PL49005B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 15.11.1965 KI. 21a4, 48/62 MKP H 04 p UKD Wspóltwórcy wynalazku: Stanislaw Slawinski, Mieczyslaw Demczuk Wlasciciel patentu: Politechnika Warszawska (Katedra Radiolokacji), Warszawa (Polska) IIBLlOTEKAi Urzedu Patentowego* hHliLi taamsMiitii UMl Sposób pomiaru przesuniecia fazy metoda zerowa oraz uklad dalmierza mikrofalowego do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest zerowa metoda po¬ miaru przesuniecia fazy sygnalu wzorcowego o cze¬ stotliwosci f, rozchodzacego sie w przestrzeni oraz sluzacy do realizacji tego sposobu uklad dalmierza mikrofalowego do bezposredniego pomiaru odleglo¬ sci geodezyjnych z dokladnoscia 10-5.Inne metody radiowe tego typu opieraja sie na pomiarze przesuniecia fazy okreslonej czestotliwo¬ sci wzorcowej w urzadzeniu zwanym fazomierzem, natomiast sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze jest to metoda zerowa, tzn., ze calkowite prze¬ suniecie fazowe fali wzorcowej jest wielokrotno¬ scia kata Jt.Pomiar przesuniecia fazowego wedlug tego spo¬ sobu sprowadza sie do dobrania takiej czestotliwosci ' wzorcowej f, ze na mierzonej odleglosci 1 uklada sie calkowita wielokrotnosc zmian kata Jt. Okreslenie takiej czestotliwosci zwane równowazeniem ukladu oznacza, ze na mierzonej odleglosci uklada sie cal¬ kowita ilosc odcinków o dlugosci V± fali wzorcowej rozchodzacej sie wzdluz mierzonego odcinka. Ilosc tych odcinków okresla sie z dwu kolejnych czesto¬ tliwosci, przy których nastepuje zrównowazenie sie ukladu.Sposób pomiaru odleglosci wedlug wynalazku ma te zalete, ze zmniejsza o dwa rzedy wielkosci blad pomiaru fazy w porównaniu z innymi metodami radiowymi tego typu, dajacymi dokladnosc rze¬ du 2° oraz el::minuje wplyw przesuniec fazowych ukladów elektronicznych urzadzenia na dokladnosc pcmiaru. Metoda wedlug wynalazku wymaga sto¬ sowania identycznej czestotliwosci wzorcowej f w dwu czesciach urzadzenia, ustawionych nad punk¬ tami pomiarowymi. Dokladnosc pomiaru odleglosci 5 okreslona jest tu dokladnoscia okreslenia czestotli¬ wosci zrównowazenia ukladu f.Sposób pomiaru wedlug wynalazku i uklad dal¬ mierza mikrofalowego do realizacji tego sposobu zostana objasnione na podstawie rysunku. 10 Na fig. 1 jest przedstawiony schemat blokowy urzadzenia pomiarowego, na fig. 2 — rozklad wid¬ mowy sygnalów mikrofalowych FA i FB, zmodulo¬ wanych w czestotliwosci sygnalem wzorcowym f, na fig. 3 jest przedstawiony w postaci zredu- 15 kowanej wykres amplitudy sygnalu o czestotliwo¬ sci posredniej U(X) w zaleznosci od opóznienia fa¬ zowego X jakiego doznaje fala przy przejsciu mie¬ rzonej odleglosci 1, a na fig. 4. jest pokazany w po¬ staci zredukowanej przebieg sygnalu posredniej 20 czestotliwosci po detektorach DA i DB, powstaly w wyniku kluczowania fazy poczatkowej cp2 wzor¬ cowego sygnalu modulujacego f w Stacji B.Uklad pomiarowy wedlug fig. 1 sklada sie z dwu czesci A i B, zwanych stacjami, ustawionych odpo- 25 wiednio na koncach mierzonego odcinka. Kazda z czesci ukladu pomiarowego posiada nadajniki ml* krofalowe NA i NB w pasmie X. Mikrofalowe sygna¬ ly nosne FA i FB modulowane sa w czestotliwosci sygnalem