Устройство для измерения фазового сдвига модулирующего колебания амплитудно-модулированных или фазомодулированных сигналов

Устройство для измерения фазового сдвига модулирующего колебания амплитудно-модулированных или фазомодулированных сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано в фазоизмерительной технике. Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение динамического диапазона. Устройство содержит смесители 1 и 2, усилители 3 и 4 промежуточной частоты, амплитудные ограничители 5 и 6, фазометр 7, полосовые фильтры 8 и 9, модулятор 10, генератор 11 модуляционной частоты, блок 12 ФАПЧ и генератор 13 опорной частоты. Цель достигается за счет того, что информация о разности фаз модулирующего колебания входного сигнала и сигнала генератора 11 модуляционной частоты преобразуется в сдвиг фаз между монохроматическими колебаниями промежуточной частоты F, причем погрешности каналов преобразования вычитаются в фазометре 7, а использование полосовых фильтров 8 и 9 для разделения спектральных составляющих сигнала модулятора 10 повышает чувствительность устройства. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 r, 01 h 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (? 1 ) 4359334/24-21 (22) 05.01.88 (46) 07,02.90. Бюл. № 5 (7?) В,В. Леонтьев, В.А. Волохов, Э.В, Сарана и В.К. Горшков (53) 621.317 ° 77 (088 ° 8) (56) Зарубежная радиоэлектроника, 1973, № 16, с. 16.

Авторское свидетельство СССР № 739433, кл. 0 01 R !5/00, 1977. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗОВОГО СДВИГА МОДУЛИРУЮЩЕГО КОЛЕБАНИЯ

АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ИЛИ ФАЗОМОДУЛИРОВАН1!ЫХ СИЛ!АЛОВ (57) Изобретение может быть использовано в фазоизмерительной технике, Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение динамического диапазона„ Устройство содер-!

„„SU„„1541528 А1

2 жит смесители 1 и 2, усилители 3 и 4 промежуточной частоты, амплитудные ограничители 5 и 6, фазометр 7, полосовые фильтры 8 и 9, модулятор 10, генератор 11 модуляционной частоты блок 12 ФА!!Ч и генератор 13 опорной частоты. Цель достигается за счет того, что информация о разности фаз модулирующего колебания входного сигнала и сигнала генератора 1 1 модуляционной частоты преобразуется в сдвиг фаз между монохроматическими колебаниями промежуточной частоты F, причем погрешности каналов преобразования вычитаются в фазометре 7, а использование полосовых фильтров 8 ф и 9 для разделения спектральных составляющих сигнала модулятора 10 повышает чувствительность устройства.

3 ил.

l541528

Изобретение относится к фазоизмерительной технике, может быть применено для измерения фазы модулирующего колебания амплитудно-модулиро5 ванных или фазомодулированных сигналов измерителей группового времени запаздывания с высокой сосредоточенностью энергии по спектру,.а также в других радиотехнических измеритель- 10 ных устройствах, использующих подобные сигналы, Целью изобретения является повышение чувствительности и расширение динамического диапазона. 15

На фиг.l приведена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2— спектры сигналов (а — спектр входного сигнала устройства; б — спектр выходного сигнала модулятора; в, г спектры выходных сигналов смесителей) на фиг.3 — схема блока фазовой автоподстройки частоты.

Устройство для измерения фазового сдвига содержит смесители 1 и 2, вхо- 25 ды которых соединены с входом ус уойства, а выходы — с входами соответствующих усилителей 3 и 4 промежуточной частоты (УПЧ), выходы последних соединены с входами амплитудных ограничителей 5 и 6 соответственно. Выходы амплитудных ограничителей 5 и 6 соеди нены с первым и вторым входами фаэометра 7, Кроме того, устройство содержит два полосовых фильтра 8 и 9, выходы которых соединены с вторыми входами смесителей 2 и 1 соответственно, а входы — с выходом модулятора 10, первый вход которого соединен с выходом генератора 11 модуляцион- 40 ной частоты, а второй вход — с выходом блока 1 2 фазовой автоподстройки частоты, первый вход блока 12 фазовой автоподстройки частоты соединен с выходом генератора 13 опорной частоты, 45 а второй вход — с входом устройства.

Блок 12 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) содержит последовательно соединенные полосовой фильтр 14, смеситель 15, фазовый детектор 16, фильтр 17 низкой частоты и управляемый генератор 18, выход которого соединен с вторым входом смесителя 15, Устройство работает следуюшим образом.

