SU1748086A1 - Фазометр доплеровского набега фазы радиоимпульсных сигналов - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  измерени  доплеровского набега фазы радиоимпульсных сигналов в радиолокационных и навигационных системах. Цель изобретени  - расширение пределов измерени  и повышение точности измерений Фазометр содержит блоки 1 и 2 задержки, инвертор 3, блок 4 умножени , блоки 5 и 6 усреднени , блок 7 вычислени  фазы, блок 8 коррекции пределов измерени , блок 9 вычислени  модул , пороговый блок 10, блок 11 пам ти, ключ 12. Приведены примеры реализации блока 4 умножени , блоков 5, 6 усреднени  и блока 9 вычислени  модул  1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Sxafa

(Л

С

00

о со о

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  измерени  до- плеровского набега фазы радиоимпульсных периодических сигналов на фоне шума; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах дл  определени  скорости.

Известен фазометр, состо щий из последовательно соединенных усилител , линии задержки, фазового детектора и блока усреднени  фазы, второй вход фазового детектора через фазовращатель на   /2 соединен со входом линии задержки,  вл ющимс  входом устройства, выходом которого  вл етс  выход блока усреднени . Однако данное устройство обладает нелинейной характеристикой , поэтому в некоторых режимах возникают существенные ошибки; кроме того, характеристика блока усреднени  не учитывает цикличность фазы.

Известен также фазометр, содержащий два сумматора, входы которых  вл ютс  входами фазометра, к ним также подключены детекторы огибающих, выходы сумматоров соединены через последовательно включенные усилители с АРУ, линии задержки и ключи со вторыми входами сумматоров , вторые входы ключей соединены с выходами детекторо в огибающих, а вторые входы усилителей с АРУ подключены к выхо- иВтЬчТГй7 а ЬгюрньГх напр жений, выходы сумматоров соединены со входами смесителей , выходы которых через последовательно соединенные фильтры нижних частот и избирательные усилители подключены ко входам фазоиндикатора, выход одного из фильтров нижних частот соединен со входом системы ФАПЧ, выходы которой соединены со вторыми входами смесителей.

Однако данное устройство имеет низкую точность измерени  и, кроме того, из-за наличи  в нем системы ФАПЧ обладает повышенной инерционностью.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  фазометр среднего значени  набега фазы, содержащий последовательно соединенные фазометр мгновенного значени , блок пам ти, блок вычитани , второй вход которого соединен с выходом фазометра мгновенного значени , блок свертки, тригонометрический преобразователь, два выхода которого соединены с двум  одинаковыми каналами, состо щими из последовательно соединенных перемножмтел  и блока усреднени , выходы блока усреднени  каждого ка- нала соединены с соответствующими входами блока вычислени  фазы, вторые входы перемножител  через блок вычислени  модул  соединены со входом фазометра

мгновенного значени ,  вл ющимс  входом устройства.

Данный фазометр из-за двойного тригонометрического преобразовани  обладает

большой аппаратурной погрешностью, имеет малые пределы измерени  фазы -ж /2; л /2. Целью изобретени   вл етс  расширение пределов измерений и повышение точности измерений за счет меньшего числа

функциональных преобразований и умень-. шени  веро тности работы устройства по шумам.

На фиг,1 приведена структурна  схема фазометра; на фиг.2 - блока умножени ; на

фиг.З - блока усреднени ; на фиг.4 - блока коррекции пределов измерени ; на фиг,5 - блока вычислени  модул ; на фиг.б - блока присвоени  знака.

Фазометр набега фазы доплеровских сигналов содержит первый и второй блоки Т и 2 задержки, выходы первого блока 1 задержки непосредственно, а второго через инвертор 3 соединены соответственно с

первым и вторым входами блока 4 умножени  третий и четвертый входы которого объединены со входами блоков задержки,  вл ющимис  входами фазометра, первый и второй выходы блока 4 умножени  соединены соответственно со входами первого и второго блоков 5, 6 усреднени , выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами блока 9 вычислени  модул  и первым и вторым входами блока 7 вычислени  фазы, а также вторым и третьим входами блока 8 коррекции пределов измерени , первый вход которого соединен с выходом блока 7 вычислени  фазы; выход блока 8 коррекции пределов измерени  соединен со входом ключа 12, управл ющий вход которого подключен через пороговый блок 10 к выходу блока 9 вычислени  модул , второй вход порогового блока 10 соединен с выходом блока 11 пам ти,

