RU2048676C1 - Radio signal phase meter - Google Patents
Radio signal phase meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2048676C1 RU2048676C1 SU5015426A RU2048676C1 RU 2048676 C1 RU2048676 C1 RU 2048676C1 SU 5015426 A SU5015426 A SU 5015426A RU 2048676 C1 RU2048676 C1 RU 2048676C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- phase
- output
- unit
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Phase Differences (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании измерительных систем в геодезии. The invention relates to measuring equipment and can be used to create measuring systems in geodesy.
Известно устройство для измерения амплитуды и фазы радиосигнала, включающее измерительный блок, состоящий из последовательно соединенных задающего генератора, усилителя мощности, антенного переключателя, соединенного с приемопередающей антенной, приемника и амплитудно-фазового измерителя, второй вход которого подключен к второму выходу задающего генератора, а также генератора низкой частоты и расположенного между выходом генератора низкой частоты и вторыми входами антенного переключателя коммутатора-формирователя, вторые выходы которого подключены к вторым входам усилителя мощности, и рентранслятор,
содержащий последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, антенный переключатель, соединенный с приемопередающей антенной, приемник и блок автоматической подстройки фазы, выход которого подключен и входу задающего генератора, а также расположенные между вторым выходом блока автоматической подстройки фазы и вторыми входами антенного переключателя последовательно соединенные генератор низкой частоты и коммутатор-формирователь, вторые выходы которого подключены к усилителю мощности, а третьи к приемнику, и расположенный между вторым выходом задающего генератора и вторым входом блока автоматической подстройки фазы амплитудно-фазовый измеритель, второй вход которого соединен с вторым выходом приемника.A device for measuring the amplitude and phase of a radio signal, comprising a measuring unit consisting of a serially connected master oscillator, a power amplifier, an antenna switch connected to a transceiver antenna, a receiver and an amplitude-phase meter, the second input of which is connected to the second output of the master oscillator, and low-frequency generator and located between the output of the low-frequency generator and the second inputs of the antenna switch of the switch-former, the second outputs otorrhea connected to second inputs of the power amplifier, and rentranslyator,
comprising a serially connected master oscillator, a power amplifier, an antenna switch connected to a transceiver antenna, a receiver and an automatic phase adjustment unit, the output of which is connected to the input of the master generator, as well as serially connected generator located between the second output of the automatic phase adjustment unit and the second inputs of the antenna switch low frequency and commutator-shaper, the second outputs of which are connected to the power amplifier, and the third to the receiver, and located The amplitude-phase meter located between the second output of the master oscillator and the second input of the automatic phase adjustment unit, the second input of which is connected to the second output of the receiver.
Недостатком устройства является низкая точность измерения информационного параметра из-за излучения сигнала только на частоте опорного генератора. The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement of the information parameter due to the emission of the signal only at the frequency of the reference oscillator.
Известно устройство для измерения фазы радиосигнала, содержащее измерительный блок, состоящий из опорного генератора, синтезатора частот, коммутатора-формирователя, последовательно соединенных усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты, усилителя-ограничителя, фазового детектора и решающего блока, приемопередающей антенны, соединенной с антенным переключателем, причем выход опорного генератора соединëн с первыми входами синтезатора частот, коммутатора-формирователя и вторым входом фазового детектора, выходы решающего блока соединены с управляющими входами опорного генератора, синтезатора частот и коммутатора-формирователя, выходы которого соединены с управляющими входами усилителями мощности, антенного переключателя и фазового детектора, выходы синтезатора частот соединены с усилителем мощности и смесителем,
ретранслятор, состоящий из опорного генератора, синтезатора частот, коммутатора-формирователя, последовательно соединенных фазовращателя, усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя промежуточной частоты, усилителя-ограничителя, фазового детектора и решающего блока, приемопередающей антенны, соединенной с антенным переключателем, причем выход опорного генератора соединен с первыми входами, синтезатора частот, коммутатора-формирователя и вторым входом фазового детектора, выходы решающего блока соединены с управляющими входами фазовращателя и синтезатора частот, выходы которого соединены с фазовращателем и смесителем, выходы коммутатора-формирователя соединены с усилителем мощности, антенным переключателем и фазовым детектором.A device is known for measuring the phase of a radio signal, comprising a measuring unit consisting of a reference generator, a frequency synthesizer, a driver switch, a serially connected power amplifier, an antenna switch, a mixer, an intermediate frequency amplifier, an amplifier-limiter, a phase detector, and a decision unit, a transceiver antenna, connected to the antenna switch, and the output of the reference generator is connected to the first inputs of the frequency synthesizer, commutator-shaper and the second phase input Vågå detector outputs deciding unit connected to the control input of the reference oscillator, the synthesizer frequency and the switch-driver, the outputs of which are connected to control inputs of power amplifiers, antenna switch and the phase detector outputs a frequency synthesizer coupled to the mixer and the power amplifier,
a repeater consisting of a reference generator, a frequency synthesizer, a switch-driver, a series-connected phase shifter, a power amplifier, an antenna switch, an intermediate frequency mixer, an amplifier-limiter, a phase detector and a decision unit, a transceiver antenna connected to the antenna switch, and the output of the reference generator connected to the first inputs of the frequency synthesizer, commutator-shaper and the second input of the phase detector, the outputs of the deciding unit are connected to the control by the moves of the phase shifter and frequency synthesizer, the outputs of which are connected to the phase shifter and mixer, the outputs of the commutator-shaper are connected to a power amplifier, an antenna switch, and a phase detector.
Данное устройство характеризуется тем, что позволяет с высокой точностью измерять расстояние между измерительным блоком и ретранслятором за счет излучения сигналов на нескольких частотах. This device is characterized by the fact that it allows with high accuracy to measure the distance between the measuring unit and the repeater due to the emission of signals at several frequencies.