Входной сигнал (фиг.2а) с амплитудной (или фаэовой) модуляцией гармоническим сигналом частоты F и фазы у„ поступает одновременно на .первые входы смесителей 1 и 2 и первый вход блока 12 ФАПЧ, Блок 12 ФАПЧ формирует входной сигнал модулятора 10 частота которого равна -F, фаза— с „, где Г< — несущая частота входного сигнала, F — частота сигнала генератора 13 опорной частоты, поступающего на второй вход блока 12 ФАПЧ, частота F численно равна величине промежуточной частоты устройства, Блок 12 ФАПЧ обеспечивает автоподстройку частоты входного сигнала модулятора 10. Это позволяет стабилизировать промежуточную частоту устройства и, следовательно, сузить полосу пропускания усилителей промежуточной частоты и увеличить отношение сигнал/

/шум на входах фаэометра, т.е ° повысить чувствительность устройства. Кроме того, блок 12 ФАПЧ необходим для получения соотношения. сигнал/шум, большего 10, во входном сигнале модулятора 10 и далее в .гетеродинных сигналах смесителей I и 2,,так как позволяет сформировать шумовую полосу сигнала, значительно меньшую диапазона неопределенности его частоты. При меньших соотношениях сигнал/шум в гетеродинных сигналах смесителей 1 и 2 наступает значительное уменьшение отношения сигнал/шум и в выходных сигналах смесителей 1 и 2, что приводит к увеличению шумовой погрешности измерителя фазы, т,е. к потере чувствительности устройства, Блок ФАПЧ работает следующим образом.

Входной сигнал, модулированный по амплитуде (или фазе), поступает на полосовой фильтр 14, который выде" ляет несущую частоту сигнала, и с далее - на первый вход смесителя 15.

На второй гетеродинный вход смесителя 15 поступает еигнал с управляемого генератора 18, После преобразования на выходе смесителя 15 выделяется сигнал раэностной частоты и подается на первый вход фазового детектора 16. На второй вход фазового детектора 16 поступает сигнал генератора

13 опорной частоты с частотой F. Сигнал постоянного тока с выхода фазового детектора 16 поступает после фильтрации побочных колебаний фильтром 17 низкой частоты на управляющий вход управляемого генератора 18, Последний подстраивается по частоте так что частоты сигналов, поступающих

1541528

5 на фазовый детектор 16, равны, Это возможно в случае, если частота сигнала управляемого генератора 18 равна т". -F ° Выходной сигнал генератора

18, частота которого "отслеживает" изменение несущей частоты входного сигнала, поступает на вход блока 12

ФАПЧ.

С выхода блока 12 ФАПЧ сигнал с частотой -F и фазой ц»а„юступает на первый вход модулятора 10 где модулируется сигналом генератора 11 модуляционной частоты с частотой, равной 1 » и фазой p, который посту

»»а»» пает на второй вход модулятора !О °

Модулятор 10 может быть выполнен по схеме бапансного модулятора, но возможна также его реализация по схемам амплитудного или фазового модулятора при незначительном повьппении требований к избирательности полосовых фильт ров 8 и 9.

Спектр выходного сигнала модулятора 10 с фазами отдельных спектральных составляющих приведен на фиг,2б.

Полосовые фильтры 8 и 9 выделяют из выходного сигнапа модулятора 10 отдельные спектральные составляющие с частотами, равными t. -F-F и .Г -F +

+ F соответственно. Поэтому на второй вход смесителя 1 поступает гармонический сигнал с частотой, равной с + 1м» H фазои Von+V,„nn+<з на второй вход смесителя 2 — гармонический сигнал с частотой, равной

+ "»»» H фаз nA +on Ч «+ где Ч, Ч вЂ” фазовые сдвиги, приобретаемые сигналами в полосовых фильтрах 8 и 9 соответственно (амплитудно.частотные характеристики полосовых фильтров 8,9 изображены на фиг,2б), После преобразования входного сигнала смесителями 1 и 2 на выходе последних появляются сигналы, содержащие спектральные составляющие с промежуточной частотой F. Низкочастотная область спектров выходных сигналов смесителей 1 и 2 изображена на фиг,2в и г соответственно, где указаны фазы отдельных спектральных составляющих выходных сигналов, а пунктиром †амплитудно-частотные характеристики усилителей 3 и 4 промежуточной частоты, Спектральные составляющие с частотой F выделяются УПЧ 3 и 4 из выходных сигналев смесителей 1 и 2 и после нормировки по уровню амплитудными or6 раничителями 5 и 6 поступают на перBbM и второй входы фаэометра 7.

