Радиоимпульсный фазометр

Радиоимпульсный фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к фазоимпульсной измерительной технике. Может быть использовано для измерения разности фаз при наложении радиоимпульсных сигнатюЕ -с перекрывающимися спектрами и неизвестными несущими частотами. Цель изобретения - повьшение точности измерения разности, фаз. Фазометр содержит сумматор 1, фазовращатель 2, преобразователи 3-1 и 3-2 частоты, блоки 4-1 и 4-2 выборки и хранения, вычитатели 5-1, 5-2 и 5-3, вычислители 6-1 и 6-2, ключи 7-1 и 7-2, детектор 8 наложения сигналов, инвертор 9, узел 10 автоподстройки частоты. Для достижения поставленной цели в устройство бьши введены вычитатели, узел 10, преобразователи частоты, второй ключ, блок 4-2, инвертор 9 и вычислитель 6-2. Работа устройства поясняется временными диаграммами. 2 ил. (О

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 737 А (51)4 G 01 H 25 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3796651/24-21 (22) 03.10.84 (46) 15.04.86. Бюл. У 14 (71) Омский политехнический институт (72) В.А.Киржбаум, И.Д.Золотарев, С.И,Журавлев и С.П.Седельников, (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1041956, кл. G 01 B 25/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1081561, кл. С 01 R 25/00, 1984. (54) РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к фаэоимпульсной измерительной технике.

Может бьггь использовано для измерения разности фаэ при наложении радиоимпульсных сигналов с перекрывающимися спектрами и неизвестными несущими частотами. Цель изобретения — повьппение точности измерения разности, фаз. Фазометр содержит сумматор 1, фаэовращатель 2, преобразователи 3-1 и 3-2 частоты, блоки 4-l и 4-2 выборки и хранения, вычитатели 5-1, 5-2 и 5-3, вычислители 6 — 1 и 6-2, ключи 7-1 и 7-2, детектор 8 наложения сигналов, инвертор 9, узел 10 автоподстройки частоты. Для достижения поставленной цели в устройство были введены вычитатели, узел 10, преобразователи частоты, второй ключ, блбк 4-2, инвертор 9 и вычислитель 6-2. Работа устройства поясняется временными диаграммами. 2 ил.

Изобретение относится к фазоимпульсной измерительной технике и может быть испрльзовано для измерения разности фаз при. наложении радиоимпульсных сигналов с перекрывающимися спектрами и неизвестными несущими частотами, Цель изобретения — повьппение точности измерения разности фаэ.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Радиоимпульсный фазометр содержит сумматор 1, фазовращатель 2, преобразователи 3-1 и 3-2 частоты, блоки 4-1 и 4-2 выборки-хранения, вычитатели 5-1 - 5-3, вычислители 6-1 и 6-2, ключи 7-1 и 7-2, детектор 8 наложения сигналов, инвертор 9, узел 10 автоподстройки частоты.

Входы сумматора l и вычитателя

5-2 объединены и являются входами устройства. Выход сумматора l связан с входом фазовра@ателя 2. Входы вычислителя 6-2 и детектора 8 наложения сигналов попарно связаны и подключены к выходам фазовращателя

2 и вычитателя 5-2. Информационный вход узла 10 автоподстройки частоты подключен к одной из входных клемм устройства, а выход — к первым. входам преобразователей 3-1 и 3-2 частоты, вторые входы которых связань. с выходами фазовращателя 2 и вычитателя 5-2. Выход вычислителя 6-2 связан с информационньм входом ключа 7-2, выход которого подключен к второй выходной клемме устройства.

Выход детектора 8 наложения сигналов связан с управляющими входами узла

l0 автоподстройки частоты, ключа

7-2, блоков 4-1 и 4-2 выборки-хранения и входом инвертора 9, выход которого соединен с управляющим,входом ключа 7-1. Вход блока 4-1 выборки-хранения связан с выходом преобразователя 3-1 частоты и входом вычитателя 5-1, а выход — с другим входом вычитателя 5-1. Вход блока

4-2 выборки-хранения связан с выходом преобразователя 3-2 частоты и входом вычитателя 5-3, а выход, — с другим входом вычитателя 5-3. Выходы вычитателей 5-! и 5-3 подключены к входам вычислителя 6-1, выход которого связан с информационным входом ключа 7-1, последний под224737 2 ключен к выходной клемме устройства.

Устройство работает следующим образом.

Входные, сигналы описываются выражениями

0,М=Д,з< (Ю,Ь, а/2)(«(- Д <{ -e ))+

«о +A,@(са,«ср, ñ,/ãlj«(e-t,><(«,-«.,)),.