Недостатком устройства является низкая точность измерения расстояния при воздействии помех в зоне работы измерительного блока и ретранслятора. The disadvantage of this device is the low accuracy of distance measurement when exposed to interference in the area of operation of the measuring unit and the repeater.
Цель изобретения повышение точности измерения информационного параметра. The purpose of the invention is to increase the accuracy of measuring an information parameter.
Это достигается тем, что в устройство для измерения фазы радиосигнала, содержащее измерительный блок, состоящий из опорного генератора, синтезатора частот, коммутатора-формирователя, последовательно соединенных усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты, усилителя-ограничителя фазового детектора и решающего блока, приемопередающей антенны, соединенной с антенным переключателем, причем выход опорного генератора соединен с первыми входами синтезатора частот,
коммутатора-формирователя и вторым входом фазового детектора, выходы решающего блока соединены с управляющими входами опорного генератора, синтезатора частот и коммутатора-формирователя, выходы которого соединены с управляющими входами усилителя мощности, антенного переключателя и фазового детектора, выходы синтезатора частот соединены с усилителем мощности и смесителем, ретранслятор, состоящий из опорного генератора, синтезатора частот, коммутатора-формирователя, последовательно соединенных фазовращателя, усилителя мощности, антенного переключателя, смесителя, усилителя промежуточной частоты,
усилителя-ограничителя, фазового детектора и решающего блока приемопередающей антенны, соединенной с антенным переключателем, причем выход опорного генератора соединен с первыми входами синтезатора частот, коммутатора-формирователя и вторым входом фазового детектора, выходы решающего блока соединены с управляющими входами, фазовращателя и синтезатора частот, выходы которого соединены с фазовращателем и смесителем, выходы коммутатора-формирователя соединены с усилителем мощности,
антенным переключателем и фазовым детектором, в измерительной блок введены блок ввода, блок вывода и К фильтров фазовых измерений, причем входы К фильтров фазовых измерений соединенных с выходом фазового детектора, а их выходы соединены с информационными входами блока ввода, выход которого соединен с решающим блоком, выходы решающего блока соединены с входами блока ввода и блока вывода, выходы которого соединены с входами управления К фильтров фазовых измерений.This is achieved by the fact that in the device for measuring the phase of the radio signal containing a measuring unit consisting of a reference generator, a frequency synthesizer, a commutator-shaper, a serially connected power amplifier, an antenna switch, a mixer, an intermediate frequency amplifier, an amplifier-limiter of a phase detector, and a decision unit transceiver antenna connected to the antenna switch, and the output of the reference generator is connected to the first inputs of the frequency synthesizer,
the shaper switch and the second input of the phase detector, the outputs of the deciding unit are connected to the control inputs of the reference generator, frequency synthesizer and the shaper switch, the outputs of which are connected to the control inputs of the power amplifier, antenna switch and phase detector, the outputs of the frequency synthesizer are connected to the power amplifier and mixer , a repeater consisting of a reference generator, a frequency synthesizer, a commutator-shaper, a series-connected phase shifter, a power amplifier, ennogo switch, mixer, intermediate frequency amplifier,
a limiter amplifier, a phase detector, and a transceiver antenna deciding unit connected to an antenna switch, wherein the output of the reference generator is connected to the first inputs of the frequency synthesizer, the commutator-shaper, and the second input of the phase detector, the outputs of the decision unit are connected to the control inputs, phase shifter, and frequency synthesizer, the outputs of which are connected to the phase shifter and mixer, the outputs of the switch-former are connected to a power amplifier,
an antenna switch and a phase detector, an input unit, an output unit, and K phase measurement filters are introduced into the measuring unit, the inputs K of the phase measurement filters connected to the output of the phase detector, and their outputs connected to the information inputs of the input unit, the output of which is connected to the decision unit, the outputs of the decisive unit are connected to the inputs of the input unit and the output unit, the outputs of which are connected to the control inputs of the phase measurement filters.
Введение перечисленных блоков с описанным связями позволяет повысить точность измерения информационного параметра при воздействии помех за счëт введения дополнительной фильтрации фазовых измерений на каждой из принимаемых частот устройства. The introduction of the above blocks with the described relationships makes it possible to increase the accuracy of measuring the information parameter under the influence of interference due to the introduction of additional filtering of phase measurements at each of the received frequencies of the device.
На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 временные диаграммы, поясняющие его работу; на фиг. 3 вариант решающего блока; на фиг. 4 блок-схема алгоритма его работы в измерительном блоке; на фиг. 5 вариант фильтра фазовых измерений; на фиг. 6 и 7 варианты реализации блоков ввода и вывода соответственно; на фиг. 8 вариант фазового детектора. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed device; in FIG. 2 timing diagrams explaining his work; in FIG. 3 version of the crucial unit; in FIG. 4 block diagram of the algorithm of its operation in the measuring unit; in FIG. 5th option of the filter of phase measurements; in FIG. 6 and 7 are embodiments of input and output blocks, respectively; in FIG. 8 version of a phase detector.
