SU1257557A1 - Способ измерени разности фаз двух когерентных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при создании фотометров когерентных сигналов с расширенным динамическим диапазоном измерени  амплитуд и разности фаз измер емого сигнала. Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых углов, по- вьш1ение точности измерени  в полосе частот. Устройство, реализующее способ содержит фазовый модул тор, генератор 2 пилообразного напр жени , , разв зывающий блок 3, сумматор 4, амплитудный Детектор 5, фазостабиль- ный усилитель 6, фазовращатель 7 на 1Г/2, установочньй фазовращатель 9, . ограничитель 9, полосовой фильтр 10, нуль-орган 11 и индикатор 12 разности фаз. Модулированный по фазе измер емый сигнал складьшают с опорным сигналом, детектируют суммарный сигнал и выдел ют из огибающего сигнала переменную составл ющую. При зтом измер емый сигнал подвергают линейной фазовой модул ции с индексом модул ции 2 fn. Сдвигают начальную фазу переменной составл ющей огибающего суммарного сигнала на IT/2 и выдел ют переменную составл ющую, частота которой в п раз ниже частоты огибающей суммарного сигнала. По расположению моментов перехода через нуль переменной составл ющей относительно фронта фазомодулирующего напр жени  определ ют разность фаз когерентных сигналов. 3 ил. с 9 ел го ел ел ел фие.1

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при создании фазометров когерентных сигналов с расширенным динамическим диапазоном изменени  амплитуд и разности фаз измер емого сигнала, а также при создании измерителей группового времени запаздывани .

Цель изобретени  - расширение диапазона измер емых углов, повышение точности измерени  в полосе частот.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства, реализующего предлагае- мьш способ} на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства по предлагаемому способу дл  случа , когда сдвиг фаз между входными сигналами равен 90 и на фиг.З - временные диаграммы, когДа сдвиг фаз также равен 90°, но п 2.

Устройство содержит фазовый манипул тор (например, ЛБВ) 1, генератор 2 пилообразного напр жени  (ГПН) разв зывающий блок 3, сумматор 4, амплитудный детектор 5, фазостабильный усилитель 6, фазовращатель 7 на , установочный фазовращатель 8, ограничитель 9, полосовой фильтр 10, нуль-орган 11, индикатор 12 разности фаз.

Измер емый сигнал поступает на фазовый модул тор 1, второй вход которого соединен с генератором 2 пилооб . разного напр жени , а выход соединен с входом сумматора 4, второй вход которого соединен с выходом разв зывающего блока 3, на вход которого поступает опорный сигнал.

Выход сумматора 4 через последовательно соединенные амплитудньш детектор 5, фазостабильньй усилитель 6, фазовращатель 7 на П /2, устало вочный фазовращатель 8, ограничитель 9, полосовой фильтр 10, нуль-орган 11 соединен с входом индикатора 12 разности фаз, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напр жени .

Способ измерени  разности фаз дву когерентных сигналов заключаетс  в том, что модулированный по фазе измер емый сигнал складывают с опорным сигналом, детектируют суммарный сигнал и выдел ют из огибающего сигнала переменную составл ющую, при этом измер емьм сигнал подвергают линейной фазовой модул ции с индексом мо

5

0

5

5

0

дул ции i nn, сдвигают начальную фазу переменной составл ющей огибающей суммарного сигнала Ha ii /2, выдел ют переменную составл ющую, частота которой в п раз ниже частоты огибающей суммарного сигнала, по расположению моментов перехода через нуль которой относительно фронта фазомодулирующего напр жени  определ ют разность фаз когерентных сигналов.

Дл  изменени  фазового сдвига когерентных сигналов V, и V измер емый сигнал пропускают через фазовый модул тор 1, который в процессе измерени  управл етс  напр жением от генератора 2 пилообразного напр жени  с периодом Т.