wzorcowym f przy czym stacja A posia- 30 da przestrajany generator GA, a stacja B zawiera 490053 49005 4 synfazowany z GA generator*GB, którego czestotli¬ wosc i faza* kbrygowane *fca ^automatycznie.Obie stacje urzadzenia zaopatrzone sa w anteny paraboliczne. Przy skierowaniu anten tak, aby kie¬ runek promieniowania energii byl równolegly do linii laczacej punkty pomiarowe A i B, kazda ze stacji wysyla wlasny sygnal w kierunku drugiej stacji. Systemy nadawczo odbiorcze urzadzenia sa tak wykonane, ze na kazdy z mieszaczy mikrofalo¬ wych MA i MB, dzieki zastosowaniu cyrkulatorów ferrytowych CA i CB, dostaje sie czesc mocy sygna¬ lu wlasnego oraz sygnal przychodzacy od drugiej stacji, opózniony o czas t jaki zuzywa fala elektro¬ magnetyczna na przejscie mierzonego odcinka AB.Wzmacniacze WA i WB sluza do wydzielenia i wzmocnienia sygnalu o czestotliwosci przemiany; DA i DB sa detektorami amplitudy a SA i SB wska¬ znikami równowagi ukladu.Na fig. 2 jest przedstawiony rozklad widmowy sygnalów mikrofalowych FA i FB zmodulowanych w czestotliwosci sygnalem wzorcowym f. Wskazni¬ ki modulacji czestotliwosci dobiera sie tak, ze wid¬ mo FM kazdej stacji praktycznie ogranicza sie do czestotliwosci nosnej oraz dwu prazków bocznych.Róznice czestotliwosci nosnych tj, czestotliwosc posrednia fp, wzorcowy sygnal modulujacy oraz pa¬ smo przenoszone przez wzmacniacze czestotliwosci posredniej WA i WB dobiera sie w taki sposób, ze w wyniku przemiany sygnalów zmodulowanych (fig. 2) wzmacniacze przenosza jedynie trzy kom¬ binacje prazków widma FM tj.: czestotliwosc róz¬ nicowa nosnych FA i FB, czestotliwosc róznicowa górnych wsteg (FA + f) i (FB + f) oraz czestotli¬ wosc róznicowTa dolnych wsteg (FA — f) i (FB — f).W wyniku takiej przemiany sygnalów FM z kaz¬ dej z wyzej wymienionych kombinacji prazków po¬ wstaje sygnal o czestotliwosci posredniej FB — — FA = fP.Po zsumowaniu tych prazków uzyskuje sie to, ze wypadkowa amplituda sygnalu o czestotliwosci po¬ sredniej jest cosinusoidalna funkcja przesuniecia fazy czestotliwosci wzorcowej f na mierzonej od¬ leglosci AB i jest okreslona wzorem: U(X) = Up (1 + m cos x) gdzie Up — amplituda sygnalu posredniej czesto¬ tliwosci przy braku modulacji FM sygnalów no¬ snych; m — wspólczynnik staly zalezny od wielko¬ sci wskazników modulacji sygnalów FA i FB; x = — ot — opóznienie fazowe fali wzorcowej f na mierzonej odleglosci, przy tym x jest opóznieniem czasowym fali elektromagnetycznej na mierzonym odcinku AB = 1 a co jest pulsacja sygnalu modulu¬ jacego.Na fig. 3 sa pokazane wartosci amplitudy sygna¬ lu o czestotliwosci posredniej fp na wyjsciu wzmac¬ niaczy WA i WB w zaleznosci od opóznienia fazo¬ wego x.Sygnal o czestotliwosci posredniej fp poddawany jest detekcji na detektorach DA i DB, w wyniku której uzyskuje sie skladowa stala Uc(x) proporcjo¬ nalna do TJ(x).Na fig. 4 krzywa a przedstawia przebieg sklado¬ wej stalej Uc(x) w funkcji zmian kata fazowego x, natomiast krzywa b — przebieg skladowej sta¬ lej dla wartosci x zmienionej o «. Pokazana tu jest takze postac skladowej stalej na wyjsciu detektorów DA i DB tj. Uwyj ~ w przypadku klu- 5 czowania fazy poczatkowej cp2 o wartosci