Устройство содержит измерительный блок 1, состоящий из последовательно соединенных опорного генератора 2, синтезатора частот 3, усилителя мощности 4, антенного переключателя 5, смесителя 6, усилителя промежуточной частоты 7, усилителя-ограничителя 8, фазового детектора 9, образующих амплитудно-фазовый измеритель решающего блока 10, коммутатора-формирователя 11, выходы которого соединены с усилителем мощности 4, фазовым детектором 9 и антенным переключателем 5, соединенным с приемопередающей антенной 12, блока ввода 13, блока вывода 14, К фильтров фазовых измерений 151 15к, входы К фильтров 151 15ксоединены с выходом
фазового детектора 9, а выходы К фильтров 151 15к соединены с информационными входами блока ввода 13, выход которого соединен с решающим блоком 10, выходы решающего блока 10 соединены с входами управления опорного генератора 2, синтезатора частот 3, блока ввода 13 и блока вывода 14, выходы которого соединены с входами управления К фильтров 151 15к, выход опорного генератора 2 соединен с фазовым детектором 9 и коммутатором-формирователем 11, второй выход синтезатора частот 3 соединен со смесителем 6,
ретранслятор 16, содержащий последовательно соединëнные опорный генератор 17, синтезатор частот 18, фазовращатель 19, усилитель мощности 20, антенный переключатель 21, смеситель 22, усилитель промежуточной частоты 23, усилитель-ограничитель 24, фазовый детектор 25 и решающий блок 26, выходы которого соединены с входами управления синтезатора частот 18 и фазовращателя 19, выход опорного генератора 17 соединен с фазовым детектором 25 и коммутатором-формирователем 27, выходы которого соединены с фазовым детектором 25, усилителем мощности 20 и антенным переключателем 21, антенный переключатель 21 соединен с приемопередающей антенной 28, второй выход синтезатора частот 18 соединен со смесителем 22.The device comprises a measuring unit 1, consisting of a series-connected
a repeater 16 comprising a reference oscillator 17, a frequency synthesizer 18, a phase shifter 19, a power amplifier 20, an antenna switch 21, a mixer 22, an intermediate frequency amplifier 23, an amplifier-limiter 24, a phase detector 25, and a decision unit 26, the outputs of which are connected to the control inputs of the frequency synthesizer 18 and the phase shifter 19, the output of the reference generator 17 is connected to a phase detector 25 and a switch-
Решающий блок 10(26) содержит (см. фиг. 3) содержит микропроцессорный модуль 29, шина адреса которого соединена с адресными входами постоянного запоминающего элемента 30, оперативного запоминающего элемента 31 и входами дешифратора 32, 33, выходы которого соединены с управляющими входами запоминающих элементов 30 и 31, управляющие выходы микропроцессорного модуля 29 "чтение", "запись" соединены с входами управления постоянного 30 и оперативного 31 запоминающих элементов соответственно, информационные входы выходы микропроцессорного модуля 29 соединены с выходами постоянного запоминающего элемента 30, с информационными входами выходами оперативного запоминающего элемента 31, с входами регистров 34 40, выходы дешифратора 32 соединены через элементы 41 47 с входами управления регистров 34 40. The decisive unit 10 (26) contains (see Fig. 3) contains a
Фильтр фазовых измерений 151 15к (см. фиг. 5) содержит регистр 48, выходы которого соединены с вычислителем синусов 49 и вычислителем косинусов 50, накопители 51 и 52, выходы которых соединены с выходным регистром 53, вычислительный блок 54, выходы которого являются выходами блока 15, формирователь импульсов 55, выход которого соединен с входами накопителей 51, 52 и входом счетчика 56, входы управления которого соединены с блоком 14, а выход соединен с выходным регистром 53 и формирователем импульсов 57, выход которого соединен с входом управления вычислительного блока 54.The phase measurement filter 15 1 15 k (see Fig. 5) contains a
Блок ввода 13 (см. фиг. 6) содержит К регистров 581 58к, выходы которых являются выходами блока 13 и соединены с блоком 10, входы управления регистров 581 58к соединены с блоком 10.The input block 13 (see Fig. 6) contains K registers 58 1 58 k , the outputs of which are the outputs of block 13 and are connected to block 10, the control inputs of the registers 58 1 58 k are connected to block 10.
Фазовый детектор 9(25) содержит (см. фиг. 8) последовательно соединенные элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 62, счетчик 63 и регистр 64, последовательно соединенные элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 65, счетчик 66 и регистр 67, вычислительный блок 68, входная шина которого соединена с выходами регистров 64, 67, генератор импульсов 69, соединенный через элемент совпадения 70 со счетными входами счетчиков 63, 66, формирователь импульсов 71, соединенный со счетчиком 63, регистром 64, счетчиком 66, регистром 67, вычислительным блоком 68, элементом совпадения 70, формирователь ортогонального сигнала 72, соединенный с элементами ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 62, 65. The phase detector 9 (25) contains (see FIG. 8) an EXCLUSIVE OR
Блок вывода 14 (см. фиг. 7) содержит дешифратор 59, выходы которого соединены через элемент И 601 60к с входами управления регистров 611 61к.The output unit 14 (see Fig. 7) contains a
Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.
Опорные генераторы 2, 17 вырабатывают непрерывные гармонические сигналы частотой f, которые поступают на коммутаторы-формирователи 11, 27 и синтезаторы частот 3, 18. Синтезаторы частот 3 и 18 вырабатывают для излучения опорный сигнал частотой fo и несколько вспомогательных сигналов частотами f1, f2,fi, кроме того, в синтезаторах частот 3 и 18
формируются сигналы гетеродина для смесителей 6 и 22 с частотами fОГ, f1Г, f2г.fiг, при этом управление частотой излучаемых (принимаемых) сигналов осуществляется решающим блоком 10, причëм fО fОГ fПР, f1 f1Г fПР, f2 f2Г fПР, fi fiГ fПР, где fПР промежуточная частота, выделяемая усилителями 7, 23, на которой осуществляется измерение фазы принятых сигналов. Коммутаторы-формирователи 11 и 27 вырабатывают сигналы управления для блоков 4 (см. фиг. 2,а), 5,9 (см. фиг. 2,б), 21, 25 (см. фиг. 2,в), 20 (см. фиг. 2,г).The
forming signals for heterodyne mixers 6 and 22 with exhaust frequencies f, f 1D, Id .f f 2r, wherein the frequency control radiated (received) signals is carried out deciding unit 10, prichëm exhaust f O f f OL, f 1 f f ol 1D , f 2 f 2Г f OL , f i f iГ f OL , where f OL is the intermediate frequency allocated by amplifiers 7, 23, at which the phase of the received signals is measured. Shaper-
Временные диаграммы на фиг. 2 приведены для установившегося рабочего режима устройства, когда временные интервалы излучения и приëма сигналов измерительного блока 1 синхронизированы с соответствующими интервалами ретранслятора 16. Здесь Тц временный цикл работы устройства; t интервал излучения (приема) опорного сигнала частотой fО; 2t интервал излучения (приема) вспомогательных сигналов с частотами fi; tп длительность паузы.Timing diagrams in FIG. 2 are given for the steady-state operating mode of the device when the time intervals of the radiation and reception of signals of the measuring unit 1 are synchronized with the corresponding intervals of the relay 16. Here T c is the time cycle of the device; t is the interval of emission (reception) of the reference signal with a frequency of f O ; 2t interval of radiation (reception) of auxiliary signals with frequencies f i ; t p the duration of the pause.