Сигнал при этом модулируетс  по фазе по линейному закону. Амплитуда модулирующего напр жени  устанавливаетс  такой, чтобы поворот фазы в модул торе 1 за период Т был равным

0

0

5

5

2 и п. В этом случае входной сигнал V с частотой Wo получит прирост частона величину ±  

л 21 где Л«П ;р-.

ты | 1,2,3 ... Знак Л зависит от направлени  пилообразного напр жени . В сумматоре 4 входные высокочастотные сигналы интерферируют и на выходе получают суммарный сигнал с модулированной амплитудой. После детекти - ровани  суммы входных сигналов детектором 5 на его выходе выдел етс  огибающа  с частотой Я. Начальна  фаза огибающей строго зависит от соотношени  между начальными фазами входных сигналов. Например, если входные сигналы Vj и V будут син- фазны, то огибающа  всегда будет начинатьс  в точке максимума, если входные сигналы в противофазе, то огибающа  всегда начнетс  в точке минимума.

Экстремальные точки синусоидаль-, ного сигнала неудобны дл  фиксации их временных моментов, поэтому усиленный сигнал промежуточной частоты в усилителе 6 сдвигаетс  по фазе на 1Т /2. В этом случае при синфазных входных сигналах начальна  фаза промежуточной частоты всегда будет .соответствовать моменту нулевых переходов . Эти точки удобно вз ть за нуль отсчета. Дл  калибровки элек- трической длины каналов служит регулируемый фазовращатель 8. При подведении на оба входа одновременно одного из сигналов V, либо V, щателем 8 устанавливаетс  нулевое показание фазового индикатора 12. Дл  выделени  переменной составл ющей , частота которой в 2п раз ниже 5 частоты огибающей суммарного сигнала , в тракте имеетс  ограничитель 9, подвергающий сигнал двустороннему ограничению, и полосовой фильтр 10, настроенный на требуемую частоту ю синусоидального сигнала, начальна  фаза которого при этом соответствует начальной фазе промежуточной частоты 51 . Нуль орган 11 выдел ет моменты перехода вьщеленного сигнала (5 через нулевые точки.

Временное положение заднего фронта пилообразного модулирующего сигнала н сигнала из нуль-органа 11 жестко прив зано к разности фаз входных 20 когерентных сигналов V, и V. Например , когда входные сигналь нахо- . д тс  в фазе, то фронт пилообразного напр жени  и момент перехода гармоники через нуль совпадают во вре- 25 мени, когда сДвиг фаз равен 360 , то фронт пилообразного напр жени  и момент перехода гармоники через нуль разнесены на врем , равное времени

12575574

фазовра- Указанньш интервал может быть измерен с высокой точностью любым циф- ровым измерителем интервалов, показани  которого выражены в угловых единицах и который может быть использован в качестве индикатора 12 разности фаз.

Способ измерени  сдвига фаз когерентных сигналов простыми средствами . позвол ет сохранить преимущества гетеродинных фазометров, отказатьс  от: стабильного гетеродина и расширить диапазон измер емых углов до п 360 .- При этом повышаетс  точность измере-. ни  и стабильность во времени за счет того, что нет необходимости в резонансном усилителе дл  выделени  промежуточной частоты, а также за счет того, что фаз о сдвигающие узлы работают на одной стабильной.промежуточной частоте и их параметры не завис т от входной частоты. По сравнению с известными предлагаемый способ позвол ет также повысить точность измерений за счет замены амплитудных измерений временными, позвол ющими также вести автоматическую цифровую обработку и запись результатов измерени  .

одного периода промежуточной частоты Между двум  поочередными переходами гармоники через нуль вкладываетс  п периодов промежуточной частоты, следовательно , индикатор 12 разности фа может измер ть разность фаз, соответствующую П 360.

