выходу которого подключен амплитудный селектор, связанный с индикатором,выходы дисперсионных линий задержки первого и второго рециркуляторов соединены соответственйо с первым и вторым входами вычитателя и сумматора, выход которого связан с одним входом второго фазового детектора, второй вход которого через фазовращатель подключен к выходу вычитателя, a вы (Л ход - через пороговый элемент - к первому входу элемента управления, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, первые выходы - с управляющими входами коммутаторов-рециркуляторов , втррые - с управляющими входами дополнительных коммутаторов, входы которых являются 4 входами фазометра a вход амплитудСО ного детектора подключен к выходу ,,,писпеог .ионной линии задержки второго рециркулятора. 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

0% (И) 3(р G 01 R 25 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К .АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф ф

1 ." р (21) 3585945/18-21 (22) 17.03.83 (46) 23.09.84. Бюл. №- 35 (72) С.П.Седельников, С.И.Журавлев, И.Д.Золотарев, В.А.Киржбаум и Е.N.Малыгин (71) Омский потитехнический институт (53) 621.317.77 (088.8) (56) !.Авторское свидетельство СССР

¹ 428304, кл. С Ol R 25/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 284165, кл. G Ol R 25/00, 1970. (54) (57) .ФАЗОИЕТР, содержащий два рециркулятора радиоимпульсов, каждый из которых выполнен из линии задержки и усилителя, соединенных последовательно, и коммутатора, первый фазовый детектор, параллельно входам которого включены рециркуляторы, амплитудный детектор и пороговый элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений параметров сигналов, в него введены амплитудный селектор, индикатор, сумматор,вычитатель, фазовращатель, второй фазовый детектор, элемент управления, два до1полнительных коммутатора, две дисперсионные линии задержки, включенные

I в рециркуляторах каналов между усилителем и коммутатором, первый выход которого связай с входом линии задержки и выходом дополнительного коммутатора, а второй — с одним из входов первого фазового детектора, к выходу которого подключен амплитудный селектор, связанный с индикатором,выходы дисперсионных линий задержки первого и второго рециркуляторов соединены соответственно с первым и вторым входами вычитателя и сумматора, выход которого связан с одним входом. второго фазового детектора, второй вход которого через фазовращатель подключен к выходу вычитателя, а выход — через пороговый элемент — к первому входу элемента управления, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, первые выходы — с управляющими входами коммутаторов-рециркуляторов. вторые — с управляющими входами дополнительных коммутаторов, входы которых являются входами фаэометра а вход амплитудФ ного детектора подключен к выходу,,диспеосионной линии задержки второго

1рециркулятора.

1114973

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения разности фаз наложенных радиоимпульсных сигналов °

Известно устройство для измерения разности фаз радиоимпульсов малой длительности, содержащее последовательно включенные в кажцом измерительном канале входные усилители,фазовые детекторы, выходные усилители, tp нагруженные на индикатор, выполненный на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ),; дополнительный канал, состоящий из включенных последовательно амплитудного детектора, линии задерж- 15 ки, формирующего блока и генератора импульсов, подключенного к модулирующему входу ЭЛТ, причем второй вход фазового детектора первого измерительного канала связан с выходом входногощ усилителя первого канала, второй вход фазового детектора второго канала чео реэ 90 фазовращатель — с выходом входного усилителя первого канала, а стробирующие входы фазовых детекторов 25 соединены с выходом формирующего усилителя (1)

Однако данное устройство оказывается неработоспособным при воздействии наложенных сигналов. Возникающие в моменты наложения биения выходных сигналов фазовых детекторов приводят к погрешности измерений, превышающей

100 X. Кроме .того, особый вид индикации в известном фаэометре затрудняет автоматизацию процесса измерений.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является моноимпульсный фаэометр интерференцион- 4О ного типа, снабженный двумя вклю— ченными на входах.. рециркуляторами, каждый из которых выполнен из последовательно соединенных линий задержки, усилителя и.ключа, подключенны- 4> ми к входам фазового детектора, выход которого через пороговый элемент соединен с одним из входов счетно-решающего устройства, второй вход которого через амплитудный детектор свя- О зан с одним иэ рециркуляторов (2)

