SU1663572A1 - Method of determining phase shift - Google Patents

Method of determining phase shift Download PDF

Info

Publication number
SU1663572A1
SU1663572A1 SU894705103A SU4705103A SU1663572A1 SU 1663572 A1 SU1663572 A1 SU 1663572A1 SU 894705103 A SU894705103 A SU 894705103A SU 4705103 A SU4705103 A SU 4705103A SU 1663572 A1 SU1663572 A1 SU 1663572A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
signals
phase shift
low
phase
reference signal
Prior art date
Application number
SU894705103A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Николаевич Варегин
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4056
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4056 filed Critical Предприятие П/Я Г-4056
Priority to SU894705103A priority Critical patent/SU1663572A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1663572A1 publication Critical patent/SU1663572A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Phase Differences (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  измерени  сдвига фаз между узкополосными сигналами. Целью изобретени   вл етс  повышение точности при измерении сигналов с неизвестной структурой и несущей частотой. Устройство, реализующее способ, содержит четыре фазовых детектора 1, 2, 3, 4, генератор опорного сигнала 5 и фазовращатель 6 на 90°, четыре фильтра низкой частоты (ФНЧ) 7, 8, 9 и 10, четыре перемножител  11, 12, 13 и 14, четыре интегратора 15, 16, 17 и 18, блок 19 вычитател , сумматор 20, блок делени  21 и блок вычислени  арктангенса 22. Особенностью изобретени   вл етс  выделение на выходе ФНЧ 7, 8, 9, 10 низкочастотных сигналов. Определение искомой фазы производитс  по математической формуле, приведенной в описании изобретени . 1 ил.The invention relates to radio engineering and can be used to measure the phase shift between narrowband signals. The aim of the invention is to improve the accuracy when measuring signals with an unknown structure and carrier frequency. A device that implements the method contains four phase detectors 1, 2, 3, 4, a reference signal generator 5 and a phase shifter 6 at 90 °, four low-pass filters (LPF) 7, 8, 9 and 10, four multipliers 11, 12, 13 and 14, four integrators 15, 16, 17 and 18, a subtractor unit 19, an adder 20, a division unit 21 and an arc tangent calculation unit 22. A feature of the invention is the allocation of low-frequency signals 7, 8, 9, 10 at the output. The determination of the desired phase is made according to the mathematical formula provided in the description of the invention. 1 il.

Description

о оoh oh

СА)SA)

СЛSL

VIVI

юYu

Изобретение относитс  к области ради- техники и может быть использовано дл  змерени  сдвига фаз между узкополосныи сигналами с априорно неопределенной труктурой и неизвестной несущей частоой .The invention relates to the field of radio engineering and can be used to measure the phase shift between narrowband signals with a priori uncertain structure and an unknown carrier frequency.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности при измерении сигналов с незвестной структурой и несущей частотой. На чертеже приведена структурна  лектрическа  схема устройства измерени  сдвига фаз между узкополосными сигналами , реализующего способ измерени  сдвига фаз.The aim of the invention is to improve the accuracy in measuring signals with an unknown structure and carrier frequency. The drawing shows a structural electrical circuit of a device for measuring the phase shift between narrowband signals, implementing a method for measuring the phase shift.

Устройство определени  сдвига фаз содержит первый-четвертый фазовые детекторы (ФД) 1-4, генератор 5 опорного сигнала, фазовращатель 6 на 90°, первый - четвертый фильтры 7-10 низкой частоты ( ФНЧ), первый-четвертый пере- множители 11-14, первый-четвертый интеграторы 15-18, блок 19 вычитани , сумматор 20, блок 21 делени , блок 22 вычислени  арктангенсаThe device for determining the phase shift contains the first to fourth phase detectors (PD) 1–4, the generator 5 of the reference signal, the phase shifter 6 by 90 °, the first to fourth filters 7–10 low frequency (LPF), the first to fourth multipliers 11–14 , first-fourth integrators 15-18, subtraction unit 19, adder 20, division block 21, arc-tang calculation unit 22

Входы устройства соответственно соединены с попарно объединенными первыми (сигнальными) входами первого 1 и второго 2, а также третьего 3 и четвертого 4 фазовых детекторов, вторые входы которых подключены к генератору 5 опорного сигнала непосредственно (ФД 1 и ФД 4) и через фазовращатель 6 (ФД 2 и ФД 3).The device inputs are respectively connected to the first (signal) inputs of the first 1 and second 2, as well as the third 3 and fourth 4 phase detectors, in pairs, the second inputs of which are connected to the reference signal generator 5 directly (PD 1 and PD 4) and through a phase shifter 6 ( PD 2 and PD 3).

