JPS627511B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電波の位相を測定するための位相測
定回路に関するものである。従来、電波の位相乃
至位相差を測定する方法として、例えばバランス
トミキサの如き位相検波器を用い位相差に対応し
たアナログ電圧値を得て、これで位相差を測定す
る方法があるが、この方法では位相検波器やその
周辺回路の位相のゆらぎから高々数十度の測定精
度しか得られない。さらにまたヒユーレツトパツ
カード社製ベクトルボルトメータHP−8405の如
く測定精度を高めるためミキサー用パルス発振器
のクロツクパルス毎に基準波並びに被測定波をサ
ンプルホールドする方法もある。すなわちサンプ
ルホールドすることにより基準波並びに被測定波
を低い周波数波に変換して位相検波器にかけるこ
とにより、もとの周波数波の位相差に対応する時
間差を拡大し、この時間差に対応して定電流回路
の出力ゲートを開閉し、積分回路を通して出力メ
ータを振らしている。この場合の測定精度は数度
となる。しかし、更に高い測定精度を得ることは
上記のアナログ的な方法では電源変動に起因する
定電流回路や積分回路の不安定性等から困難であ
つた。

本発明の目的は比較的簡単な回路で高い測定精
度を得る位相測定回路を提供することにある。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明に関連した回路例である。例えば
端子１３には基準波sin（Wst＋φ_１）が、端子
１４には被測定波sin（Wst＋φ_２）が接続さ
れ、局発波SINW_Ltの発振源（以下局発源と略称
する）７からの出力と周波数混合器１および２に
てそれぞれ混合されて後、低域波器３および４
を通り、各々の差周波数波sin｛（Ｗ_s−Ｗ_L）ｔ＋
φ_１｝、sin｛（Ｗ_s−Ｗ_L）ｔ＋φ_２｝となる。こ
こで基準波と被測定波の位相差（φ_１＋φ_２）に
対応する時間差はφ_１−φ_２／Ｗ_ｓからφ_１−φ_２／Ｗ
_ｓ−Ｗ_Ｌへと Ｗ_ｓ／Ｗ_ｓ−Ｗ_Ｌ倍に拡大されている。（第３図ａ，ｂ
を 参照されたい。） ５は波形変換回路で第２図のごとくリミツタア
ンプ１５、シユミツト回路１６、立上り検出回路
１７より例えば第３図ｃの如き立上り検出パルス
を作る。同様にもう一つの波形変換回路６は第３
図ｆの如き立上り検出パルスを作る。この２つの
立上り検出パルスはセツト・リセツト・フリツプ
フロツプ（FF）８のＳ端子およびＲ端子にそれ
ぞれ供給されて第３図ｇに示す如く位相差（φ_１
−φ_２）に対応する時間差｜φ_１−φ_２／Ｗ_ｓ−Ｗ_Ｌ｜
をパルス 巾とするパルス列をつくる。パルス発生器９は第
３図ｈのごとく所望の測定精度τ（sec）より充
分狭いパルス間隔Δｔ（sec）を有するパルス列
を発生し、第３図ｇの時間差パルス列とアンド回
路１０で論理積をとられて第３図ｉに示すバース
ト状のパルス列群を得る。パルス計数回路１１は
第３図ｃに示すパルスでリセツトを受け第３図ｉ
に示すパルス列を各群毎に計数する。この計数結
果は出力部１２にて数表示又はグラフイツク表示
もしくはアナログ出力される。

