SU1129550A1

SU1129550A1 - Device for measuring phase

Info

Publication number: SU1129550A1
Application number: SU833617403A
Authority: SU
Inventors: Александр Петрович Шахурин; Владимир Васильевич Смирнов; Александр Борисович Кукушкин
Original assignee: Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Авиационный Институт Им.Серго Орджоникидзе
Priority date: 1983-07-04
Filing date: 1983-07-04
Publication date: 1984-12-15

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ, ,содержащее генератор опорных сигналов, решающее устройство, состо щее из N перемножителей, выходы которых соединены с N -входовым сумматором и М- каналов каждый из которых включает в себ последовательно соединенные первый перемножитель, первый усилитель и первый интегратор , причем первые входы первых перемножителей вл ютс входсни устройства дл измерени фазы, выходы первых интеграторов I каждого канала подключены к.первым входам перемножителей решающего устройства, а i выход М -входового сумматора рипающего устройства вл етс выходом устройства дл измерени фазы. отличающеес тем, что,г ;с целью повышени точности измерени фазы радиосигнала, введен пер . ВЕЛИ N -входовый сумматор, блок начальных значений коэффициента, а в каждый канал - фазовый модул тор, второй сумматор, последовательно соединенные второй, третий перемножители , второй усилитель, второй интегратор и делитель, причем первый вход второго перемножител подключен к первому входу первого перемножител , выход второго интегратора соединен с первым входом второго сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножител , выход делител каждого канала соединен с вторым входом соответствун цего перемножител решающего устройства, выходы генератора опорных сигналов подключены к перв1 « входам фазовых модул торов, вторые входы которых подключены к выходам первых интеграторов каждого канала, выходы фазовых модул торов подсоединены к вторым входам первых и третьих соответствующих перемножителей, выходы вторых интеграторов соединены с соответствующими входами первого N -входового сумматора, выходы ко:D торого подключены к вторым входам делителей, а вторые входы вторых сумСП маторов каждого канала соединены с № соответствующим выходом блока начешьо ных значений коэффициентов.A DEVICE FOR MEASURING A PHASE, containing a reference signal generator, a resolver consisting of N multipliers, the outputs of which are connected to the N -input adder and M-channels, each of which includes serially connected first multiplier, first amplifier and first integrator the first inputs of the first multipliers are the inputs of the phase measurement device, the outputs of the first integrators I of each channel are connected to the first inputs of the resolver multipliers, and i output M is the input sum The snorkel torus is the output of the phase measurement device. characterized in that, g; in order to improve the accuracy of measuring the phase of the radio signal, a lane is inserted. LED N is an input adder, a block of initial coefficient values, and in each channel is a phase modulator, a second adder, a second, third multiplier, a second amplifier, a second integrator, and a divider, the first input of the second multiplier is connected to the first input of the first multiplier, the output of the second integrator is connected to the first input of the second adder, the output of the second adder is connected to the second input of the second multiplier, the output of the divider of each channel is connected to the second input of the corresponding n the solver of the solver, the outputs of the reference signal generator are connected to the first 1 "inputs of phase modulators, the second inputs of which are connected to the outputs of the first integrators of each channel, the outputs of the phase modulators are connected to the second inputs of the first and third corresponding multipliers, the outputs of the second integrators are connected to the corresponding inputs of the first N is an input adder, the outputs to: D are then connected to the second inputs of the dividers, and the second inputs of the second sump of each channel are connected to the corresponding number the output of the block of the initial values of the coefficients.

Description

Изобретение относитс к радиотехнике , в частности в радиоизмерени м, и может быть использовано дл измерЬ ки фазы радиосигналов.The invention relates to radio engineering, in particular in radio measurements, and can be used to measure the phase of radio signals.

Известно устройство измерени фаз представл ющее собой след щий измеритель , содержащий последовательно соединенные перемножитель, усилитель интегратор и фазовый модул тор, второй вход которого подключен к выходу опорного г-енератора fl . A phase measurement device is known, which is a tracking meter containing a series-connected multiplier, an amplifier integrator, and a phase modulator, the second input of which is connected to the output of the reference g-generator fl.

Недостатком известного устройства вл етс низка точность его работы при малых отношени х сигнал/шум и при многопиковом характере распределени фазы.A disadvantage of the known device is the low accuracy of its operation at low signal-to-noise ratios and at multi-peak phase distribution.

