Способ определения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале

Способ определения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерениям, а именно к фазометрии, и может быть использовано в технике связи и радиолокации, где широко применяются фазоманипулированные сигналы. Способ повышает точность измерения сдвига фаз и реализуется предварительной подачей на вход анализатора спектра гармонического сигнала с заранее известной несущей частотой F<SB POS="POST">0</SB>. При этом фиксируются положение несущей на экране анализатора, а затем подается на вход того же анализатора спектра фазоманипулированный сигнал с той же несущей, и состоящий из двух субимпульсов одинаковой длительности &Tgr;. После измерения интервала частот между несущей и значением частоты F<SB POS="POST">мин</SB>, соответствующим ближайшему к несущей минимуму огибающей спектра, определяется величина фазового сдвига по формуле ΔΘ = *98П [1-2&Tgr; ( F<SB POS="POST">мин</SB> - T<SB POS="POST">0</SB>)]. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (111 (51)5 0 01 R 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,,.;.:, и АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЬО = "ll 2 (Р цц — F< )). (21 ) 44421 28/24-21 (22) 12.05.88 (46) 23.03.90. Бюл. 1Ф 11 (71 ) Ка занск ий ав иационный инс титут им. A.Í. Туполева (72) M.P. Вяселев, В.К, Раскин, Л.А . П ейсахов, Л. А. Гимаде ев а и А.Ю. Пичугин (53) 621.3) 7.7 (088.8) (56) Молебный В.В. Автоматический контроль и методы электрических измерений. Некоторые вопросы измерения быстрых измерений фазы. Труды V конференции. — Новосибирск, Наука, 1965, с. 87-93, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА ФАЗ

В ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННОМ СИГНАЛЕ (57 ) Из об ретение относится к радиоизмерениям, а именно к фазометрии, Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано в технике связи и радиолокации, где широко применяются фазоманипулированные (ФМ) сигналы с известньи значением несущей частоты.

Целью изобретения является повышение точности измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сдвиге.

Способ определения сдвига фаз в фазоманинулированном сигнале основан на использовании спектрального анализа периодического фазоманипулированного сигнала 11(1) с известной несущей частотой F, состоящего из двух субимпульсов одинаковой дли2

И может быть использовано в технике связи и радиолокации, где широко применяются фазоманипулированные сигналы. Способ повыщает точность измерения сдвига фаз и .реализуется предварительной подачей на вход анализатора спектра гармонического сигна- ла с заранее известной несущей частотой F При этом фиксируется положение несущей на экране анализатора, а затем подается на вход того же анализатора спектра фазоманипулированный сигнал с той же несущей, состоящий из двух субимпульсов одинаковой длительности . После измерения интервала частот между несущей и значением частоты F>«, соответствующим ближайшему к несущей минимуму огибающей спектра, определяется величина фазового. сдвига по формуле

Ь 0 = и 51-2о(Эмин о )j 6 ил тельности,, Сначала на вход анализатора спектра подают гармонический сигнал с известной несущей частотой и фиксируют положение несущей на экране. Затем подают на вход того же анализатора спектра сигнал U(t), измеряют интервал частот между несущей и значением частоты F Ä, соответствующим ближайшему к несущей минимуму огибающей спектра, и по разности частот определяют величину фазового сдвига

На фиг.1 представлено устройство, реализующее предлагаемый спо1 552119 соб; на фиг.? — зависимость интервала частот hF = F „и — F от сдвига фаз 69 н фазоманипулиронанном с игнале; на фиг . 3 (а, б ) — п ериодический фазоманипулиронанный сигнал U, (t) и спектр этого сигнала вблизи несущей частоты F0; на фиг.4 — огибающие спектров идеально,гоо (математического ) ФМ-сигнала (к ри- 1р ная 7) и сигнала с конечной длительностью фронтов субимпульсов (кривая ,8) при одинаковой величине сдвига фаз h 9 в обоих сигналах; на фиг.5— огибающие спектров идеального ФМ-сиг- 15 ,,нала (криная 9) и сигнала с паразит1 ной амплитудной. модуляцией (криная ,10) при одинаковой величине сдвига