"() h, (« +Ч,-,/2)Г«(с-С,)-«(-С })+ Р,5<" (6)1с А -4,/2)(«Ì )«(e t,,Цр ()) где V,(Ñ) — выражение для наложенных радиоимпульсов в первом канале (U, фиг.2a)>

1« (t) — выражение для наложенных радиоимпульсов во

2Î втором канале («р,фиг.26);

А«, У„ с, — амплитуда, частота и начальная фаза первого радиоимпульса;

<«3, — фазовый сдвиг между первыми радноимпульсами по каналам;

Az, Я, p, — амплитуда, частота и начальная фаза второго радиоимпульса;

ЭО <«« — фазовый сдвиг между вто2 рыми радиоимпульсами по каналам;

С„,, t — время начала и конца первого радиоимпульса; — время начала и конца второго радиоимпульса.

Из входных сигналов V «(t) и Uд(t) формируют суммарный U, (t) и разностНЫЙ V< (t ) (U4, фИГ е 2Г ) СИГНалы ПО4б средством сумматора 1 и вычитателя

5-2, Аналитические выражения полученных сигналов имеют вид

Uñ(e)=2Л,oos(v /2) з<н(ы e i }(«(e-1,}-<(e -t«)j+

+2Р co5(gq/2) 5<п(Я 1+с1,)(«(С-С,)-<(С-С«)) р

<<р(С)=2Л,Ь П(Це)2}СОЬ(СрА+аре(«(-eå} <(С t,)j«(2)

2Л Б<п(4р /2)с08{и (« (Ц((«(1 С2) «(С tÇ)) где U, (t) и U>(t) — суммарный и раэ50 ностный сигналы соответственно.

Сдвигают суммарный сигнал на /2 с помощью широкополостного фазовращателя 2, настроенного на постоян ф ный сдвиг iY/2 по всей рабочей полосе частот ° В результате аналитическое выражение сдвинутого сигнала

U (С) (U>, фиг, 2в) принимает вид

1224737

U < (t ) =2A < c o s (Ч, f 2 ) c o s (u, t+ cp, ) х к(1(1-t»,)- l (t-t < ))+2Azcos(y2)>

«(Я t+ P ) (1(t-tz )-1(t-ts)). (3)

Сдвинутый суммарный V, (t,) (U„ фиг, 2в) и разностный 11 (t) (U<, фиг. 2г) сигналы поступаюют на входы вычислителя 6-2, реализующего функцию удвоенного значения арктангенса отношения, и на детектор 8 наложения сигналов. Выходной сигнал вычислителя 6-2 (U, фиг. 2д) поступает на информационный вход ключа 7-2, на управляющий вход которого поступает сигнал с выхода детектора 8 наложения сигналов (U, фиг. 2е). В результате на открьггых участках t (с и t 4» Выдс х чемых ключом 7-2, который запирается сигналом U< на интервал наложения Р; 2 выделяется напряжение (U<, фчг. 2ж), соответствующее измеряемой разности фаз между Одними из наложенных радиоимпульсных сигналов.

Для измерения разности фаз между закрытыми сигналами с о (ой из входных клемм, входной сигнал поступает на узел 10 автоподстрсрйки частоты. За время t(-tz осуществляется подстройка частоты управляемого генератора на частоту Q,,o

По управляющему сигналу из детектора 8 наложения сигналов на интервал наложения 1 -t осуществляе гся отключение от входной клеммы.

В преобразователях частоты осуществляется перемножение входных сигналов и последующая фильтрация сигналов посредством фильтра низких частот, т.е. выделение сигналов разностной частоты у, †. (0 и г))р-г),» причем частота среза выбирается таким образом, чтобы обеспечить подавление сигналов суммарной частоты(æt, 4(р,.и г0 +гр . В итоге составляющ е

g(A(,J(,(cs(J2) eosjC, а,)t t q,+×Ä+Я, й,.соф2(г)»

"" ((")(о «1)(с(t l Ф.t,)1) (4с )r Ь) п(((рой) (рфорс (« г)++сфс+с г)+ Az1(r Sih((pzр(2) х

»С()6((%+(«ргtgty2qgr) (<(t-tt1 1(1 kq))р (4) подавляются и на выходе преобразователей частоты имеем

U„,(41 (А, Afein(V,(2)с(рь((ы,-у,)1 ц,-ц)+ А, » (5) )((«2(S)Coo((2 )t Ч2 ф1 (о(о;) 1(Д р

Uo,(t) (t,ll,ooo(tt(t)coo((oo,-to)titt,-tt)+t, tс

«с со(у,(2) с ос((сс -to,) t » с),- с) )) (с() -<,l- f (t-t o)) где U>, (t), Уд, (t) — сигналы на выходах преобразователей 3-1 и 3-2 частоты соответственно (фиг. 2з,и);

А„, ц, y, — амплитуда, частота и начальная фаза вспомогательноt0 го генератора.

При точной настройке у„= Q, и на участках t, -t z и t>-1 вьрделяются постоянные составляющие от разностного и сдвинутого суммарного сигналов

Цолученные сигналы с выходов вычитателей 5-1 и 5-3 поступают на входы вычислителя 6-1 удвоенного значения арктангенса отношения, выход которого связан с информационным входом ключа 7-1 На управляющий вход ключа 7-1 поступает сигнал с инверU„, =Af А,sin(q< /2) ° cos(qr - cpf);(6)

U „z =Аг А t сов (г(р, /2 ) c os ((1 t — q f ) !