Блок 4 умножени  содержит два канала (1, II), каждый из которых включает первый перемножитель 13, последовательно включенные второй перемножитель 14 и сумматор 15, выход первого перемножител  13

0 одного канала соединен со вторым входом сумматора 15 другого канала, а первым, вторым , третьим, четвертым входами блока умножени  соответственно  вл ютс  объединенные между собой первые входы

5 первого и второго перемножителей 13, 14 каждого из каналов, объединенные вторые входы вторых перемножителей 14, объединенные вторые входы первых перемножителей 13, а выходами блока умножени   вл ютс  выходы сумматоров 15 каналов,

Блоки 5 и 6 усреднени  состо т из IM-1 последовательно включенных блоков 16 задержки и N-1 сумматоров 17, причем входом блока усреднени   вл ютс  объединенные входы первого блока 16 задержки и первого сумматора 17, а выход К-того(К 2,(М-1)) блока 16 задержки соеди- нен со вторым входом К-того (К 2,(N-1)) сумматора 17, выходом блока усреднени  служит выход (М-1)-го сумматора. Блок 9 коррекции пределов измерени  содержит последовательно включенные модульный блок 18, вычитатель 19, блок 20 присвоени  знака, первый ключ 21, сумматор 22, при этом второй вход блока 9 коррекции пределов через второй ключ 23 соединен со вторым входом сумматора 22, выход блока пам ти 24 соединен со вторым входом вы- читател  19, третий вход блока 9 коррекции пределов измерени  соединен с управл ющими входами первого 21 и второго 23 ключей , первый вход блока 20 присвоени  знака  вл етс  первым входом блока 9 коррекции пределов измерени , выход сумматора 22  вл етс  его выходом.

Блок 10 вычислени  модул  содержит два квадратора 25,26 и сумматор 27, причем входами блока вычислени  модул   вл ютс  входы квадраторов, выходы которых сое- динены с первым и вторым входами сумматора, выход которого  вл етс  выходом блока 10 вычислени  модул .

Блок 20 присвоени  знака содержит перемножители 28, 31, блок 29 пам ти, ограничитель 30, причем первый вход блока 20 присвоени  знака  вл етс  первым входом перемножител  28, второй -вход которого соединен с выходом блока 29 пам ти, выход перемножител  28 соединен со входом ограничител  30, выход которого соединен с первым входом перемножител  31, второй вход которого  вл етс  вторым входом блока 20 присвоени  знака, выходом блока 20 присвоени  знака служит выход перемножител  31.

Фазометр доплеровского набега фазы радиоимпульсн ых сигналов работает следующим образом.

Дл  оценки доплеровского набега производитс  сравнение фаз соседних отраженных от цели импульсов, В соответствии с этим подходом квадратурные составл ющие сигнала, описываемые в одном элементе разрешени  по дальности последовательностью комплексных величин

Uj Xj + tyJ UJei((1)

где Uj - j-тый отсчет в последовательности,

xj и yj - соответственно действительна  и мнима  части комплексного отсчета, Uj - его модуль, р - доплеровский сдвиг фазы за период

повторени  Т,

поступают вначале на блоки 1, 2 задержки (фиг,1), где задерживаютс  не период повторени  Т. После этого составл юща , соответствующа  мнимой части комплексного

числа (или синусной составл ющей квадратурных каналов), дополнительно поступает на инвертор 3 с целью осуществлени  комплексного сопр жени . Далее в блоке 4 умножени  (фиг,2) осуществл етс  обработка

отсчетов в соответствии с алгоритмом

u,elf

UBUX Uj-1 Uj uj-1

(xj-i-lyj-i) (xj+ yj) xj-i xj-iyj-1 Xj+lyj xj-i+yj-l -yj

XJ-1 XJ + yj-iyj+l (yj X)-1-yj-1Xj).

(2)

С выхода блока 4 умножени  отсчеты

поступают в блоки 5, 6 усреднени  (фиг.З),

осуществл ющие с помощью элементов 16

задержки и сумматоров 17 скольз щее

вдоль азимута суммирование по правилу:

30

Ё Uj-iUj.

rr 2

(3)

На выходах блоков 5, 6 усреднени  образуютс  соответственно величины:

35 а 2, (ХН xj + yj-r yj) Ucos# ;

b 2, (YJ XJ- УН XJ) Usln 940J 2

Величины а и Ь поступают на соответствующие входы блока 7 вычислени  фазы, где

вычисл етс  оценка у arctg(b/a). Последующие преобразовани  величины р происход т в блоке 8 коррекции пределов измерени  и завис т от знака а. При а 0 открыт (фиг.4) второй ключ 23, и величина через сумматор 22 непосредственно поступает на выход блока коррекции пределов измерени . При а 0 открыт первый ключ 21, а второй ключ 23 закрыт. При этом в

модульном блоке 18 образуетс  I р . вычи- таемый в блоке 19 из величины п, поступающей от блока 24 пам ти. Полученной разности в блоке 20 присваиваетс  знак величины Ь.