Выход ФД 1 через последовательно соединенные ФНЧ 7, перемножитель 11 и ин тегратор 15 подключен к первому входу блока 19. Выход ФД2 через последовательно соединенные ФНЧ 8, перемножитель 12 и интегратор 16 подключен к второму входу блока 19, выход которого подключен к первому входу блока 21 делени , выход ФД 3 через последовательно соединенные ФНЧ 9, перемножитель 13 и интегратор 17 подключен к первому входу сумматора 20, выход ФД 4 через последовательно соединенные ФНЧ 10, перемножитель 14 и интегратор 18 соединен с вторым входом сумматора 20, выход которого подключен к второму входу блока 21 делени , выход которого подключен к блоку 22 вычислени  арктангенса,The output of PD 1 through serially connected low-pass filter 7, multiplier 11 and integrator 15 is connected to the first input of block 19. Output FD2 via serially connected low-pass filter 8, multiplier 12 and integrator 16 is connected to the second input of block 19, the output of which is connected to the first input of block 21 division, the output of PD 3 through serially connected low-pass filters 9, multiplier 13 and integrator 17 is connected to the first input of adder 20, the output of PD 4 through serially connected low-pass filters 10, multiplier 14 and integrator 18 connected to the second input of adder 20, output th connected to the second input of the dividing block 21, whose output is connected to the unit 22 for calculating arctangent

Выход ФНЧ 7 дополнительно подключен к второму входу перемножител  14, выход ФИЧ 8 дополнительно подключен к второму входу перемножител  13, выход ФНЧ 9 дополнительно подключен к второму входу перемножител  11, а выход(ФНЧ 10 дополнительно подключен к второму входу перемиожител  12.The output of the low-pass filter 7 is additionally connected to the second input of the multiplier 14, the output of the FICH 8 is additionally connected to the second input of the multiplier 13, the output of the low-pass filter 9 is additionally connected to the second input of the multiplier 11, and the output (the low-pass filter 10 is additionally connected to the second input of the intermediate 12.

Устройство измерени  сдвига фаз работает следующим образом.The device for measuring the phase shift works as follows.

00

Входные сигнылы xi(t) Uc(t) t +Input Signals xi (t) Uc (t) t +

+ vbl+ vbl

X2(t) Uc(t)sin t + f (t) +. Ay , где Uc(t) - огибающа  измер емого узколосного сигнала; (tk - несуща  частота сигнала; - /X(t) - текущий фазовый угол; измер емый фазовый сдзиг, поступают на фазовые детекторы ФД1-ФД4, где перемножаютс  с опорным сигналом генерат ора 5X2 (t) Uc (t) sin t + f (t) +. Ay, where Uc (t) is the envelope of the measured narrow-band signal; (tk is the carrier frequency of the signal; - / X (t) is the current phase angle; the measured phase shift is transmitted to the PDD-PD4 phase detectors, where they are multiplied with the reference signal of the generator 5

UroHi UoSin t непосредственно (на ФД1 и ФД4)и с опорным сигналом, сдвинутым на 90и, Угона Uocos Шо t (на ФД2 и ФДЗ), где Шо - частота опорного сигнала, в общем случае не совпадающа  с несущейUroHi UoSin t directly (on FD1 and FD4) and with a reference signal shifted by 90i, Hijacking Uocos Shot t (on FD2 and FDZ), where Sho is the frequency of the reference signal, generally not coincident with the carrier

° частотой измер емого сигнала. В результате на выходах ФНЧ 7- ФНЧ 10 выдел ютс  низкочастотные составл ющие, которые в соответствии с правилами перемножени ° frequency of the measured signal. As a result, low-frequency components are extracted at the outputs of the low-pass filter 7-low pass filter 10, which, in accordance with the multiplication rules

О тригонометрических функций и  влени  по- давлени  высокочастотных составл ющих результатов перемножени  в ФНЧ имеют следующий вид: Ai(t) KiUc(t)U0cos( шс - Шо )t + р (The trigonometric functions and the phenomena of suppression of the high-frequency components of the multiplication in the low-pass filter are as follows: Ai (t) KiUc (t) U0cos (bc - Sho) t + p (

5 Bi(t) KiUc(t)UoSinl( шс - ш0 } + р (tjj:5 Bi (t) KiUc (t) UoSinl (bc - b0} + p (tjj:

Aa(t) K2Uc(t)UoCOSJ We - Шо )t + f (t) + A(Aa (t) K2Uc (t) UoCOSJ We - Sho) t + f (t) + A (

B2(t) K2Uc(t)U0Sin ( ftjc - (Do )t + p (t) + A pB2 (t) K2Uc (t) U0Sin (ftjc - (Do) t + p (t) + A p

где Ki и К2 - коэффициенты передачи соответствующих каналов до выходов ФНЧ 7-10.where Ki and K2 are the transfer coefficients of the corresponding channels to the low-pass filter outputs 7-10.