かくして位相差φ_１−φ_２に対応する出力波が
得られる。位相差を表示する単位として、時間
（sec）、ラジアル、度、等のどれを用いるかによ
つて表示出力部の表示部分のスチール単位や回路
構成定数は変化する。次に被測定周波数が可変の
場合の本発明第１の実施例を第４図に示す。周波
数混合器１または２の出力波周波数が一定周波数
となるようフエイズロツクループ（PLL）型局部
発振器を使用することにより複数な較正回路なし
に容易にラジアル、度単位の位相差を算出でき
る。すなわち第４図において基準周波数の発振源
２１、位相比較回路１９、位相比較回路１９の出
力に比例して被測定周波数との差周波数を発生す
る電圧制御発振器２０と、周波数混合器１または
２とから成るPLL回路により周波数混合器１また
は２の出力周波数を常に一定にすることが可能
で、この場合には被測定周波数が変化しても第３
図ｇに示す位相差に対応するパルス時間巾
φ_１−φ_２／Ｗ_ｐはφ_１−φ_２が一定ならば一定となる
の で、位相差をラジアン乃至度単位で出力すること
が可能である。次に本発明に関連した回路例を第
５図に示す。第５図では第１図の局発源７の代り
に被測定波Ｗ_sに比例する周波数Ｗ_L＝ｎ／ｍＷ_sの局 発波をつくる周波数変換回路２３を用いている。
この場合には時間拡大率ｎ／ｍ−ｎが常に一定とな り、被測定波と基準波の位相差を時間の単位で出
力する場合には出力部１２の回路は簡単になる。

第６図は、本発明に関連した回路例であり、位
相差をラジアン乃至度単位で出力する場合に用い
られ、これにより出力部１２の回路は簡単にな
る。すなわち第６図に示す回路においては第５図
の９の代りに被測定周波数に応じた電圧を出力す
るデイスクリミネータ１８と電圧制御型のパルス
発振器２２を用いることにより１／Δｔ＝αＷ_sなるパ ルス間隔のパルス列を得ることができ、位相差に
対応する時間差φ_１−φＢ／Ｗ_ｓ−Ｗ_Ｌ＝（φ_１−φ_２
）１／Ｗ_ｓ ｎ／ｍ−ｎ（但し第５図の場合と同様にＷ_L＝ｎ／ｍＷ_s
が 成立つている。）をこのパルス列で計数すれば計
数結果は（φ_１−φ_２）ｎ／ｍ−ｎαとなり、ラジア ン乃至度単位での位相差出力が簡単に得られるこ
とになる。また、第６図では第４図と同様に被測
定周波数が可変の場合に用いることができる。

なお、以上の説明では周波数混合器１および２
は例えばバランストミキサのごときものとして説
明したが、sinW_Ltの局発源７の代りにパルス間
隔１／Ｗ_Ｌのパルス発生器を用い、周波数混合器１お よび２の代りにサンプルホールド回路を用いても
抵域波器３および４の出力には第３図ａおよび
ｄに示すビートダウン出力波が得られる。またそ
のパルス発生器として入力周波数Ｗ_sから周波数
変換して得られたものを使用すれば出力部１２に
おいて時間単位の換算回路は簡単になる。

このようにして得られた高精度の位相測定回路
は単に室内における計測だけではなく例えば移動
物体（車輛、船舶、航空機等）の位置検知システ
ムにおいても大変有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第５図および第６図は本発明に関連し
た回路例、第４図は本発明の位相測定回路の実施
例である。第２図は第１図、第４図乃至第６図の
波形変換回路５の詳細図である。第３図は第１図
の回路例のタイムチヤート図である。なお図にお
いて、１，２……周波数混合器、３，４……低域
波器、５，６……波形変換回路、７……局発
源、８……セツトリセツトフリツプフロツプ回
路、９……パルス発生器、１０……アンド回路、
１１……パルスカウンタ、１２……出力部、１
３，１４……入力端子、１５……リミツタアン
プ、１６……シユミツト回路、１７……立上り検
出回路、１８……デイスクリミネータ、１９……
位相比較回路、２０……電圧制御発振器、２１…
…発振源、２２……電圧制御パルス発振器、２３
……周波数変換回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 位相測定回路において、制御電圧に応答する
   電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力波
   と基準波との差周波数波および前記局部発振器の
   出力波と被測定波との差周波数を得るための２つ
   の周波数混合器と、発振源と、前記発振源の出力
   波と前記２つの周波数混合器の一方の出力波との
   位相差を検出し前記制御電圧を発生する位相比較
   回路と、前記２つの差周波数波の位相差に相当す
   るパルス巾をもつパルスを作る回路と、パルス発
   振器と、前記回路の出力パルスで前記パルス発振
   器の出力パルスの通過あるいは阻止を制御する制
   御回路と、前記制御回路の出力パルス数を計測す
   るデジタル計数回路を含むことを特徴とする位相
   測定回路。