>0 где U — постоянная составляющая и< от разностного сигнала;, 1

U — постоянная составляющая от сдвинутого суммарного сигнала.

Сигналы с выходов преобразователей 3-1 и 3-2 частоты U„(t) H Уц 1 поступают на информационные входы блоков 4-1 и 4-2 выборки-хранения и на первые входы вычитателей 5-1 и

30 5-3 соответственно. На управляющие входы блоков 4-1 и 4-2 выборки-хранения поступает сигнал с выхода детектора 8 наложения сигналов, обеспечивающий режим записи на участках

35 (- ",- и — режим хранения на участке 1 -t>. В результате на блоках 4-1 и 4-2 выборки-хранения запоминаются постоянные составляющие

1 I

U и U„ соответственно. С выходов

40 блоков 4-1 и 4-2 выборки-хранения сигналы поступают на вторые входы вычитателей 5-1 и 5-3. На выходах вычитателей 5-1 и 5-3 на участке t

2. формируются сигналы

U„,(t)-U ь, =A„Azsin(Vz/2)cos х

«((- в,)t+q,- ЧД ° (1(-t,)- (7)

-1(-t Ï !

У,ц (t)-Urtz =A„Azcos(q /2)совк 0 ° L (Vz- e)t+g,- Ö 1.1 (t- )- (8)

-1(t-t,Ö .

1224737 тора 9 (U1ö, фиг. 2к), который обеспечивает инвертирование выходного сигнала детектора 8 наложения сигналов, что обеспечивает противофазное срабатывание ключей 7-1 и 7-2.

В результате ключ 7-1 открывается на интервал tr -ty, пропуская на выход сигнал с вычислителя 6-1, со отнетствующий второй измеряемой

Разности фаз (U«, фиг. 2л).

Предлагаемый радиоимпульсный фаэометр расширяет полосы частот, так как использование преобраэовате- 15 лей частоты приводит к переносу спектра из высокочастотной области н низкочастотную, что позволяет увеличить верхнюю границу рабочих частот. Применение техники БЧ и СВЧ 20 позволяет на 2-3 порядка расширить частотный диапазон, Повышает точность измерения разности фаэ при наложении радиоимпульсных сигналов с перекрывающимися спектрами н неизвестными несущими частотами в широкой полосе частот.

Анализ формул (7) и (8) показывает, что на участке наложения t, -". радиоимпульсов, сигналы на входах вычислителя 6-1 изменяются с раэностной частотой (д -Q„. Исключение иэ известного устройства-адаптера периода, обеспечивающего привязку З5 к ноль-переходам высокочастотного сигнала и экстраполяцию их на участок наложения, позволяет исключить погрешность, определяемую фор. -.-;:i» (2) . Работа по медленноизменяю . :-;ся 40 сигналам позволяет получить более высокие точности. Например, применение прецизионных блоков выборкихранения позноляет запоминать сигналы с точностью до 1%. Вычитатели 45 работают практически в линейном ре-жиме. Вычислители удвоенного значения арктангенса отношений также позволяют получить точность до 3-5%, В итоге точность измерения,при 50 работе с широкой номенклатурой сигналов, возрастает в 5 — 10 раз.

Формула изобретения

Радиоимпульсный фазометр, содержащий последовательно соединенные сумматор, фазовращатель, детектор наложения сигналов, первый блок выборки-хранения, первый нычитатель, первый вычислитель и первый ключ, соединенный с выходом устройства, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены второй и третий нычитатели, узел автоподстройки частоты, дна преобразователя частоты, второй блок выборки-хранения, íTo" рой ключ, инвертор, второй вычислитель, при этом первый вход второго нычитателя соединен с вторым входом сумматора, первый вход которого соединен с вторым входом второго нь|читателя и первым входом узла антоподстройки частоты, выход которого соединен с первыми входамн преобразователей частоты, выход второго вычитателя соединен с вторым входом второго преобразователя частоты, вторым входом второго вычислителя и вторым входом детектора наложения сигналов, выход которого дополнительно подсоединен через иннертор к управляющему входу первого ключа и к аналогичным входам второго ключа, управляющими .входами второго блока выборки-хранения, í";арым входом узла автсподстройки ча-. стоты, вторые входы первого преоб-. разователя частоты и второго вычислителя соединены с выходом фазовращателя, выход первого преобразователя частоты соединен со вторым входом первого блока выборки-хранения и вторым входом первого вычитателя, выход второго преобразователя частоты соединен с первым входом третьего вычитателя непосредственно, а через нторой блок выборки-хранения — с нторым входом третьего вычитателя„ выход которого соединен с вторым входом первого вычислителя, а выход нторого вычислителя-с вторым информационным входом второго ключа, ныход которого является вторым выходом устройства.

1224737

Составитель В.Шубин

Редактор Н,Воловик Техред Н.Бонкало Корректор М. Полю

Заказ 1947/45

Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4