В усилителе мощности 4 осуществляется усиление сигналов от синтезатора частот 3 до необходимой величины и формирование выходных радиоимпульсных сигналов под воздействием управляющего сигнала от коммутатора-формирователя 11 (см. фиг. 2,а). Радиоимпульсный сигнал от усилителя мощности 4, пройдя через антенный переключатель 5, излучается в пространство приемопередающей антенной 12 (см. фиг. 2, д). Сигнал, излучаемый в пространство измерительным блоком 1 в течение времени Ти, пройдя через среду распространения, принимается приемопередающей антенной 28 ретранслятора 16 и через антенный переключатель 21 поступает на вход смесителя 22. На второй вход смесителя 22 подаются сигналы от синтезатора частот 18 с частотами (fОГ, f1Г, f2Г, fiГ) в соответствии с фиг. 2,в.In the power amplifier 4, the signals from the frequency synthesizer 3 are amplified to the required value and the output radio pulse signals are generated under the influence of a control signal from the commutator-shaper 11 (see Fig. 2, a). The radio pulse signal from the power amplifier 4, passing through the antenna switch 5, is radiated into the space by the transceiver antenna 12 (see Fig. 2, e). The signal emitted into the space by the measuring unit 1 during time T and , passing through the propagation medium, is received by the transceiver antenna 28 of the relay 16 and through the antenna switch 21 is fed to the input of the mixer 22. The signals from the frequency synthesizer 18 with frequencies ( f exhaust gas , f 1G , f 2G , f iG ) in accordance with FIG. 2, c.
В смесителе 22 осуществляется преобразование принимаемого сигнала на частоту fПР (причëм fO fОГ fПР, f1 f1Г fПР и т. п.), в усилителе промежуточной частоты 23 сигналы частотой fПР фильтруются и усиливаются, а затем нормируются по амплитуде в усилителе-ограничителе 24 и поступают на фазовый детектор 25. В фазовом детекторе 25 под воздействием управляющих сигналов осуществляется измерение фазовых сдвигов принятых сигналов, при этом измеряются фазовые сдвиги φ01, φ02, φoi, φoi' опорных сигналов частоты fО (фиг. 2, в) и фазовые сдвиги φ1, φ2, φi вспомогательных сигналов частотами f1, f2. fi. Информация с фазового детектора 25 поступает в решающий блок 26, в котором вычисляются фазовые соотношения в течение интервалов tn:
, (1)
φ1 ' φ1 Δ φ1 φ2 ' φ2 Δ φ2 φi ' φi Δ φi (2)
Полученные значения фазы Δ φ1 Δ φ2 Δ φi запоминаются в решающем блоке 26. В течение интервала Тризлучаются в пространство сигналы от ретранслятора 16, при этом управление частотой и фазой излучаемых сигналов осуществляется решающим блоком 26 через блоки 18 и 19 соответственно. В моменты времени t, когда ретранслятором 16 излучаются в пространство основные сигналы частотой fОфазовращатель 19 решающим блоком 26 установлен в исходное (нулевое) состояние, тогда излучаемые опорные сигналы частотой fО имеют фазу сигнала f опорного генератора 17. В течение интервалов 2t, когда ретранслятором 16 излучаются в пространство вспомогательные сигналы частотами f1, f2,fi, сигналами управления от решающего блока 26 устанавливаются в фазовращателе 19 фазовые сдвиги Δ φ1Δ φ2 Δ φi соответственно.In mixer 22, the transformation of the received signal at the frequency f OL (prichëm f O f exhaust f OL, f 1 f 1G f OL and m. P.) In the intermediate frequency amplifier 23 signals the frequency f OL filtered and amplified, and then normalized to amplitude in the amplifier-limiter 24 and fed to the phase detector 25. In the phase detector 25 under the influence of control signals, the phase shifts of the received signals are measured, while the phase shifts φ 01 , φ 02 , φ oi , φ oi 'of the reference signals of frequency f O are measured (Fig. 2, c) and phase shifts φ 1 , φ 2 , φ i help real signals with frequencies f 1 , f 2 . f i . Information from the phase detector 25 enters the decision block 26, in which the phase relationships are calculated during the intervals t n :
, (1)
φ 1 ' φ 1 Δ φ 1 φ 2 ' φ 2 Δ φ 2 φ i ' φ i Δ φ i (2)
The obtained phase values Δ φ 1 Δ φ 2 Δ φ i are stored in the decision block 26. During the interval T p, signals from the relay 16 are radiated into space, while the frequency and phase of the signals emitted are controlled by the decision block 26 through blocks 18 and 19, respectively. At times t, when the repeater 16 emits the main signals of frequency f O into the space 16, the phase shifter 19 is set to the initial (zero) state by the deciding unit 26, then the emitted reference signals of frequency f O have the phase of the signal f of the reference oscillator 17. During the intervals 2t, when by the relay 16 auxiliary signals with frequencies f 1 , f 2 , f i are emitted into space, phase shifts Δ φ 1 Δ φ 2 Δ φ i, respectively, are set in the phase shifter 19 by control signals from the decision unit 26.
