SU1552119A1 - Способ определени сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к радиоизмерени м, а именно к фазометрии, и может быть использовано в технике св зи и радиолокации, где широко примен ютс  фазоманипулированные сигналы. Способ повышает точность измерени  сдвига фаз и реализуетс  предварительной подачей на вход анализатора спектра гармонического сигнала с заранее известной несущей частотой F₀. При этом фиксируютс  положение несущей на экране анализатора, а затем подаетс  на вход того же анализатора спектра фазоманипулированный сигнал с той же несущей, и состо щий из двух субимпульсов одинаковой длительности Τ. После измерени  интервала частот между несущей и значением частоты F_мин, соответствующим ближайшему к несущей минимуму огибающей спектра, определ етс  величина фазового сдвига по формуле ΔΘ = *98П [1-2Τ ( F_мин - T₀)]. 6 ил.

Description

Изобретение относитс  к радиоизмерени м и может быть использовано в технике св зи и радиолокации, где широко примен ютс  фазоманипулирова.н- ные (ФМ) сигналычс известным значением несущей частоты.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  сдвига фаз в фазоманипулированном сдвиге.

Способ определени  сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале основан на использовании спектрального анализа периодического фазоманипулиро- ванного сигнала U(t) с известной несущей частотой FO, состо щего из двух субимпульсов одинаковой длительности Ј, Сначала на вход анализатора спектра подают гармонический сигнал с известной несущей частотой и фиксируют положение несущей на экране . Затем подают на вход того же анализатора спектра сигнал U(t), измер ют интервал частот между несущей и значением частоты Гдэдн § соответствующим ближайшему к несущей минимуму огибающей спектра, и по разности частот определ ют величину фазового сдвига

сп

СП 1C

СО

Дб t l-2fr(F

МИН

).

На фиг.1 представлено устройство , реализующее предлагаемый способ; на фиг.. - зависимость интервала частот ЬР1 F

/иим

- F

i t

ОТ

сдвига фаз Д0 в фазоманипулирован- ном сигнале; на фиг.З (а, б) - пери- одический фазоманипулированный сигнал U,(t) и спектр этого сигнала вблизи несущей частоты F0 ; на фиг.А - огибающие спектров идеально- то (математического) ФМ-сигнала (кри- ва  7) и сигнала с конечной длительностью фронтов субимпульсов (крива  8) при одинаковой величине сдвига фаз &9 в обоих сигналах; на фиг.З - огибающие спектров идеального ФМ-сиг- нала (крива  9) и сигнала с паразитной амплитудной модул цией (крива  10) при одинаковой величине сдвига фаз Л0 ; на фиг.6 - временные диаграммы .

Устройство состоит из генератора 1 СВЧ-колебаний, подключенного через фазовый манипул тор 2 к входу анализатора 3 спектра,, а также из последовательно соединенных первого генератора 4 импульсов, блока 5 временной задержки и второго генератора 6 импульсов, причем выход генератора 4 импульсов подключен одновременно к входу внешней импульсной моду- л ции генератора 1 СВЧ-колебаний, а выход генератора 6 импульсов - к управл ющему входу фазового манипул тора 2.

Измерение по предлагаемому спосо- бу с помощью устройства осуществл етс  следующим образом.

Включают все блоки устройства, кроме генератора 4 импульсов.

При выключенном генераторе 4 им- пульсов импульсы на управл ющий вход фазового манипул тора 2 не поступают . В генераторе 1 СВЧ-колебаний с помощью переключател  режима работы устанавливают реж.им непрерыв- ной генерации. При этом непрерывный гармонический сигнал с несущей частотой FQ., формируемый генератором 1, поступает через фазовый манипул тор 2 на вход анализатора 3 спектра. На экране анализатора спектра фиксируют положение несущей ( например, включа в анализаторе генератор частотных меток и совмеща  одну из них с несущей ).

Включают генератор 4 импульсов. В генераторе 1 СВЧ-колебаний с помощью переключател  режима работы устанавливают режим влетней импульсной модул ции. Генератор 4 импульсов формирует периодически повтор ющиес  импульсы с длительностью 2 (где - длительность субимпульса , см.фиг.За), которые поступают на вход внешней импульсной модул ции генератора 1, а через блок 5 временной задержки, с временем задержки t на запуск генератор 6 импульсов. При этом генератор 1 СВЧ-колебаний формирует радиоимпульсы с несущей частотой F0, длительность и период следовани  которых определ етс  генератором 4 импульсов.Генератор 6 импульсов при поступлении на его вход запускающих импульсов формирует видеоимпульсы длительностью t , которые подаютс  на управл ющий вход фазового манипул тора 2, В момент прихода виг деоимпульсов на управл ющий вход фазовый манипул тор 2 скачкообразно измен ет фазу высокочастотного колебани  в радиоимпульсе на ведичинуйб.. Поскольку, благодар  наличию блока 5 временной задержки, импульсы на управл ющем входе фазового манипул тора 2 по вл ютс  с задержкой на врем  Ј относительно переднего фронта радиоимпульса, а длительность последнего равна 2С , то скачкообразное изменение фазы происходит в середине радиоимпульса. Таким образом, на выходе фазового манипул тора 2 формируетс  периодический фазоманипулнрован- ный сигнал U,(t) (фиг.За) с несущей частотой FO , состо щий из двух субимпульсов одинаковой длительноетиЈЈ с фазовым сдвигом Д0 , величину которого необходимо измерить.