Jt, sygna¬ lu wzorcowego f modulujacego nadajnik NB w stacji B. Zmianom fazy cp2 o kat Jt odpowiada zmiana wartosci skladowej stalej (przejscie z krzy¬ wej a na krzywa b, fig. 4). io Dla odpowiednich wiec pólokresów kluczowania fazy oraz dowolnej wartosci x = Xx takze wartosc skladowej stalej Uc(x) zmieniac sie bedzie z czesto¬ tliwoscia kluczowania fazy, realizowanego za po¬ moca klucza KB (fig. 1). Amplituda zmian sklado- 15 wej stalej w obu stacjach ma wartosc mUp • cos x i jest równa zero dla cos x = 0 tzn. gdy x = (2n + l)J gdzie n = 1, 2, 3, ... itd., jest liczba naturalna róz- 20 na dla kazdej stacji, przy tym równoczesna rów¬ nosc zeru amplitudy zmian skladowej stalej Uc(x) w obu czesciach urzadzenia, zwana dalej równo¬ wazeni:em ukladu, uzyskuje sie przez dobranie w Stacji A wzorcowej czestotliwosci modulujacej f, 25 generatora GA oraz w Stacji B przez skorygowa¬ nie fazy poczatkowej cp2 synfazowanego generato¬ ra GB.Sposób pomiaru wedlug wynalazku polega na dobraniu mikrofalowych czestotliwosci nosnych FA 30 i FB, tak aby ich róznica równala sie czestotliwosci posredniej fp, nastepnie na wlaczeniu napiec mo¬ dulujacych f generatora GA w Stacji A oraz gene¬ ratora GB w Stacji B, odpowiednio synfazowanego z generatorem GA, oraz na dostrojeniu generatora 85 GA do takiej wzorcowej czestotliwosci modulujacej fo, przy której nastepuje równowazenie czesci A urzadzenia, przy tym generator GB synfazuje sie automatycznie i tak koryguje faze poczatkowa cp2, ze równiez równowazy sie czesc B urzadzenia. 40 Mierzona odleglosc okresla wówczas wzór gdzie A.0 — dlugosc wzorcowej fali modulujacej przy zrównowazeniu obu czesci urzadzenia, nQ — 45 liczba naturalna, okreslajaca ilosc odcinków ~r ukladajacych sie na mierzonej odleglosci J, która mozna wyznaczyc przez okreslenie najblizszej cze¬ stotliwosci Vo przy której nastepuje ponowne zrów- 50 nowazenie ukladu. PL

Claims (1)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób pomiaru przesuniecia fazy czestotliwosci 55 wzorcowej modulujacej w czestotliwosci sygnaly nosne obu czesci urzadzenia, ustawionych na krancach mierzonego odcinka, znamienny tym, ze w czesci (A) i (B) urzadzenia, stosuje sie iden¬ tyczna wzorcowa czestotliwosc modulujaca, oraz 60 kluczowanie fazy poczatkowej sygnalu wzorco¬ wego w stacji (B) równowazacej sie automatycz¬ nie na zerowa wartosc zmian skladowej stalej [Uc(x)], przy czym okreslenie liczby odcinków es (no) o dlugosci cwierci fali pomiarowej (3t0/4)49005 uzyskuje sie w wyniku wyznaczenia kolejnych czestotliwosci równowazenia obu czesci urza¬ dzenia. Uklad dalmierza mikrofalowego do stosowania sposobu wedlug zastrz. 1, skladajacy sie z dwu czesci, z których kazda zawiera nadajnik mikro- 6 falowy w pasmie X, uklad mikrofalowy wraz z cyrkulatorem i mieszaczem oraz wzmacniacz, znamienny tym, ze posiada przestrajany genera¬ tor wzorcowy (GA) oraz synfazowany generator (GB), którego czestotliwosc ma okresowo zmie¬ niajaca sie faze poczatkowa (cp2). 8 •s Nt K, H 6, Fig. 1 Nf) FA-f Fa fp f» FA*f u Fe ¦ — -f Fa Fa + r f Fig. 249005 1+m hm x-oX Rg:3 (A) (a) \u^^ Fig. 4 * Zaklady Kartograficzne, Wroclaw, zam. 1241-1-65, naklad 250 egz. PL