1 .фаэ hQ на фиг.6 — временные диаграммы. 20

Устройство состоит из генератора

1 СВЧ-колебаний, подключенного че1 рез фазовый манипулятор 2 к входу ( анализатора 3 спектра, а также из последовательно соединенных первого 25 генератора 4 импульсов, блока 5 временной задержки и второго генератора

6 импульсов, причем выход генератора 4 импульсов подключен одновременно к входу внешней импульсной моду- 30 ляции генератора 1 СВЧ-колебаний, а выход генератора 6 импульсов — к управляющему входу фазового манипулятора 2.

Измерение по предлагаемому способу с помощью устройства осуществляется следующим образом, Включают все блоки устройства, кроме генератора 4 импульсов .

При выключенном генераторе 4 им- 4р пульсов импульсы на управляющий вход фазового манипулятора 2 не поступают. В генераторе 1 СВЧ-колебаний с помощью переключателя режима работы устанавливают режим непрерын- 45 ной генерации, При этом непрерывный гармонический сигнал с несущей частотой F, формируемый генератором 1, поступает через фазовый манипулятор

2 на вход анализатора 3 спектра. На экране анализатора спектра фиксируют положение несущей (например, включая в анализаторе генератор частотных меток и совмещая одну из них с несущей).

Включают генератор 4 импульсов.

В генераторе 1 СВЧ-колебаний с помощью переключателя режима работы устанавливают режим внешней импуль сной модуляции, Гене рато р 4 импульсов формирует периодически понторяющиеся импульсы с длительностью

2 (где с — длительность субимпульса, см, фиг . За ), которые поступают на нход внешней импульсной модуляции генератора 1, а через блок 5 временной задержки, с временем задержки — на запуск генератор 6 импульсов.

При этом генератор 1 СВЧ-колебаний формирует радиоимпульсы с несущей частотой F» длительность и период следования которьх определяется генератором 4 импульсов. Генератор 6 импульсов при поступлении на его вход запускающих импульсов формирует видеоимпульсы длительностью с, которые IIO даются на управляющий вход фазового манипулятора 2, В момент прихода ни деоимпульсов на управляющий вход фазовый манипулятор 2 скачкообразно изменяет фазу высокочастотного колебания в радиоимпульсе на величину И.

Поскольку, благодаря наличию блока 5 временной задержки, импульсы на управляющем входе фазового манипулятора 2 появляются с задержкой на вре/\. мя относительно переднего фронта радиоимпульса, а длительность последнего равна 2, то скачкообразное изменение фазы происходит в середине радиоимпульса. Таким образом, на выходе фазового манипулятора 2 формируется периодический фазоманипулнрованный сигнал И< (t) (фиг.За) с несущей частотой Р, состоящий из двух субимпульсов одинаковой длительности © . с фазоным сдвигом ЬО, величину которо г о не об хо димо изме рить .

Сигнал подают на анализатор спектра и на экране анализатора наблюдают изображение спектра фаэоманипулированного сигнала, состоящее иэ совокупности линий (фиг.Зб) . Огибающая этих ливий соответствует огибающей спектра сигнала, а сам спектр будет близок к сплошному.

Затем одним из методов например с помощью встроенного частотомера и цифрового индикатора, измеряют интервал частот между несущей и значением частоты F ä (фиг.Зб), соответствующим ближайшему к несущей минимуму огибающей спектра и по разности частот определяют величину фазового сдвига 40 = (11-? (Р „ н -Уо )). Эта зависимость представлена на фиг.2.

Предлагаемый способ измерения сдвига фаз в фазоманипулированном . сигнале позволяет повысить точнос ть измерений . Пов ьппение точности изме5 рений сдвига фаз обеспечивается в первую очередь тем, что измерение частоты и интервала частот в анализаторах спектра сопровождается меньшей погрешностью (до ЗХ) чем измерение амплитуд спектральных составляющих (погрешность более 5Х ). При этом измерение интервала частот в зависимости от конкретного типа анализатора спектра может проводиться 15 либо с помощью калибровочных частотных меток, либо с помощью встроенного частотомера и цифрового индикатора. При измерении разности частот между характерными точками спектра 20 в анализаторах можно использовать калибровочные частотные метки. Причем основная частотная погрешность не превосходит 3%.