Наиболее близким по технической сущности .к предлагаемому вл етс устройство измерени параметров сигнала, состо щее из многоканальног коррел тора, генератора опорных сигналов и рещаюшего устройства, состо щего из Я перемножителей, вырабатывающего оценку параметра по максимуму функций правдоподоби , выходы которых соединены с N -входами сумматоров. Ка сдый канал многоканаль ного коррел тора содержит перемножитель и интегратор. На одни входы перемножителей поступает входна реализаци , вл юща с смесью сигнала и шума, на другие - напр жение с выходов генератора опорных сигналов. Выходы первых интеграторов подключены к первым входам перемножителей решающего устройства, а выход N -входового сумматора вл етс выходом устройства 2J .The closest in technical essence to the present invention is a signal parameter measuring device consisting of a multichannel correlator, a reference signal generator and a decisive device consisting of an I multiplier that produces an estimate of the parameter based on the maximum likelihood functions, the outputs of which are connected to N-inputs adders. Each channel of the multichannel correlator contains a multiplier and an integrator. One input of the multipliers receives the input realization, which is a mixture of signal and noise, and the other comes from the outputs of the reference signal generator. The outputs of the first integrators are connected to the first inputs of the multiplier of the resolver, and the output of the N -input adder is the output of the 2J device.

Недостаток этого устройства г низка точность измерени фазы радиосигналов . Это обусловлено тем, что на практике, как правило, отноше ние сигнал/шум невелико,а апостериорное распределение измер емого параметра носит многопиковый характер. В частности при измерении фазы даже гармонического сигнала апостериорное распределение фазы имеет негауссовский характер, особенно заметный при малом отношении сигнал/шум. В этом случае, а также при многопиковом характере функции распределени , схема прототипа измер ет фазу сигнала с большой погрешностью. Цель изобретени - повышение точности измерени фазы.The disadvantage of this device is low accuracy of measurement of the phase of radio signals. This is due to the fact that, in practice, as a rule, the signal-to-noise ratio is small, and the a posteriori distribution of the measured parameter is multi-peak. In particular, when measuring the phase of even a harmonic signal, the posterior phase distribution has a non-Gaussian character, especially noticeable with a small signal-to-noise ratio. In this case, as well as with the multi-peak nature of the distribution function, the prototype circuit measures the phase of the signal with great error. The purpose of the invention is to improve the accuracy of phase measurement.

Поставленна цель достигаетс темчто в устройство дл измерени фазы, содержащее генератор опорных сигналов , решающее устройство, состо щее из N перемножителей, выходы которых соединены с N -входовым сумматором, и N каналов, каждый из которых вклю чает в себ последовательно соединенные первый перемножитель, первый усилитель и первый интегратор, причем первые входы первых перемножителей вл ютс входом устройства дл измерени фазы, выходы первых интеграторов каждого канала подключены к первым входам перемножителей решающего устройства,а выход .Я-входового сумматора решающего устройства вл етс выходом устройства дл измерени фазы, введен первый Н -входовый сумматор , блок начальных значений коэффициентов , а в каждый канал - фазовый модул тор, второй сумматор, последовательно соединенные второй, тре тий перемножители, второй усилитель, второй интегратор и делитель, причем первый вход второго перемножител подключен к первому входу пе рвого перемножител , выход второго интегратора соединен с первым входом второго сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножител , выход делител каждого канала соединен с вторым входом соответствующего перемножител решающего устройства, выходы генератора опорных сигналов подключены к первым входам фазовых модул торов, второе входы которых подключены к выходам первых интеграторов каждогоканала , быходы фазовых модул торов подсоединены к вторым входам первых и третьих соответствующих перемножителей , выходал вторых интеграторов соединены с соответствующими входами перв.ого i -входового сумматора , выход которого подключен к вторым входам делителей, а вторые входы вторых сумматоров каждого канала соединены с соответствующими выходами блока начальных значений коэффициентов.The goal is achieved by having a phase measurement device comprising a reference signal generator, a resolver consisting of N multipliers, the outputs of which are connected to an N -input adder, and N channels, each of which includes a series-connected first multiplier, the first the amplifier and the first integrator, the first inputs of the first multipliers being the input of the device for measuring the phase, the outputs of the first integrators of each channel are connected to the first inputs of the resolver multipliers and the output of the I-input solver of the solver is the output of the device for phase measurement, the first H input adder, the block of initial coefficients are entered, and the phase modulator, the second adder, and the second and third multipliers in series are inserted into each channel , the second amplifier, the second integrator and the divider, the first input of the second multiplier is connected to the first input of the first multiplier, the output of the second integrator is connected to the first input of the second adder, the output of the second adder is connected to the second input of the second multiplier, the output of the divider of each channel is connected to the second input of the corresponding multiplier solver, the outputs of the reference signal generator are connected to the first inputs of phase modulators, the second inputs of which are connected to the outputs of the first integrators of each channel, the bypass of phase modulators are connected to the second inputs of the first and the third corresponding multipliers, coming out of the second integrators are connected to the corresponding inputs of the first i-input adder, the output of which is chen to second inputs of the dividers, and the second inputs of the second adder of each channel are connected to respective outputs of the block of initial values of the coefficients.