После попарного перемножени  этих сигналов в перемножител х 11-14 и интегрировани  результатов этого перемножени  в интеграторах 15-18 на выходах последних по аналогии с полученным выше результатом сигналы имеют следующий вид:After pairwise multiplying these signals in multipliers 11-14 and integrating the results of this multiplication in integrators 15-18 at the outputs of the latter, by analogy with the result obtained above, the signals have the following form:

Ai(t)-B2(t) KiK2Uc(t) UoSln Ai(t) A2(t) KiK2UJ( cos Ар; A2(t) Bjt) -KiK2Uc(t)-UJsln A(p ; Вi(t).B2(t) KiKrUi(t)u2 cos .Ai (t) -B2 (t) KiK2Uc (t) UoSln Ai (t) A2 (t) KiK2UJ (cos Ap; A2 (t) Bjt) -KiK2Uc (t) -UJsln A (p; Bi (t) .B2 (t) KiKrUi (t) u2 cos.

оabout

где Uc(t) - энерги  сигнала за врем  измерени .where Uc (t) is the signal energy during the measurement.

После соответствующего вычитани  и суммировани  полученных результатов в блоке 19 и сумматоре 20, а также делени  в блоке 21 на входе блока вычислени  арктангенса сигнал имеет следующий вид:After appropriate subtraction and summation of the results obtained in block 19 and adder 20, as well as division in block 21 at the input of the arc tangent calculator, the signal has the following form:

AI ( (t) -татш AI ((t) -tatsh

Ai(t).Az(t)+Bi((t)Ai (t) .Az (t) + Bi ((t)

2 Kl K2 J0 Чsin A «а д « 2 Kl K2 J0 ssin A "a d"

2 Ki K2TjF(t)-lJ§cosA Г2 Ki K2TjF (t) -lJ§cosA

После вычислени  функции арктангенса в блоке 22 имеем искомый результат, т.е. измеренный фазовый сдвиг Ар.After calculating the arc tangent function in block 22, we have the desired result, i.e. measured phase shift ar.

5five

00

5five

00

5five

Другим вариантом реализации предлагаемого способа  вл етс  использование средств вычислительной техники. Дл  этого в описанном устройстве на выходах ФНЧ 7-10 с помощью АЦП формируют совокупность выборок сигналов в цифровом коде, котора  поступает в ЭВМ и далее по соответствующей программе вычисл етс  значение фазового сдвига. В этом случае формула дл  вычислени  фазового сдвига преобразуетс  следующим образом:Another embodiment of the proposed method is the use of computer technology. To do this, in the described device, at the outputs of the low-pass filter 7-10, with the help of an ADC, a set of signal samples in a digital code is generated, which is fed into the computer and then the phase shift value is calculated using the appropriate program. In this case, the formula for calculating the phase shift is converted as follows:

NN,Nn

2) А1| В2|- 2) A2I-B1J2) A1 | B2 | - 2) A2I-B1J

Ap arctgl Ap arctgl

Aii A2i +2, BirB2iAii A2i +2, BirB2i

где Ац, Вii, А2к B2i - выборки из Ai(t), Bi(t), A2(t), 82(1), соответственно вз тые в 1-й момент времени; N - количество выборок, вз тое с выходов каждого ФНЧ за врем  измерени .where Ac, Bi, A2k B2i are samples from Ai (t), Bi (t), A2 (t), 82 (1), respectively, taken at the 1st time instant; N is the number of samples taken from the outputs of each low-pass filter during the measurement time.

ИЗ приведенного описани - видно, что результат измерени  фазового сдвига не зависит ни от структуры сигнала, т.е. от вида функции Uc(t) и р (t), ни от того, совпадает несуща  частота измер емых сигналов с частотой опорного генератора 5 или нет.From the above description, it can be seen that the measurement result of the phase shift does not depend on the signal structure, i.e. on the form of the function Uc (t) and p (t), or on whether the carrier frequency of the measured signals coincides with the frequency of the reference oscillator 5 or not.

