SU1677654A2

SU1677654A2 - Способ измерени разности фаз

Info

Publication number: SU1677654A2
Application number: SU894679558A
Authority: SU
Inventors: Вячеслав Александрович Гоголев; Владимир Михайлович Иськив; Александр Марьянович Козловский; Любовь Михайловна Лобкова
Original assignee: Севастопольский Приборостроительный Институт
Priority date: 1989-04-14
Filing date: 1989-04-14
Publication date: 1991-09-15

Abstract

Изобретение может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучени сигналов . Цель - повышение точности измерени разности фаз. Способ заключаетс в том, что устанавливают вблизи антенн на одинаковом рассто нии от них вспомогательный источник радиоизлучени на частоте, близкой к частоте измер емого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного исИзобретение относитс к электроради- оизмерительной технике и может быть использовано при измерении фазовых сдвигов, принимаемых от источника радиоизлучени сигналов. Целью изобретени вл етс повышение точности измерени разности фаз радиосигналов . На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства дл реализации способа измерени разности фаз; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства. точника одновременно с измер емыми сигналами на входы двух основных и двух дополнительных каналов в два такта за период коммутации, усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту частоты сигналов в каждом из каналов, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинов основных и дополнительных каналов , преобразуют разности фаз основных и дополнительных каналов в сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, при этом последние инвертируют в нечетные либо четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохран ют неизменными, интег- рируют сигналы, амплитуда которых зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты основных и дополнительных каналов, с последующим определением разности результатов интегрировани . Цель достигаетс за счет исключени погрешностей измерени из-за динамической неидентичности высокочастотных трактов. 2 ил. Устройство содержит коммутатор 1, три усилительно-смесительных блоков 2-4 измерительного сигнала, гетеродин 5 измерительного сигнала, первый блок 6 автоподстройки, синхронизатор 7, фазометр 8 измерительного сигнала, коммутатор 9 пол рности измерительного сигнала, интегратор 10 измерительного сигнала, высокочастотные тракты 11 и 12 первого и второго каналов, три усилительно-смесительных блока 13-15 вспомогательного сигнала , гетеродин 16 успомогательного канала, второй блок 17 автоподстройки, фаt/ С L о ч VI съел 4 45

Description

зометр 18 вспомогательного сигнала, коммутатор 19 пол рности вспомогательного сигнала, интегратор 20 измерительного сигнала , блок 21 разности, источник 22 вспомогательного радиосигнала.

Каждый из усилительно-смесительных блоков 2-4 и 13-15 содержит усилители амплитуды измер емых и вспомогательных сигналов, смесители супергетеродинного типа и усилители амплитуды сигналов про- межуточной частоты.

Усилительно-смесительные блоки 2, 3 совместно с гетеродином 5 в тракте измерительного сигнала и блоки 13, 14 совместно с гетеродином 16 в тракте вспомогательно- го сигнала образуют первый (2,5), (13,16), второй (3,5), (14,16) каналы усилительно- преобразовательных трактов.

Усилительно-смесительные блоки 4, 15 совместно с гетеродинами 5 и 16, а послед- ние совместно с блоками 6 и 17 автоматической подстройки частоты обеспечивают системы автоматической подстройки частоты (4,5,6), (15,16,17). Коммутаторы 9 и 19 пол рности измер емого и вспомогательно- го сигналов осуществл ют параллельно-перекрестные переключени двух входных и двух выходных шин viiWi каким-либо другим образом измен ют пол рности сигналов на противоположные в моменты времени, оп- редел емые импульсами синхронизации от синхронизатора 7, сохран неизменной его амплитуду.

Высокочастотные тракты 11 и 12 представл ют собой антенно-фидерные системы (антенны, линии передачи сигнала), предназначенные дл приема измерительного и вспомогательного сигналов и подачи их на вход измерител ,

Блок 21 разности устран ет погрешно- сти, вызванные неидентичностью высокоча- стотных трактов. Источник 22 вспомогательного сигнала излучает непрерывный вспомогательный радиосигнал, по частоте близкий к измер емому. Располага- етс источник 22 на небольшом (2-3 м) рассто нии перед антеннами на одинаковом рассто нии от них на линии трассы измер емого сигнала,

Выходы высокочастотных трактов 11,12 первого и второго каналов соединены с первым и вторым входами коммутатора 1 измер емых и вспомогательных сигналов. Кроме того, выход второго высокочастотного тракта 12 соединен с входами усилительно-смесительных блоков 14, 5.

Устройство, реализующее способ измерени разности фаз, работает следующим образом.