Фаза выходного сигнала амплитудного ограничителя 5 ранна (Ч + Ч )

5 (V „, +Ч,) + V,+ Ч„где ц,, у фазовые сдвиги, приобретаемые сигналом в УПЧ 3 и амплитудном ограничителе 5. Фаза выходного сигнала амплитудногo ограничителя 6 равна (y — ц» ) — (Ч

+ з) +p+y» где y» y фа зовые сдвиги, приобретаемые сигналом в УПЧ 4 и амплитудном ограничителе 6.

Следовательно, выходной сигнал фазометра ?» paaHbIH раэности фаэ сигна лов, поступающих на первый и второй его входы, равен

2(Чм V„ап) + (Ч Ч ) +

20 +(Ч )+(, ).

Фазовые сдвиги полосовых фильтров

8 и 9, УПЧ 3 и 4, амплитудных ограничителей 5 и 6 входят в выражение для

2я выходного сигнала фаэометра 7 в виде попарных разностей. Но так как указанные пары элементов построены по иден,тичным схемам, то фаэовые сдвиги в них практически попарно равны, а их д0 разности практически равны нулю, т.е, вар= 2(у„- у„,„).

Следовательно, выходной сигнал фазометра 7 однозначно соответствует разности между фазой д огибающей

35 модулирующего колебания входного сигнала, и фазой Ч сигнала генератора

1 1 модуляционной частоты.

В известном устройстве на промежу40 точной частоте используется амплитудная модуляция для передачи информации о фазе огибающей модулирующего сигнала, Поэтому для расширения динамичес" кого диапазона известного устройства

4В возможно применение только автомати" ческой регулировки усиления (АРУ! в УПЧ, Но при большом динамическом .диапазоне входного сигнала системы

АРУ вносят значительные фазовые сдвиги огибающей входного сигнала, которые в известном устройстве прямо входят в выходной сигнал фаэбметра и увеличивают погрешность измерения сдвига фаз.

В предлагаемом устройстве полез. ная информация заключена в разности фаз сигналов промежуточной частоты.

Поэтому для расширения динамического диапазона входного сигнала приме1541528

1 иены амплитудные ограничители 5 и 6, которые конструктивно проще АРУ при тех же требованиях к амплитудно-фазовым погрешностям. Кроме того, ампли тудно-фазовые погрешности ограничителей 5 и 6 вычитаются в выходном сигнале фазометра 7. А так как схемы ограничителей 5 и 6 идентичны и работают они в одинаковых условиях при неизменной частоте сигнала, то разность их фазовых сдвигов меньше заданной погрешности измерения в значительно большем динамическом диапазоне входного сигнала, чем в известном устройстве.

Как показали результаты испытаний предлагаемого устройства и сопоставление полученных результатов с .результатами испытаний известного, динамический диапазон предлагаемого устройства расширился на 15 дБ при тех же погрешностях измерения фазового сдвига, что и в известном, формула изобретения

Устройство для измерения фазового сдвига модулирующего колебания амплитудно-модулированных или фазомодулированных сигналов, содержащее фазометр, генератор модуляционной ! частоты, последов ательно соединенные первый смеситель и усилитель проме жуточной частоты, последовательно соединенные генератор опорной частоты, блок фазовой автоподстройки частоты, второй вход которого соединен с входом первого смесителя и входом устройства, и модулятор, второй вход которого соединен с выходом генератора модуляционной частоты, а также второй смеситель, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и расширения динамического диапазона, в него введены первый и второй полосовые фильтры первый амплитудный ограничитель, а также последовательно соединенные второй усилитель промежуточной частоты и второй амплитудный ограничитель выход которого соединен с первым входом фазометра, второй вход которого соединен с выходом первого амплитудного ограничителя, входы полосовых фильтров соединены с выходом модулятора, а выходы — с вторыми входами соответствующих смесителей, вход первого амплитудного ограничителя соеди— нен с выходом первого усилителя промежуточной частоты, вход второго смесителя соединен с входом первого смесителя, а выход — с входом второго усилителя промежуточной частоты.

1541528

5uz3

Составитель М. Катанова

Редактор И, Шулла Техред М.Дидык; Корректор С. Шекмар

Заказ 277 Тираж 547 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101