На временных диаграммах работы устройства, реализующего способ измерени  сдвига фаз (фиг. 2 и 3) изображены: , а - линейно нарастающий фа- зомодулирующий сигналi б - огибающа  суммарного сигнала на выходе детектора , в - огибающа , фаза которой

полнительно сдвинута на 90

г - миСпособ измерени  разности фаз двух когерентных сигналов, заключающийс  в том, что модулированный по фазе измер емый сигнал складывают с опорным сигналом, детектируют суммарный сигнал и вьщел ют из огибающей суммарного сигнала переменную составл ющую, о тличающий- с   тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых разностей фаз повышени  точности измерений фазовонус 2п гармоника, д - моменты нулевых го сдвига в широкой полосе частот,

измер емый сигнал подвергают линейной фазовой модул ции с индексом модул ции 2 u n, сдвигают нaчaJtьнyю фа- ЗУ переменной составл ющей огибающей 50 суммарного сигнала на H /Z, выдел ют переменную составл ющую, частота которой в 2п раз ниже частоть огибающей сз ммарного сигнала, расположение моментов перехода через нуль которой

соответствующих 360 (фиг. 26,г). На ,55 относительно фронта фазомодулирующепереходов сигнала гармоники е - от носительное временное положение фронта пилообразного напр жени  и момента нулевого перехода сигнала гармоники. Интервал и tf соответствует сдвигу фаз между входными сигналами на 90°. Как видно из диаграмм, С может измен тьс  в границах между двум  нулевыми переходами гармоники.

фиг. 360°

3 п,

(б. г) эти границы расширены до т.е. до 760°С дл  .

го напр жени  характеризует разность фаз двух когерентных сигналов.

5 ю (5

0 5

Способ измерени  сдвига фаз когерентных сигналов простыми средствами . позвол ет сохранить преимущества гетеродинных фазометров, отказатьс  от: стабильного гетеродина и расширить диапазон измер емых углов до п 360 .- При этом повышаетс  точность измере-. ни  и стабильность во времени за счет того, что нет необходимости в резонансном усилителе дл  выделени  промежуточной частоты, а также за счет того, что фаз о сдвигающие узлы работают на одной стабильной.промежуточной частоте и их параметры не завис т от входной частоты. По сравнению с известными предлагаемый способ позвол ет также повысить точность измерений за счет замены амплитудных измерений временными, позвол ющими также вести автоматическую цифровую обработку и запись результатов измерени  .

Формула

изобретени 

Способ измерени  разности фаз двух когерентных сигналов, заключающийс  в том, что модулированный по фазе измер емый сигнал складывают с опорным сигналом, детектируют суммарный сигнал и вьщел ют из огибающей суммарного сигнала переменную составл ющую, о тличающий- с   тем, что, с целью расширени  диапазона измер емых разностей фаз повышени  точности измерений фазового сдвига в широкой полосе частот,

го напр жени  характеризует разность фаз двух когерентных сигналов.

фие,2

Редактор М.Петрова

Составитель М.Катанова

Техред М.ХоданнчКооректор М.Максимишинец

Заказ 4913/43Тираж 728,Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ измерения разности фаз двух когерентных сигналов, заключающийся в том, что модулированный по фазе измеряемый сигнал складывают с опорным сигналом, детектируют суммарный сигнал и выделяют из огибающей суммарного сигнала переменную составляющую, о тличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых разностей фаз, повышения точности измерений фазового сдвига в широкой полосе частот, измеряемый сигнал подвергают линейной фазовой модуляции с индексом модуляции 27п, сдвигают начальную фа-„ зу переменной составляющей огибающей суммарного сигнала на 7/2, выделяют переменную составляющую, частота которой в 2п раз ниже частоты огибающей суммарного сигнала, расположение моментов перехода через нуль которой . 55 относительно фронта фазомодулирующе. го напряжения характеризует разность фаз двух когерентных сигналов.

   Составитель М.Катанова Редактор М.Петрова Техред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец Заказ 4913/43 Тираж 728 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4