Известный фазометр не позволяет с заданной точностью измерять фазовые сдвиги наложенных сигналов. В этом случае после каждой и-й циркуляции на выходе фазового детектора будут формироваться импульсы постоянного тока с биениями на участке перекрытия радиоимпульсов. Поскольку измеряемые сигналы в общем случае могут иметь произвольные (от 0 до 2 К )разности фаз, огибающая интерференционной картины не будет иметь переходов через нуль. В отдельных случаях (для различных знаков разностей фаз измеряемых сигналов) отличие глобальных максимумов и минимумов огибающей интерференционной картины на выходе фазового детектора может быть весьма незначительным (на пределе разрешающей способности пороговых элементов)

Таким образом, погрешность измерений в этом режиме может превысить 100 .

Цель изобретения — повышение точности измерений наложенных радиоимпульсных сигналов и расширение диапазона измерений параметров сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в фазометр, содержащий два рециркулятора радиоимпульсов,каждый из которых выполнен из линии задержки и усилителя, соединенных последовательно, и коммутатора, первый фазовый детектор, параллельно входам ко,рого включены рециркуляторы, амплитудный детектор и пороговый элемент, введены амплитудный селектор, индикатор,, сумматор, вычитатель, фазовращатель, второй фазовый детектор, элемент управления, два дополнительных коммутатора, две дисперсионные линии задержки, включенные в рециркуляторах каналов между усилителем и коммутатором, первый выход которого связан с входом линии задержки и выходом дополнительного коммутатора, а второйс одним из входов первого фазового детектора, к выходу которого подключен амплитудный селектор, связанный с индикатором, выходы дисперсионных

1 линий задержки первого и второго рециркуляторов соединены соответственно с первым и вторым входами вычитателя и сумматора, выход которого связан с одним входом второго фазового детектора, второй вход которого через фазовращатель подключен к выходу вычитателя, а выход — через пороговый элемент к первому входу элемента управления, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, первые выходы соединены с управляющими входами коммутатороврециркуляторов, вторые — с управляющими входами дополнительных коммутаторов, входы которых являются входами

11!4973 фазометра, а вход амплитудного детектора подключен к вь|ходу дисперсионной линии задержки второго рециркулятора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Фазометр содержит два рециркулятора радиоимпульсов, подключенных через коммутаторы 1 к входам фазового детектора 2, выход которого связан !О с входом амплитудного селектора 3, соединенного с индикатором 4. Каядый рециркулятор радиоимпульсов выполнен из последовательно включенной линии

5 задержки, усилителя 6, дисперсион- 15 ной линии 7 задержки и коммутатора 1> первый выход которого связан с выходом коммутатора 8 и входом линии 5 задержки. а второй — с выходом фазового детектора 2. Выходы дисперсионных линий 7 задержки первого и второго рециркуляторов соединены соответст. венно с первым и вторым входами вычитателя 9 и сумматора 10 ° выход коТорого сВязан с Одним ВхОдОм BToporo 25 фазового детектора 11, второй вход которого через фазовращатель 12 подключен к выходу вычитателя 9, а выходы — через пороговый элемент 13 к первому входу элемента 14 управления,30 первые выходы которого соединены с управлянмцимн входами коммутаторов l, вторые — с управляющими входами коммутаторов 8, входы которых являются входами фазометра, и второй вход эле-З мента !4 управления связан с выходом амплитудного детектора 15, вход которого подключен к выходу дисперсионной линии 7 задержки второго рециркулятора. 40

УстрОйство работает следующим образом.

На входы устройства Поступают нерекрывающиеся по спектру и во времени

° сигналы

50 где 0; (t) }6};,(, — амплитуда, частота ,и фазовый сдвиг i-го сигнала.