На чертеже представлена функциональна схема устройства дл измерени фазы.The drawing shows the functional diagram of the device for phase measurement.

Устройство дл измерени фазы содержит N каналов, каждый из которых включает в себ последователы но соединенные перемножитель 1, усилитель 2 и интегратор 3, выход которого через фазовый модул тор 4 св зан с одним из входов перемножител 1. Другой вход перемножител 1 вл етс входом устройства. В каждый канал, кроме того, вход т последовательно соединенные второй перемножитёль 5, третий перемножитель б, второй вход которого подключен к выходу фазового модул тора 4, второй усилитель 7, второй интегратор 8, выход которого через сумматор 9 св зан с одним из входов перемножител 5, и делитель 10. При этом второй вход перемножител 5 соединен с в содом уст ойства.The device for measuring the phase contains N channels, each of which includes serially connected multiplier 1, amplifier 2 and integrator 3, the output of which through the phase modulator 4 is connected to one of the inputs of multiplier 1. The other input of multiplier 1 is the device input . In addition to each channel, the second multiplier 5 is connected in series, the third multiplier b, the second input of which is connected to the output of the phase modulator 4, the second amplifier 7, the second integrator 8, the output of which through the adder 9 is connected to one of the multiplier inputs 5, and the divisor 10. In this case, the second input of the multiplier 5 is connected to the soda of the device.

В устройство вход т также генератор 11 опорных сигналов, каждый выхо которого св зан с соответствующим фазовым модул тором 4, блок 12 начальных значений коэф ф11цйёнтов, каждый выход которого подключен к соответствующему сумматору 9, сумматор 13, входами которого вл ютс выходы ин-j теграторов 8 каналов, а выход сум- j .матора 13 подключен к входам делите -|лей 10, а также решающее устройство, включающее N перемножителей 14, входы .которых св заны с выходами интеграторов 3 и делителей 10 соответствующих каналов, и сумматор 15, выход которого подключен к выходу устройства, а входы соединены с выходами перемно-10 жителей 14.The device also includes a generator 11 of reference signals, each output of which is connected to a corresponding phase modulator 4, a block 12 of initial coefficients of coefficients, each output of which is connected to a corresponding adder 9, an adder 13, whose inputs are outputs of ing-j 8 channels, and the output of the j j armature 13 is connected to the inputs of the dividers 10, as well as a resolver including N multipliers 14, the inputs of which are connected to the outputs of the integrators 3 and the dividers 10 of the corresponding channels, and the adder 15, the output which connect ene to the output device, and inputs connected to the outputs 10 peremno 14 inhabitants.

Устройство работает следующшл образом .The device works as follows.

Перед приходом радиоригнала уст-. ройство приводитс в исходное состо -15 ние, дл чего обнул ютс интеграторы 3 и 8 каналов измерител , а на выходах генератора I1 опорных сигналов и блока 12 начгшьных значений выставл ютс соответствующие сигналы. Оценка фазы 20 радиосигнала ищетс в форме sBefore the arrival of the radio set. The behavior is reset to the initial state, for which integrators 3 and 8 channels of the meter are zeroed in, and the corresponding signals are set up at the outputs of the reference signal generator I1 and the block of 12 values. The evaluation of the radio signal phase 20 is sought in the form of s

I .StUiq ; ;т,е. определ етс взвешен- ,I .StUiq; ;those. determined by

;нойсум1«юй парциальных (интервальных) рценок,где( - оценка фазы на каждом пбдинтервале, а «.; - вес., с кото- 25 рым эта оценка входит в общую сумму. Важно; только, чтобы рассто ние между пиками апостериорного распределени не оказалось меньше ширины парциального интервала разбиени , что дости- 30 гаетс лишь изменением числа однотипных каналов (поДинтервалов разбиени ) , отдичаквдихс один от другого начальными значени кда фазк и весовых коэффициентов.Начальные значени фаз 35 парциальных каналов удобно брать в середине каждого подинтервала. Дл определени коэффйшгентов ot, f так же как и дл определени оценО;К i используетс принцип коррел ционной .-. обработки. Яачальны;е значени дл весовых коэффициентой задаютс исход из закона априорного распределени фазы. Если ой неизвестен, тогда дл ка зкдого (и 1 .. V . L; noisum1 "of the partial (interval) rates, where (is the phase estimate for each interval of interval, and".; is the weight with which this estimate is included in the total amount. It is important; only that the distance between the peaks of the posterior distribution it was not less than the width of the partial partitioning interval, which is achieved only by changing the number of channels of the same type (at split intervals), from each other, starting from the initial values of the phase channels and weighting factors. The initial phase values of 35 partial channels are conveniently taken in the middle of each subinterval. To determine the coefficients ot, f as well as to determine the estimate К K i, the principle of correlation processing is used. The initial values for the weighting factors are given on the basis of the a priori distribution of the phase. If oh is unknown, then for each (and 1 .. V. L