Сигнал подают на анализатор спектра и на экране анализатора наблюдают изображение спектра фазоманипулиро- ванного сигнала, состо щее из совокупности линий (фиг.Зб). Огибающа  этих лифий соответствует1 огибающей спектра сигнала, а сам спектр будет близок к сплошному.

Затем одним из методов, например, с помощью встроенного частотомера и цифрового индикатора, измер ют интервал частот между несущей и значением частоты РмиН (фиг.Зб), соответствующим ближайшему к несущей минимуму i огибанщей спектра и по разности частот определ ют величину фазового сдвига &б Ъ l -2t(F мин -F0 ) . Эта зависимость представлена на фиг.2. ,

5

Предлагаемый способ измерени  сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале позвол ет повысить точность измерений. Повышение точности измерений сдвига фаз обеспечиваетс  в первую очередь тем, что измерение частоты и интервала частот в анализа торах спектра сопровождаетс  меньшей погрешностью (до 3%) чем измерение амплитуд спектральных составл ющих (погрешность более 5%). При этом измерение интервала частот в зависимости от конкретного типа анализатора спектра может проводитьс  либо с помощью калибровочных частотных меток, либо с помощью встроенного частотомера и цифрового индикатора . При измерении разности частот между характерными точками спектра в анализаторах можно использовать калибровочные частотные метки. Причем основна  частотна  погрешность не превосходит 3%.

Анализ технических характеристик различных анализаторов спектра по- казывает, что минимальна  погрешность измерени  амплитуды у типовых анализаторов спектра $и 5%, максимальна  погрешность измерени  частоты и интервалов не превосходит КР 3%.

Оценка погрешности измерени  характерных сдвигов фаз, используемых при фазово й манипул ции, .показывает , что даже в наихудшем случае при Јц 5%иор 3% точность измерени  сдвига фаз повышаетс  в 2 раза при измерении &9 90 и в 3 раза при А0 45°.

Анализ и расчет, проведенные на ЭВМ, подтвердили вьюод о том, что в предлагаемом способе в отличие от известного отсутствует дополнительна  погрешность, возникающа  из-за наличи  паразитной амплитудной модул ции (ПАМ) или переходных процессов

Результаты расчетов представлены на фиг.4 и 5.

На фиг.4 показано вли ние переходных процессов, а на фиг.З - вли ние ПАМ на огибающую спектра «М сигнала . Кривые 7,9 в обоих случа х соответствуют огибающей спектра идеального ФМ-сигнала, крива  8 - на фиг.4 - огибающей спектра ФМ-сигнала с конечной длительностью фронтов, а крива  10 на фиг.З - огибающей спектра ФМ-сигнала с ПАМ. Как видно на

52П96

положение минимума огибающей спектра по оси частот () и, следовательно , на интервал частот &F ,, не вли ют ни переходные процессы, ни ПАМ.

В известном способе за счет ПАМ и переходных процессов имеет место дополнительна  погрешность измерени 

10 уровн  спектральной составл ющей на частоте F (&UW на фиг.4 и 5), а следовательно сдвига фаз. Дополнительна  относительна  погрешность при m 3% и Ј 0,8 составл ет Од,

15 0,9% при измерении сдвига фаз йО 180° и Ввг 13% при &б4 90° (т - коэффициент ПАМ, В коэффициент , характеризующий степень пр мо- угольности субимпулъса).

20

Таким образом, предлагаемый способ измерени  сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале позвол ет повы- сить точность измерени , что позвол 25 ет, например, более точно настраивать фазовые манипул торы в динамическом режиме ,на соответствие заданному фазовому сдвигу. Использование фазовых манипул торов с более

0 высокой точностью установки величины фазового сдвига повышает помехоустойчивость дискретных систем передачи информации с 1М-сигналами.

35

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале, основанный на использовании спектрального анализа исследуемого периодического фазоманипулированного сигнала с заранее известной несущей частотой, состо щего из двух субимпульсов одинаковой длительности, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  фазового сдвига , сначала анализируют спектр гармонического сигнала, частота которого

   равна несущей частоте, фиксируют положение несущей частоты на экране анализатора, затем анализируют спектр исследуемого фазоманипулированного сигнала, измер   интервал

   частот между зафиксированной несущей частотой и значением частоты, соответствующим ближайшему к несущей частоте минимуму огибающей спектра и по измеренной разности частот

   определ ют величину фазового сдвига ЛУ

   ( Fo), где FQ - несуща  частота;

   длительность субимпульса; значение частоты, соответствующее минимуму, ближайшему к несущей частоте.

   &U9.1

   .

   Фиг.2

   - &д

   5

   foW/

   Фие.З

   t ГЛ

   ГЛ t

   s

   фие.6

   Составитель Ю. Макаревич Редактор В. Бугренкова Техред А.КравчукКорректор Т. Палий

   Заказ 328Тираж 547Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   f

   H