В общем случае, на открытом (свободном от налоЖений) участке первого из 55 наложенных радиоимпульсов коммутато-. ры 8 как и при воздействии неналоженных сигналов находятся в открытом состоянии и измеряемые сигналы поступают на рециркуляторы. Поскольку рециркуляторы должны быть идентичными (т.е. иметь одинаковые коэффициенты передачи), в, случае воздействия одного сигнала можно не учитывать изменения амплитуды и постоянные фазовые сдвиги в них. При этом на входы сумматора 10 и вычитателя 9 поступа-, ют сигналы

На выходах вычитателя 9 сумматора

10 формируются сигналы

1 ц =0,(Ц(вп(и,t. ц,(l.в<и(и,1-ц,!1Ц=

= 7U, ®СОЬ Я,t Sin Щ, (2.;

010.i=U„(tltâ,ò (û(t q„(2) gll1((d)t" q„(2))=

=20,(tl in u„t со ц,(2.

Фазовращатель 12 сдвигает фазу разо ностного сигнала U9 на 90. Таким образом, на входы фазового детектора ll в этом случае поступают синфазные напряжения с амплитудами, пропорциональными фазовому сдвигу. Так как вход«. ные напряжения имеют нулевой фазовый сдвиг; на выходе фазового детектора

ll Отсутствует напряжение (при синусоидальной дискриминационной характеристике), величина которого должна соответствовать фазовому сдвигу сигналов на выходе. Некоторые колебания вокруг нуля выходного напряжения фазового детектора ll могут быть вызваны шумами, однако уровень этих коле" баний не должен превышать уровня устанавливаемого порогом порогового элемента 13. Амплитудным детектором

15 выделяется огибающая сигналов в рециркуляторах. Элементом 14 управления по тактирующему сигналу амплитудного детектора 15, означающему нали- чие сигналов в данный момент времени, в рециркуляторах оценивается сигнал на выходе порогового элемента !3, в соответствии с которым производится переключение коммутаторов l и 8. При наличии лишь одного сигнала на входах фазометра на выходе фазового детектора 11- и, следовательно, порогового элемента 13 отсутствуют напряжения, и по сигналу элемента 14 управления коммутаторы 8 открыты, а коммутаторы

1 пропускают сигнал непосредственно

1114973 лов на выходах вычитателя 9 и сумматора 10 появляются сигналы

092=201 () 5ю Я„ /2со5од t t lU2 (tl et n Ц, (2 " х С05 4)g4 >

О *20,®СО5С1,(2etnett,< И (Цх хсОЪц> /2 Б1й (ding.

С учетом вносимого фазовращателя

12 90-го фазового сдвига, сигналы на входах фазового детектора 11 в этом случае можно представить как

42 k2 U,815in щ,12+ 0аФ5ю рг12120,(ЦБю(ф,(2 02(ИЫй+,12соб (и2д )t+ — х

lIc(t)sin ciÄ2 61о (оос-(дilt t

%-Ч,!

«СО5 Qtttgt j2t Ci Ctg "t2(t « "%11х

il it)sing,I2

М -Ч 1 у,=К", Ilo(tfcos q,fzcs>(t)cos ciof2 20,ttlcosct,(2 Оф)соо о ософт- о,1 —

Ж-411

Оф!соо ссс(2sin)(inc-cc,1t i

«со5 я,1, j2 t at ct(U$ 8)cosci,I2 aUo(tl costs/2 coo((G)g-cog)st 1

- qp(t ЬЦо Ц) 1} СОВ (Я<1 Ф Ч2) .

Фазовым детектором !! вырабатывается напряжение, величина которого пропорциональна фазовому сдвигу = - (1 1. Это напряжение независимо от вида превышает установленный в пороговом элементе 13 уровень порога и элемент 14 управления производит по этому признаку переклю чение коммутаторов 1 и 8 так, что . коммутаторы 8 отключают входы фазометра от рециркуляторов, а коммута- 4 торы 1 подключают выходы дисперсионных линий 7 задержки к входу линий

5 задержки, В рециркуляторах начинаются циркуляции вырезанных из входных сигналов на участках наложения радиоимпульсов.