Анализ технических характеристик 25 различных анализаторов спектра показывает, что минимальная погрешность измерения амплитуды у типовых анализаторов спектра g„ = 5%, максимальная погрешность измерения час- 30

I тоты и интервалов не превосходит 3

= 3%.

Оценка погрешности измерения характерных сдвигов фаэ, используемых при фазовой манипуляции,.показывает, что даже н наихудшем случае при 3„ = 5Х и 3F = 3% точность измерения сдвига фаз повьппается в 2 рао за при измерении 68 = 90 и в 3 раза при ЛВ = 45О.

Анализ и расчет, проведенные на

ЭВМ, подтвердили вывод о том, что в предлагаемом способе в отличие от известного отсутствует дополнительная погрешность, возникающая из-за 45 наличия паразитной амплитудной модуляции (ПАМ) или переходных процессов

Результаты расчетов представлены на фиг.4 и 5.

На фиг.4 показано влияние переходных процессов, а на фиг .3 — влияние ПАМ на огибающую спектра dN сигнала, Кривые 7,9 в обоих случаях соответствуют огибающей спектра идеального ФМ-сигнала, кривая 8 — на фиг. 4 — огибающей спектра ФМ-сигнала с конечной длительностью фронтов, а кривая 10 на фиг.5 — огибающей спектра ФМ-сигнала с ПАМ. Как видно на

119 6 положение минимума огибающей спектра по оси частот (F+zÄ ) и, следовательно, на интервал частот Ь F = F „„ -F не влияют ни переходные процессы, ни ПАМ.

Й известном способе за счет ПАМ и переходных процессов имеет место дополнительная погрешность измерения уровня спектральной составляющей на частоте F (5U> на фиг. 4 и 5), а следовательно,и сдвига фаз. Дополнительная относительная nîãðåàíoñòü при.m = ЗХ и Я = 0,8 составляет Fg, =

О, 9% при измерении сдвига фаз ьО =

180 и 3р = 13% при ЬО = 90О и (m — коэффициент IIAN, Я вЂ” козффици; ент, характеризующий спепень прямоугольности субимпульса). 5

Такал образом, предлагаемый способ измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале позволяет повы- сить точность измерения, что позволяет, например, более точно настраивать фазовые манипуляторы в динамическом режиме,на соответствие заданному фазовому сдвигу. Использование фазовых манипуляторов с более высокой точностью установки величины фазового сдвига повышает помехоустойчивость дискретных систем передачи информации с ФМ-сигналами.

Формула изобретения

Способ определения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале, основанный на использовании спектрального анализа исследуемого периодического фазоманипулированного сигнала

С заранее известной несущей частотой, состоящего иэ двух субимпульсов оди" иаковой длительности, о т л и ч а ющ.и и с я тем, что, с целью повьппения точности измерения фазового сдвига, сначала анализируют спектр гармонического сигнала, частота которого равна несущей частоте, фиксируют положение несущей частоты на экране анализатора, затем анализируют спектр исследуемого фазоманипулированного сигнала, измеряя интервал частот между зафиксированной несущей частотой и значением частоты, соответствующим ближайшему к несущей частоте минимуму огибающей спектра и по измеренной разности частот

1 552119 определяют величину фазового сдвига а0

2 "(мин -Ро Л где Fö - несущая частота; — длительность суб импульса;

Р „„- значение частоты, соответствующее минимуму, ближай шему к несущей частоте.

1552119

4ие. 3

Фию.4

1552119

Д а 6

Составитель Ю, Макаревич

Техред А. Кравчук, Редак тор В . Буг ренков а

Корректор Т, Палий

Заказ 328 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, "àãàðèíà,,1Î1