Измер емый и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 непрерывно подают на сигнальные входы усилительно-смесительного блока 4 тракта измерительного сигнала и блока 15 вспомогательного сигнала. Сигналы с выходов блоков б и 17 автоматической подстройки частоты подают на входы управлени гете - родинов 5, 16. Системы (4-6), (15-17) автоматической подстройки частоты управл ют гетеродинами 5 и 16 таким образом, что при изменении частоты измер емого и вспомогательного сигналов на втором входе коммутатора 1 частоту сигнала промежуточной частоты на выходах усилительно-смесительных блоков 2-4 13-15 удерживают неизменной . Коммутатор 1 и коммутаторы 9, 19 пол рности сигналов работают синхронно в два такта под управлением синхронизатора 7, при этом

Т ком

Тчет - Гнечs- ,

где Т ом - период коммутации;

Тчет-Тнеч- длительность четного и нечетного тактов соответственно.

В нечетные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 1 поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом измер емый и вспомогательные сигналы с первого входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее измер емый сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 2, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 13. При этом измер емый и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее измер емый сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 3, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 14. В четные такты из синхронизатора 7 на коммутатор 1 поступают четные синхронизирующие импульсы. При этом измер емый и вспомогательный сигналы с первого входа коммутатора 1 подают на его второй выход и далее измерительный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 3, а вспомогательный сигнал на сигнальный вход усилительно-смесительного блока 14, При этом измерительный и вспомогательный сигналы с второго входа коммутатора 1 подают на его первый выход и далее на сигнальные входы усилительно-смесительных блоков 2 и 13 соответственно измерительного и вспомогательного трактов.

Первый и второй измерительные сигналы на входы коммутатора 1 имеют фазы и &2 соответственно, а вспомогательные

Фв1 и Фв2. Измер ют разность фаз измери тельного и вспомогательного сигналов на фазометрах 8 и 18, соответственно

Ф Ф1-Ф2 -(Ф2- Ф)), Ф Ф2-Ф| -(Ф1 -Ф2), АФв ФВ1 - Фв2 - (Фв2 - $ei). АФв Фв2 Фв1 - (Фв1 Фва)В зависимости оттого, какой из измер емых или вспомогательных сигналов считают за опорный. Разность набегов фаз &р и A#fc в первых каналах (2,5), (13,16) усилительно-преобразовательных трактов относительно вторых каналов (3,5), 14,16), обусловлена тем, что величины собственных набегов фазы в каждом из каналов неодинаковы и, кроме того, непосто нны во времени. Разность фаз сигналов промежуточной частоты на входах фазометров 8 и 18

-#2,

Аг/ъ 1/ы -t/%2.

где 1 - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (2,5);

$2 - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (3,5);

$и - фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (13,16);

t/%2 фаза сигнала промежуточной частоты на выходе канала (14,16).

Если за опорный принимают первый исследуемый сигнал, т.е. АФ Ф| - Ф2 или ДФв Фв1 - Фв2, то величина разности фаз сигналов промежуточной частоты на входе фазометров 8 и 18 в нечетные такты

АгАнеч неч - неч 1Ф1 +

+ Д)-Ф2 ЛФ+- Ар,

Т/Ъ1неч - 1/%2неч

(Фв1 + ) Фв2 А Фв + Дй), где 1неч, 1неч - фазы сигналов промежуточных частот измер емого и вспомогательного сигналов на выходах первых каналов (2, 5) (13,16) в нечетные такты;

, /%1неч фазы сигналов промежуточных частот измер емого и вспомогательного сигналов на выходе вторых каналов (3,5), (14,16) в нечетные такты.

Величины разности фаз каналов промежуточной частоты измер емого и вспомогательного сигналов на входе фазометров 8 и 18 в четные такты

AtAiei 1чет - VWr (Ф. +

+ Др)Ф1 ДФ+Др,

At/Wr Т/Ычет -

(Фв2 + Д0) - Фв1 -АФв + Дрв,

где 1чет, $Нчет - фазы сигналов промежуточной частоты на выходе первых каналов (2,5), (13,16) дл измерительного и вспомогательного сигналов соответственно;

#2чет, Ъ2чет фЭЗЭ СИГНЭЛОВ промежуточной частоты на выходе вторых каналов (3,5). (14,16) дл измерительного и вспомогательного сигналов. Сигналы на выходе фазометров 8 и 18

ивнеч, и1Внеч (фиг. 2) ИЛИ Обчет, 1)18чет (фиг. 2)

8 нечетные или четные такты соответственно . В нечетные такты из синхронизатора 7 на коммутаторы 9 и 19 пол рности сигналов поступают нечетные синхронизирующие импульсы, при этом сигналы на выходе коммутаторов 9 и 19 пол рности сигналов равны сигналам на выходе фазометров 8 и 18, т.е.

иэнеч и8неч,

Ul9He4 и-,8неч.

8 четные такты из синхронизатора 7 на коммутаторы 9, 19 пол рности сигналов поступают четные синхронизирующие им- пульсы, при этом сигналы на выходах коммутаторов 9, 19 (фиг. 2) пол рности сигналов равны сигналам на выходах фазометров 8, 18 (фиг. 2) по амплитудам, но имеют обратную пол рность

Уэчет Уйчет,

1Н9чет .