При этом необходимо..выполнение услоI At the same time it is necessary ... performance conditions

ВИЯ нормировки /.s; к; % f весовыхVIA normalization / s; to; % f weight

коэффициентов. Приход щий радиосигнал поступает на измерители,- в которых производитс определение текущей оценки ( , и на канальные измерители весовых коэффициентов. На выходах интеграторов 8 формируютс текущие оценки «С весовых коэффициентов у которые при помощи умматора 13 и делителей 10 нормируют:с и поступают на перемножители 14, ,С выходов перемножителей вэвешенные текущие оценки i; ,а; отдельных каналов поступают на сумматор 15 и образуют на выходе последнего текущее значение оценки с| фазы.coefficients. The incoming radio signal arrives at the meters, in which the current estimate is determined (, and at the channel weights meters. At the outputs of the integrators 8, the current estimates are generated from the weighting factors 13 which are normalized with the help of the ummator 13 and sent to the multipliers 14,, from the outputs of the multipliers, the suspended current estimates i;, a; of the individual channels arrive at the adder 15 and form the current value of the estimate at the output of the | phase.

Сумматоры 9,13 и 15 служат дл сложени сигналов, одновременно по-г ступаквдих на входы этих узлов, и не содержат элементов пам ти. Блок .12 начальных значений коэффициентов представл ет собой источник N посто нных напр жений, относительные значени которых устанавливаютс исход из априорных сведений о законе распределени фазы. В частности, при равномерном законе плотности распределение фазы напр жени на W выходах блока 12 должны быть равными . Елок 11 представл ет собой источник синусоидальных сигналов, которые отличаютс друг от друга сдвигом фаз определ емых законом распределени фазы сигнала.Adders 9, 13 and 15 are used to add signals that simultaneously go to the inputs of these nodes and do not contain memory elements. The block .12 of the initial values of the coefficients is a source of N constant voltages, the relative values of which are established on the basis of a priori information about the law of phase distribution. In particular, with a uniform density law, the phase distribution of the voltage on the W outputs of block 12 should be equal. Elok 11 is a source of sinusoidal signals, which differ from each other by a phase shift determined by the law of the phase distribution of the signal.

Проведенный сравнительный анализ эффективности предлагаемого устрой ства измерени фазы с базовым объектом показывает увеличение точности в 3-5 раз при изменении отношени сигнал/шум ( от 1 до 10, причем выигрыш возрастает с уменьшением , что предполагает практическую целесообразность использовани устройства , особенно в случае малого сигнала .A comparative analysis of the effectiveness of the proposed phase measurement device with the base object shows an increase in accuracy by a factor of 3-5 as the signal-to-noise ratio changes (from 1 to 10, and the gain increases with decreasing, which suggests the practical feasibility of using the device, especially in the case of a small signal .

Claims

DEVICE FOR PHASE MEASUREMENT, -containing a reference signal generator, a solver consisting of N multipliers, the outputs of which are connected to the N-input adder, and Ν-channels, each of which includes a first multiplier, a first amplifier and a first integrator moreover, the first inputs of the first multipliers are the input of the device for measuring the phase, the outputs are per- ^; the output integrators ι of each channel are connected to the first inputs of the resolver multipliers, at the output of the I-input adder of the resolver is the output of the phase measuring device, characterized in that <; in order to improve the accuracy of measuring the phase of the radio signal, the first N-input adder is introduced, a block of initial coefficient values, and in each channel a phase modulator, a second adder, a second, third multiplier, a second amplifier, a second integrator and a divider connected in series, the first input of the second the multiplier is connected to the first input of the first multiplier, the output of the second integrator is connected to the first input of the second adder, the output of the second adder is connected to the second input of the second multiplier, the output of each channel divider is connected to the second input of the corresponding multiplier of the resolver, the outputs of the reference signal generator are connected to the first inputs of the phase modulators, the second inputs of which are connected to the outputs of the first integrators of each channel, the outputs of the phase modulators are connected to the second inputs of the first of the third and third respective multipliers, the outputs btodhx of the input from the pin input are connected to the second inputs of the dividers, and the second inputs of the second adders of each channel are connected to the corresponding output of the block of initial coefficients.

>