Таким образом, в течение интервала Тр ретранслятор 16 излучает вспомогательные сигналы, фаза которых равна фазе принятых сигналов в течение интервала Ти от измерительного блока 1, а также опорные сигналы, фаза которых равна фазе опорного генератора 17. В усилителе мощности 20 осуществляется усиление сигналов от фазовращателя 19 и формирование выходных радиоимпульсных сигналов под воздействием управляющего сигнала от коммутатора-формирователя 27 (см. фиг. 2,г). Радиоимпульсный сигнал от усилителя мощности 20, пройдя через антенный переключатель 21, излучается в пространство приëмопередающей антенной 28 (см. фиг. 2,е).Thus, during the interval T r, the relay 16 emits auxiliary signals whose phase is equal to the phase of the received signals during the interval T and from the measuring unit 1, as well as reference signals whose phase is equal to the phase of the reference generator 17. In the power amplifier 20, the signals are amplified from the phase shifter 19 and the formation of the output radio pulse signals under the influence of a control signal from the switch-former 27 (see Fig. 2, g). The radio pulse signal from the power amplifier 20, passing through the antenna switch 21, is radiated into the space by the transceiver antenna 28 (see Fig. 2, e).
Сигнал, излучаемый в пространство ретранслятором 16 в течение времени Тр, пройдя через среду распространения, принимается приëмопередающей антенной 12 измерительного блока 1 и через антенный переключатель 5 поступает на вход смесителя 6, на второй вход которого подаются сигналы от синтезатора частот 3 с частотами (fОГ, f1Г, f2Г.fiГ) в соответствии с фиг. 2б. В смесителе 6 осуществляется преобразование принимаемого сигнала на частоту fПР (причем fО fОГ fПР, f1 f1Г fПР и т. п.), в усилителе промежуточной частоты 7 сигналы частотой fПР фильтруются и усиливаются, а затем нормируются по амплитуде в усилителе-ограничителе 8 и поступают на фазовый детектор 9. В фазовом детекторе 9 под воздействием управляющих сигналов (см. фиг. 2,б) осуществляется измерение фазовых сдвигов принятых сигналов, при этом измеряются фазовые сдвиги ϑ01, ϑ02, ϑoi, ϑoi' опорных сигналов частоты fО и фазовые сдвиги ϑ1, ϑ2, ϑi вспомогательных сигналов частотами f1, f2,fi.The signal emitted into the space by the repeater 16 during the time T r , passing through the propagation medium, is received by the transmitter-receiver antenna 12 of the measuring unit 1 and through the antenna switch 5 is fed to the input of the mixer 6, to the second input of which signals from the frequency synthesizer 3 with frequencies (f Exhaust gas , f 1G , f 2G .f iG ) in accordance with FIG. 2b. In the mixer 6, the received signal is converted to the frequency f PR (moreover, f О f ОГ f PR , f 1 f 1Г f PR , etc.), in the amplifier of intermediate frequency 7, signals with a frequency f PR are filtered and amplified, and then normalized to amplitude in the amplifier-limiter 8 and fed to the
Информация с фазового детектора 9 поступает в решающий блок 10. При этом, накапливая информацию в решающем блоке 10 об изменениях фазовых сдвигов Δ ϑ, например, для частоты fО, т. е. ϑ01, ϑ02, ϑoi за один или несколько циклов работы устройства Тц, можно определить отклонение Δ f частоты опорного генератора 2 от частоты опорного генератора 17 за время наблюдения Δ t за отклонением частоты генераторов. Код отклонения частоты опорного генератора 2 Δ f поступает от решающего блока 10 на вход управления опорного генератора 2, обеспечивая изменение его выходной частоты и уменьшая Δ f до нуля.Information from the
Кроме того, в решающем блоке 10 по измеренным данным ϑо, ϑ1, ϑiопределяются случайные составляющие погрешностей фазовых измерений за один или несколько циклов Тц работы устройства, величины которых используются затем в решающем блоке 10 для управления режимом фильтрации фазовых измерений в блоках 151 15к.Furthermore, in decision block 10, the measured data θ of, θ 1, θ i are determined by the random component of the error phase measurements for one or more cycles T u of the device, which values are then used in decision block 10 to control the mode of the filtration phase measurements in blocks 15 1 15 K.
Информация с фазового детектора 9 поступает также на входы фильтров фазовых измерений 151 15к, причëм фазовые сдвиги опорных сигналов частоты fО(ϑ01, ϑ02, ϑoi, ϑoi') накапливаются в фильтре 151, фазовые сдвиги вспомогательных сигналов частоты f(ϑ 1) накапливаются в фильтре фазовые сдвиги сигналов частоты f2 (ϑ 2) в фильтре 153 и т. д. до частоты fi, для которой фазовые сдвиги ϑi накапливаются в фильтре 15к. В фильтрах фазовых измерений 151 15к осуществляется обработки первичных фазовых измерений, полученных за несколько циклов Тц работы устройства. При этом управление режимами работы фильтров фазовых измерений 151 15к осуществляется от решающего блока 10 через блок вывода 14.Information from the
Информация с выходов фильтров 151 15к (ϑо, ϑ1, ϑ2, ϑi) поступает через блок ввода 13 в решающий блок 10, в котором вычисляются фазовые соотношения
-= , -= -= , (3) где , , оценки фазовых сдвигов, полученные в результате обработки первичных фазовых измерений блоках 151 15к.Information from the outputs of the filters 15 1 15 k (ϑ о , ϑ 1 , ϑ 2 , ϑ i ) comes through the input unit 13 to the decision block 10, in which the phase relations are calculated
- = , - = - = , (3) where , , estimates of phase shifts obtained as a result of processing the primary phase measurements in blocks 15 1 15 K.