Эти функции, определ ющие тонкую структуру сигнала, в процессе обработки исключаютс  и не участвуют в формировании конечного результата по измерению относительного фазового сдвига.These functions, which determine the fine structure of the signal, are excluded from the processing and do not participate in the formation of the final result of measuring the relative phase shift.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Способ определени  сдвига фаз, заключающийс  в том, что перемножают каждый из исследуемых сигналов с опорным сигналом и с опорным сигналом, сдвинутым наThe method of determining the phase shift, which consists in multiplying each of the signals under study with a reference signal and with a reference signal shifted by 90°, с получением соответственно сигналов ai(t), b(t)n a2(t), 02(1), второй раз перемножают и интегрируют перемноженные сигналы, вычисл ют искомый параметр по результатам интегрировани , отличающийс 90 °, with the corresponding signals ai (t), b (t) n a2 (t), 02 (1), multiply and integrate the multiplied signals a second time, calculate the desired parameter from the integration results, different тем, что, с целью повышени  точности при измерении сигналов с неизвестной структурой и несущей частотой, дополнительно выдел ют из полученных в результате первого перемножени  сигналов их низкочастотныеby the fact that, in order to increase the accuracy in measuring signals with an unknown structure and carrier frequency, their low-frequency signals are additionally extracted from the signals obtained as a result of the first multiplication of signals составл ющие соответственно Ai(t), Bi(t) и A2(t), B2(t), при повторном перемножении соответственно перемножают сигналы Ai(t)« B2(t); Ai(t)A2(t); A2(t)-Bi(t); Bi(t)-B2(t), а фазовый сдвигу между исследуемыми сигналами определ ют по формуле the components Ai (t), Bi (t) and A2 (t), B2 (t), respectively, upon repeated multiplication, respectively, multiply the signals Ai (t) "B2 (t); Ai (t) A2 (t); A2 (t) -Bi (t); Bi (t) -B2 (t), and the phase shift between the studied signals is determined by the formula p arctgACO-B2(0-Ai(t) Bi(tI,p arctgACO-B2 (0-Ai (t) Bi (tI, Ai (t)-Az(t) + Bi(t).B2(t) Ai (t) -Az (t) + Bi (t). B2 (t) где Ai(t).B2(t). Ai(t).A2(t), A2(t).Bi(t). В1 (t) .62 (t) - усредненные во времени значени  сигналов.where Ai (t) .B2 (t). Ai (t). A2 (t), A2 (t). Bi (t). B1 (t) .62 (t) are time averaged signals.
SU894705103A 1989-06-14 1989-06-14 Method of determining phase shift SU1663572A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894705103A SU1663572A1 (en) 1989-06-14 1989-06-14 Method of determining phase shift

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894705103A SU1663572A1 (en) 1989-06-14 1989-06-14 Method of determining phase shift

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1663572A1 true SU1663572A1 (en) 1991-07-15

Family

ID=21454135

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894705103A SU1663572A1 (en) 1989-06-14 1989-06-14 Method of determining phase shift

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1663572A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775857C1 (en) * 2021-06-08 2022-07-11 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КуРэйт" (ООО "КуРэйт") Apparatus and method for accurate measurement of the phase difference between signals using quadrature components (variants)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР N° 1348747, кл. G 01 R 25/00, 1986. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2775857C1 (en) * 2021-06-08 2022-07-11 ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "КуРэйт" (ООО "КуРэйт") Apparatus and method for accurate measurement of the phase difference between signals using quadrature components (variants)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8868379B2 (en) Measurement apparatus
CN105553443A (en) Weak signal extraction and digital processing system under strong noise condition
US4099245A (en) Transducer signalling apparatus
US5019823A (en) Frequency measurement
CN108710027A (en) The high-precision measuring method of inter-channel phase difference, amplitude difference
SU1663572A1 (en) Method of determining phase shift
JP2764635B2 (en) Demodulator
JP2013002921A (en) Measuring device
GB2234411A (en) Integrated circuit for digital demodulation
RU2325665C1 (en) Digital frequency meter
EP0972172B1 (en) Circuit arrangement for deriving the measured variable from the signals of sensors of a flow meter
CN110850692A (en) Data processing method and device
RU2188499C2 (en) Method and digital filter for digital filtration of signals
RU2018145C1 (en) Phase difference measuring device
RU2117954C1 (en) Signal-to-noise ratio meter
JPH02298872A (en) Phase measuring circuit
SU746549A1 (en) Device for digital processing of signals
RU1793392C (en) Reflectivity module and phase meter
RU2582625C1 (en) Phasemeter
RU2025738C1 (en) Device for measuring frequency and frequency difference of signals
RU2012015C1 (en) Add-subtract angle discriminator
SU813290A1 (en) Device for measuring central frequency of signal spectrum
RU2010241C1 (en) Device for extraction of orthogonal components of harmonic voltage of known frequency
JP2523522B2 (en) Digital FM demodulator
RU2040799C1 (en) Device for measurement of parameters of frequency-modulated signal