Выходные сигналы коммутаторов 9, 19 пол рности сигналов Ug и Uig (фиг. 2) подают на входы интеграторов 10, 20 соответственно . Выходные сигналы коммутаторов 9, 19 пол рности сигналов Ug, Uig имеют посто нные составл ющие, амплитуды которых U, Us завис т от измерительных разностей фаз, измер емого АФи

вспомогательного сигналов, а также переменные составл ющие, амплитуды которых завис т от измер емых разностей фаз исследуемых сигналов А Ф, Д Фа , и переменные составл ющие, амплитуды которых

завис т от разности набегов фаз в каналах Др.

В результате интегрировани выходных сигналов коммутаторов 9 и 19 пол рности сигналов Ug и Uig (фиг, 2), на выходе интеграторов 10 и 20 получают сигналы Uio и U20 (фиг. 2), амплитуды которых соответствуют амплитудам посто нных составл ющих выходных сигналов коммутаторов 9, 19 пол рности сигналов

U ю

и20

ЦЭнеч + Цэчет Цбнеч Цвчет

ЦтЭнеч + Uig4ei ЦЩнеч Ц18чет

55

Таким образом,

1Но

ДФ + А)-(-ДФЧ-Ау)Дф

U2o

Д Ьнеч-ДУЬчет

, ДФв + )-(-АФв + ) Аф

Следовательно, на выходах интеграторов 10, 20 получают сигналы, амплитуды которых соответствуют измер емым разност м фаз измер емых и вспомогательных сигналов ДФиДФв и не завис т от величин разности набегов фаз Ду и &р в каналах.

Поскольку разность фаз между измер емыми сигналами ДФ содержит информационную компоненту ДФо, обусловленную разностью фаз между измер емыми сигналами на входе высокочастотных трактов, и компоненту, обусловленную динамической неидентичностью высокочастотных трактов ДФв, а разность фаз между вспомогательными сигналами определ етс лишь динамической неидентичностью высокочастотных трактов Д Фв, то на выходе блока 21 разности получаем

ДФо + ДФв-ДФв ДФь, т.е. информацию о сдвиге фаз между измер емыми радиосигналами на входе устройства .

Колебани разности фаз, вызванные динамической неидентичностью высокочастотного тракта измерительной системы у вспомогательного радиосигнала (за счет близости к измер емому по частоте) и измер емого сигнала одинаковы или отличаютс на незначительную величину,которой можно пренебречь.

Способ позвол ет повысить точность измерени разности фаз радиосигнала за счет исключени погрешности измерени

ввиду динамической неидентичности высокочастотных трактов, котора в известном способе не учитывалась.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и

Способ измерени разности фаз по авт. св. Ns 1205053, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, устанавливают вблизи антенн, принимающих измер емый радиосигнал, и на одинаковом рассто нии от них вспомогательный источник радиоизлучени на частоте, близкой к частоте измер емого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного источника одновременно с измер емыми сигналами на входы дополнительных параллельных каналов в два такта за период коммутации, в каждом из которых усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту частоты сигналов вспомогательного источника радиоизлучени , при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинных колебаний , преобразуют разности фаз сигналов промежуточной частоты в сигнал, амплитуда которого зависит от разности фаз сигналовпромежуточнойчастоты дополнительных каналов, при этом последний инвертируют одновременно с измерительными сигналами в нечетные либо

четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохран ют неизменным сигнал, амплитуда которого зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты дополнительных каналов, интегрируют, а

величину интегрированного сигнала вычитают из величины интегрированного сигнала , соответствующего разности набегов измер емого сигнала.

Ul8 I

фиа. Z

Claims

5 Формула изобретения

Способ измерения разности фаз по авт. св. № 1205053, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, устанавливают вблизи антенн, принимающих изме10 ряемый радиосигнал, и на одинаковом расстоянии от них вспомогательный источник радиоизлучения на частоте, близкой к частоте измеряемого радиосигнала, коммутируют сигналы вспомогательного источни15 ка одновременно с измеряемыми сигналами на входы дополнительных параллельных каналов в два такта за’ период коммутации, в каждом из которых усиливают сигналы и преобразуют на промежуточную частоту ча20 стоты сигналов вспомогательного источника радиоизлучения, при этом автоматически подстраивают частоты гетеродинных колебаний, преобразуют разности фаз сигналов промежуточной частоты в сигнал, амплиту25 да которого зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты дополнительных каналов, при этом последний инвертируют одновременно с измерительными сигналами в нечетные либо 30 четные такты, а в четные либо нечетные такты соответственно сохраняют неизменным сигнал, амплитуда которого зависит от разности фаз сигналов промежуточной частоты дополнительных каналов, интегрируют, а 35 величину интегрированного сигнала вычитают из величины интегрированного сигнала, соответствующего разности набегов измеряемого сигнала.