Длительность этих вырезанных импульсов, равная 11, выбирается в 3-5 раз л меньше времени задержки в рециркуляторе, что необходимо для исключения наложения сигналов последукицей циркуляции на предыдущую. Поскольку сигналы на входе фазометра отличаются на входы фазового детектора 2. Измеряемые сигналы !11 и U, пройдя через рециркуляторы, поступают на входы фазового детектора 2, напряжение на выходе которого пропорционально измеряемому сдвигу фаэ.

При поступлении на входы устройства наложенных сигналов на выходах дисперсионных линий задержек в рециркуляторах появляются сигналы, временный сдвиг которых зависит от несущей чйстоты в соответствии с дисперсионной характеристикой линий 7 задержки.

При наложении, например, двух сигна-. по частоте, в рециркуляторах вследствие различных задержек для разных частот в соответствии с дисперсионной характеристикой линий 7 происходит сдвиг по времени относительно друг друга каждого иэ наложенных сигналов. Уже после первой циркуляции появляются свободные от наложения участки. Как только длительность хотя бы одного из свободных участков остановится ),1, элементом 14 управи пения по нулевому сигналу с порогового элемента 13 производят переключение коммутаторов 1, В момент начала свободного участка выходы дисперсионных линий 7 задержки оказываются подключенными к входам фазового детектора 2, а спустя интервал времени (коммутаторы 1.переключают в предыдущее состояние. и выходы дисперсионных линий задержек 7 вновь соединяются входами линий 5 задержек. Процесс циркуляций и переключений повторяется до тех пор, пока сигналы в ре1114973 циркуляторах полностью не разрешаются по времени. При этом на входы фазового детектора 2 поступают последовательности импульсов разной час( тоты 08, Mg,фаэовые сдвиги между ко- 5 торыми равны измеряемым фвзовым сдвигам входных наложенных сигналов, так как сигналы одинаковых частот претерпевают одинаковые преобразования в рециркуляторах каналов. После оконча- 10 ния цикла измерений (прекращения цирк1 ляций) весь процесс, начиная с переключения коммутаторов 8, повторяет.— . ся снова. Амплитудным селектором 3 из последовательности импульсов постоянного тока 0, образующейся на выходе фазового детектора 2, выделяются последовательности импульсов одинаковых амплитуд, которые поступают на многозначный индикатор 4. Инди:- 20 катоо 4 проградуированный,, как обычно, в единицах измерения фазового сдвига, индицирует измеренные разности фаэ по каждому из наложенных сигналов. 25

Элемент 14 управления может быть выполнен на основе простейших тактируемых триггерных схем в соответствии с описанным апгоритмом. Амплитудный селектор 3 представляет собой сравни-З0 вающее накопительное логическое устройство и выполняется традиционным образом по известным схемам. Сигналы на входах фазовых детекторов. согласно алгоритму функционирования устройства, должны претерпевать нормировку по амплитуде. Все входящие в устройство узлы являются стандартными элементами радиоаппаратуры и не требуют оригинального выполнения. Введение в известный фазометр амплитудного селектора 3, индикатора 4, сумматора

10, вычитателя 9, дополнительного фазового детектора 11, элемента 14 управления, дополнительных коммутаторов 8 и дисперсионных линий 7 позволило расширить частотный диапазон измеряемых сигналов, исключить методические. динамичские погрешности и погрешности квантования, и повысить точность измерений до(1 Ж) фазовых сдвигов наложенных во временной и спектральной областях сигналов.

При этом исключается влияние наложений на измеряемый фазовый сдвиг, что гарантирует высокую точность измерений. Это имеет важное значение в технике фазовых измерений в навига ции, радиотехнических системах передачи информации, контрольно-измерительных комплексах.

Заказ 67бЗ/31

Тираж 710 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4