Управление приëмом информации с выходов фильтров 151 15косуществляется от решающего блока 10 через блок ввода 13.The reception of information from the outputs of the filters 15 1 15 k is controlled from the decision block 10 through the input block 13.
Полученные значения фазовых сдвигов , ΔΨ2, запоминаются в решающем блоке 10, а затем используются в решающем блоке 10 для устранения многозначности фазовых отчетов. На практике частоты f0, f1, f2.fi выбираются таким образом, чтобы выполнялись соотношения f0 f1 F1, f0 f2 F2,f0 fi Fi, F1/F2 m2,F(i-1)/Fi= mi, где F1 частота точной ступени (рабочая частота устройства); F2, F3,Fi частота грубых ступеней; m1, m2,mi коэффициенты сопряжения частот.The obtained values of the phase shifts , ΔΨ 2 , stored in decision block 10, and then used in decision block 10 to eliminate the ambiguity of phase reports. In practice, the frequencies f 0 , f 1 , f 2 .f i are chosen so that the relations f 0 f 1 F 1 , f 0 f 2 F 2 , f 0 f i F i , F 1 / F 2 m 2 , F (i-1) / Fi = m i , where F 1 is the frequency of the exact stage (operating frequency of the device); F 2 , F 3 , F i the frequency of the coarse steps; m 1 , m 2 , m i frequency conjugation coefficients.
Таким образом, величина фазового сдвига с учетом коррекции при устранении многозначности соответствует сигналу частотой F1, прошедшего дважды через среду распространения, соответствует времени запаздывания радиоволн в точке приëма по отношению к моменту их излучения и может использоваться для точного определения расстояния (r) между антенной 12 измерительного блока 1 и антенной 28 ретранслятора 16 при известной скорости распространения радиоволн и измеренной величине по формуле
r (4) где С скорость распространения радиоволн.Thus, the magnitude of the phase shift taking into account the correction when eliminating ambiguity, it corresponds to a signal with a frequency F 1 that has passed twice through the propagation medium, corresponds to the delay time of the radio waves at the reception point with respect to the moment of their emission and can be used to accurately determine the distance (r) between the antenna 12 of the measuring unit 1 and antenna 28 repeater 16 at a known propagation velocity of the radio waves and the measured value according to the formula
r (4) where C is the speed of propagation of radio waves.
При большой скорости движения объекта, на котором установлен измерительный блок 1 для повышения точности измерения фазовых сдвигов принимаемых сигналов, фильтры фазовых измерений 151 15к могут осуществлять обработку фазовых измерений, полученных в соответствии с выражениями (3) за несколько циклов работы устройства. Тогда в фильтре 151 накапливаются фазовые сдвиги , в фильтре 152 а в фильтре 15к , при этом вычисления по формулам (3) должны выполняться в соответствующих фильтрах 151 15к либо фазовом детекторе 9.At a high speed of movement of the object on which the measuring unit 1 is installed to improve the accuracy of measuring the phase shifts of the received signals, the phase measurement filters 15 1 15 k can process the phase measurements obtained in accordance with expressions (3) for several cycles of operation of the device. Then in the filter 15 1 accumulate phase shifts , in the filter 15 2 and in the filter 15 to , while the calculations according to formulas (3) should be performed in the corresponding filters 15 1 15 to or
Структурная схема варианта решающего блока 10 (26) приведена на фиг. 3. Дешифратор 33 обеспечивает выбор постоянного 30 или оперативного 31 запоминающего элемента, в котором хранится программа, константа или текущая информация соответственно. Микропроцессорный модуль 29 выполняет обработку и обмен информацией в соответствии с блок-схемой фиг. 4 и связан с блоками 30 33 шиной адреса (ША) и с блоками 30, 31, 34 40
информационной шиной данных (ШД), может иметь управляющие выходы с сигналами "чтение" и "запись" для управления постоянным 30 и оперативным 31 запоминающими элементами соответственно "вывод", например, для вывода информации по шине ШД в блоки 2, 3, 11, 13, 14, 18, 19, вход "запрос прерывания" для ввода информации в блок 10 (26) по сигналам от блока 9 (25), вход "ввод" для ввода информации от блока 13, сигналы обращения (вывода) со стороны блока 10 (26) к внешним блокам формируются путем дешифрирования кода адреса соответствующего регистра в дешифраторе 32 и коньюнкции его выходных сигналов с сигналом "вывод" в элементах И 41 47. По выходным сигналам элементов и 41 47 производится запись информации из микропроцессорного модуля 29 в регистры 34 40. При реализации решающего блока 10 (26) на базе микропроцессора К580 микропроцессорный модуль 29 состоит из трëх БИС-центрального процессора К580ИК80, системного контроллера К580ВК28, тактового генератора К580ГО24.The block diagram of a variant of the decision block 10 (26) is shown in FIG. 3. The
information data bus (SD), may have control outputs with signals "read" and "write" to control the permanent 30 and operational 31 memory elements, respectively, "output", for example, for outputting information on the bus SH in
Структурная схема варианта фильтра фазовых измерений 151 15кприведена на фиг. 5. Устройство обеспечивает обработку первичных измерений фазовых сдвигов и при наличии во входном сигнале измерительного блока 1 различного рода помех обеспечивает повышение точности оценки фазовых сдвигов за счëт реализации алгоритмов фильтрации. Сигналы с выхода фазового детектора 9 подаются на буферный регистр 48 и логический элемент 55. От буферного регистра 48 коды данных поступают на вычислитель синусов 49 и вычислитель косинусов 50, представляющие, например, собой постоянное запоминающее устройство табличного типа. Вычисленные значения подаются в накопители 51 и 52 соответственно.Structural embodiment of the phase measurement filter circuit 15 to January 15 shown in FIG. 5. The device provides processing of primary measurements of phase shifts and, in the presence of various types of interference in the input signal of measuring unit 1, provides an increase in the accuracy of estimating phase shifts due to the implementation of filtering algorithms. The signals from the output of the
Сигнал от счëтчика 56 первичных оценок, управляющего числом накопленных данных, в течение нескольких циклов Тц работы устройства поступает на выходной регистр 53 и формирователь 57 сигнала готовности прерывания данных для вычислительного блока 54. Формирователь импульсов 55 обеспечивает ввод информации в регистр 48 и формирует сигнал готовности для блоков 51, 52, 56. Управление режимом работы фильтра 15 осуществляется от блока 14 путëм изменения циклов накопления благодаря предустановке счëтчика 56.The signal from the
Блок ввода 13 (см. фиг. 6) выполняет функции обмена информацией между блоками 151 15к и решающим блоком 10. По сигналам управления от блока 10 "запись" информация с выходов блоков 151 15к переписывается в регистры 581 58к соответственно.Input block 13 (see Fig. 6) performs the function of exchanging information between blocks 15 1 15 k and decision block 10. According to the control signals from block 10, the “recording” information from the outputs of blocks 15 1 15 k is written to the registers 58 1 58 k, respectively .