Блок 20 присвоени  знака (фиг.б) работает следующим образом.

На вход 1 блока присвоени  знака поступает величина b (соотношение (4)), где в перемножителе 28 производитс  ее умножение на посто нный множитель из блока 29 пам ти с целью масштабировани  и дальнейшего ограничени  в ограничителе 30 по уровню ± 1. Таким образом, после ограничени  величина на выходе ограничител  30 имеет смысл знака величины Ь, который, поступа  на первый вход перемножител 

31, присваиваетс  разности л- р , поступающей на вход 11 блока 20 присвоени  знака, то есть на второй вход перемножител  31 с выхода вычитател  19.

Рассмотренные операции позвол ют в два раза расширить диапазон однозначно измер емых доплеровских скоростей цели, определ емых величиной оценки усредненного по N отсчетам доплеровского Сдвига фазы цели:

f arctg(b/a), (sgn Ь)( - р ), ,

(5)

где Рдц - доплеровский сдвиг частоты отраженного от цели сигнала.

Claims (2)

1. Дл  уменьшени  веро тности работы устройства по шумам в нем исключаетс  выдача полученной оценки на выход в отсутствие отраженного от цели сигнала. С выходов блоков усреднени  5, 6 величины а и b поступают на вход блока 9 вычислени  модул  (фиг.5), где в соответствии с его структурой вычисл етс  квадрат модул  входной величины а2 + Ь2. Если происходит превышение над величиной порога, записанной в блоке 11 пам ти, то с выхода порогового блока 10 поступает сигнал разрешени  прохождени  результата вычислени  с выхода блока 8 коррекции пределов измерени  через ключ 12. В противном случае ключ 12 разомкнут. Формула изобретени  1. Фазометр доплеровского набега фазы радиоимпульсных сигналов, содержащий первый блок задержки, блок вычислени  модул , блок умножени , первый и второй выходы которого соединены соответственно через

   первый и второй блоки усреднени  с первым и вторым входами блока вычислени  фазы, отличающийс  тем, что, с целью расширени  пределов измерений и повышени  точности измерений, в него введены блок коррекции пределов измерени , второй блок задержки, инвертор, блок пам ти , пороговый блок и ключ, вход которого соединен с выходом блока коррекции

   пределов измерени , второй, третий и. первый входы которого соединены соответственно с первым, вторым входами и выходом блока вычислени  фазы, управл ющий вход ключа соединен с выходом

   порогового блока, к первому и второму входам которого подключены соответственно выходы блока пам ти и блока вычислени  модул , выходы первого и второго блоков усреднени  соединены

   соответственно с первым и вторым входами блока вычислени  модул , первый и второй входы блока умножени  соединены соответственно с выходами первого блока задержки и инвертора, вход которого подключен через второй блок задержки к четвертому входу блока умножени ,  вл ющемус  вторым входом устройства, а первым входом и выходом устройства  вл ютс  соответственно вход первого

   блока задержки, объединенный с третьим входом блока умножени , и выход ключа.
2. 2. Фазометр по п.1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что блок коррекции пределов измерени  содержит блок пам ти, первый ключ,

   последовательно соединенные модульный блок, вычмтатель, блок присвоени  знака, второй ключ и сумматор, выход которого  вл етс  выходом блока коррекции пределов измерени , а второй вход соединен с

   выходом первого ключа, выход блока пам ти соединен с вторым входом вычитател , а первым, вторым и третьим входами блока коррекции пределов измерени   вл ютс  соответственно первый вход блока присвоени 

   знака, объединенные входы первого ключа и модульного блока и объединенные управл ющие входы первого и второго ключей.

   /

   г з

   2

   фие. 2

   Фиг.З

   2J

   /

   f

   V/

   A

   w

   -$

   11

   ФиеА

   4Ii

   V

   11

   26

   фиг 5

   0L

   28

   30

   31

   0I

   29

   Фиг. 6