Затем по сигналам управления от блока 10 последовательно во времени считывается информация из регистров 581, 582,58к в решающий блок 10.Then, according to the control signals from block 10, information is sequentially read in time from the registers 58 1 , 58 2 , 58 k to the decision block 10.
Блок вывода 14 (см. фиг. 7) обеспечивает обмен информацией между блоком 10 и блоками 151 15к, при этом сигналы обращения (вывода) со стороны блока 10 к блокам 151 15к формируются путëм дешифрирования кода адреса соответствующего регистра в дешифраторе 59 и коньюкции его выходных сигналов с сигналом "вывод" в элементах И 601 60к. По выходным сигналам элементов И 601 60к производится запись информации из блока 10 в регистры 611 61к.The output block 14 (see Fig. 7) provides information exchange between the block 10 and the blocks 15 1 15 k , and the signals of access (output) from the block 10 to the blocks 15 1 15 k are generated by decrypting the address code of the corresponding register in the
Фазовые детекторы 9 (25) можно реализовать по известным схемам, либо на основе ортогональных фазоизмерителей ограниченных сигналов по структурной схема фиг. 8. Phase detectors 9 (25) can be implemented according to known schemes, or based on orthogonal phase meters of bounded signals according to the structural diagram of FIG. 8.
Прямоугольные импульсы с выхода ограничителя 8 или 24 частотой fпрподаются на элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 62, 65. Формирователь ортогонального сигнала 72 вырабатывает из сигналов опорного генератора 2 или 17 два прямоугольных квадратурных колебания частотой fпр, первое колебание поступает на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ62, второе, сдвинутое на 90о относительно первого, на элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 65.Rectangular pulses from the output of the limiter 8 or 24 with a frequency f pr are supplied to the EXCLUSIVE OR
Элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 62 и 65 обеспечивают выполнение операций перемножения сигналов с выходов ограничителя и с выходов формирователя ортогонального сигнала 72. Импульсные последовательности с выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 62 и 65 поступают на управляющие входы счëтчиков 63 и 66 соответственно. The EXCLUSIVE OR
Сигналы с выходов элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 62 и 65 используются для управления режимом работы счëтчиков 63 и 66, которые подсчитывают количество импульсов, поступающих от генератора импульсов 69 через элемент совпадения 70. The signals from the outputs of the elements EXCLUSIVE OR 62 and 65 are used to control the operation mode of the
По окончании времени измерения t, формируемого формирователем импульсов 71, элемент совпадения 70 закрывается, коды чисел К1 и К2, накопленные в счëтчиках 63 и 66 соответственно за измерительный интервал, переписываются по сигналам управления от блока 71 в регистры 64 и 67 соответственно.At the end of the measurement time t generated by the
По сигналам управления от формирователя 71 в вычислительный блок 68 считывается измерительная информация последовательно из регистров 64, 67 (К1, К2). Счëтчики 63, 66 затем устанавливаются в исходное (нулевое) состояние сигналом от формирователя 71, элемент совпадения 70 открывается и цикл повторяется.According to the control signals from the
Вычислительный блок 68 вычисляет функцию арктангенса отношения измеренных величин, т.е.
φ arctg K1/K2, может вычислять также значение разности фаз.φ arctan K 1 / K 2 can also calculate the value of the phase difference.
Формирователи импульсов 55, 71 выполняют функции формирования управляющих сигналов, необходимых для организации обмена информацией между соответствующими блоками. The pulse shapers 55, 71 perform the functions of generating control signals necessary for organizing the exchange of information between the respective blocks.
При практической реализации фазового детектора 9 (см. фиг. 8) счëтчики 63 и 66 могут быть выполнены в виде реверсивных или в виде суммирующих счëтчиков. В случае применения реверсивных счëтчиков 63 и 65 сигналы с выходов элементов 62 и 65 управляют режимом счëта, т. е. в моменты совпадения полярностей входных импульсов элементов 62 и 65 реверсивные счëтчики работают на суммирование, при несовпадении полярностей входных импульсов элементов 62 и 65 на вычитание. In the practical implementation of the phase detector 9 (see Fig. 8), the
При использовании суммирующих счëтчиков 63 и 66 в моменты совпадения полярностей входных импульсов элементов 62 и 65 счëтчики 63 и 66 суммируют импульсы, поступающие от генератора 69, при несовпадении полярностей входных импульсов элементов 62 и 65 не считают. Для вычисления фазового сдвига (в этом случае в вычислительном блоке 68) результаты, полученные за такт измерения в счëтчиках 63 и 66, центрируются, т. е. из этих результатов вычисляются поправки, равные половине известного количества импульсов генератора 69 за измерительный такт и вычисляется функция арктангенса отношения полученных величин. When using the summing
Вычислительный блок 54, 68 может быть выполнен на основе микропроцессора по типовой структуре. The
Управляемые синтезаторы частот 3 и 18 могут быть реализованы, например, аналогично синтезатору Ч6-31. Controlled frequency synthesizers 3 and 18 can be implemented, for example, similarly to the synthesizer Ch6-31.
Коммутаторы-формирователи 11 и 27 могут быть выполнены в виде счëтчика, выходы которого соединены с адресными входами постоянного запоминающего устройства, хранящего значения кодов чисел, соответствующих временным диаграммам фиг. 2. Shaper-
Переключатели 5, 21, могут быть выполнены, например, на pin-диодах или на микросхемах КР590КН4. Switches 5, 21, can be performed, for example, on pin diodes or on chips KR590KN4.
Формирователь ортогонального сигнала 72 может быть выполнен в виде трëх триггеров, работающих в режиме деления частоты на два, причëм к прямому и инверсному выходам первого триггера подключены входы второго и третьего триггеров соответственно. Тогда сигналы с выходов второго и третьего триггеров будут сдвинуты относительно друг друга на четверть периода выходной частоты. The driver of the
Регистры 48, 53, 581 58к, 611 61к, 64, 67 могут быть выполнены, например, на микросхемах К155ИР15, К555ИР23 с тремя состояниями на выходе, что легко обеспечивает режим обмена информацией.
Таким образом, благодаря новым элементам и связям повышается точность измерения расстояния между измерительным блоком и ретранслятором при наличии помех за счëт обеспечения дополнительной фильтрации фазовых измерений на каждой из принимаемых частот устройства. Тогда предлагаемое устройство будет функционировать при воздействии на входной сигнал измерительного блока широкополосных и сосредоточенных по спектру помех. Thus, thanks to new elements and connections, the accuracy of measuring the distance between the measuring unit and the repeater is increased in the presence of interference due to the additional filtering of phase measurements at each of the received frequencies of the device. Then the proposed device will function when exposed to the input signal of the measuring unit broadband and concentrated on the spectrum of interference.
В прототипе для определения информационного параметра устройства используется измерение фазовых сдвигов на каждой из принимаемых частот, по значениям которых осуществляется устранение многозначности фазовых отсчëтов и расчëт расстояния. При этом наличие помех в принимаемом сигнале приведëт к понижению точности определения расстояния, а также может привести к нарушению условий верного устранения многозначности фазовых отсчëтов и как следствие к сбоям в правильном определении расстояний. Такая работа измерительного блока возможна не только при наличии помех, но и при увеличении расстояния между измерительным блоком и ретранслятором на значительную величину, что приводит к уменьшению уровня принимаемого сигнала. Эти недостатки исключены в прилагаемом устройстве. In the prototype, to determine the information parameter of the device, phase shifts are measured at each of the received frequencies, the values of which eliminate the ambiguity of phase readings and calculate the distance. In this case, the presence of interference in the received signal will lead to a decrease in the accuracy of determining the distance, and may also lead to a violation of the conditions for correct elimination of the ambiguity of phase readings and, as a result, to malfunctions in the correct determination of distances. Such operation of the measuring unit is possible not only in the presence of interference, but also by increasing the distance between the measuring unit and the repeater by a significant amount, which leads to a decrease in the level of the received signal. These disadvantages are excluded in the attached device.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015426 RU2048676C1 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Radio signal phase meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5015426 RU2048676C1 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Radio signal phase meter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2048676C1 true RU2048676C1 (en) | 1995-11-20 |
Family
ID=21590970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5015426 RU2048676C1 (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Radio signal phase meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2048676C1 (en) |
-
1991
- 1991-12-03 RU SU5015426 patent/RU2048676C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР N 734592, кл. G 01S 3/13, 1977. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5075878A (en) | High resolution measuring device for time difference | |
EP0035755B1 (en) | Electro-optical range finder using three modulation frequencies | |
US9134406B2 (en) | Method and device for measuring a change in distance | |
US4135243A (en) | Single sampler heterodyne method for wideband frequency measurement | |
RU2048676C1 (en) | Radio signal phase meter | |
US3372389A (en) | Doppler radar system | |
RU2042144C1 (en) | Device for measuring parameters of motion of object | |
RU2076333C1 (en) | Range finding system with measurement of phase of radio signal | |
RU2050552C1 (en) | Device measuring phase of radio signal | |
US7046345B2 (en) | Apparatus for precise distance measurement | |
RU2031365C1 (en) | Device to measure distances | |
RU2042146C1 (en) | Direction finder | |
RU2073880C1 (en) | Direction finder | |
RU2010182C1 (en) | Level meter | |
RU2117954C1 (en) | Signal-to-noise ratio meter | |
SU960869A2 (en) | Device for reading graphic data | |
SU1645818A1 (en) | Phasic light distance finder | |
RU2043603C1 (en) | Device to measure distances | |
SU1620986A1 (en) | Measuring device for meter of group delay time | |
RU2133481C1 (en) | Apparatus for finding direction to radio signal source | |
SU1539708A1 (en) | Device for preliminary processing of electric prospecting signals | |
RU2048685C1 (en) | Method for determining error of radio range finder | |
RU2048677C1 (en) | Radio signal phase meter | |
RU2088948C1 (en) | Phase radio geodetic system | |
SU1073644A1 (en) | Humidity analyzer |