SU567149A1 - Радиоимпульсный фазометр - Google Patents

Description

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого радиоимпульсного фазометра.

Фазометр содержит входные блоки 1 и 2, линии 3 и 4 задержки, смесители 5 и 6, фазовый детектор 7 первого канала, фазовый детектор 8 второго канала, ключи 9 и 10 управлени , запоминающие устройства 11 и 12, сумматоры 13 и 14, управл ющие элементы 15 и 16, подстраиваемые генераторы 17 и 18, фазовый детектор 19, пороговое устройство 20, формирователь 21 управл ющего .напр жени , фазовый детектор 22, пороговое устройство 23, формирователь 24 управл ющего напр жени , опорный генератор 25, фазовращатели 26 и 27, амплитудный детектор 28, усилитель-ограничитель 29, фазоиндикатор 30.

Фазометр выполнен по симметричной двухканальной схеме. Смеситель, фазовый детектор , ключ управлени , запоминающее устройство , сумматор и подстраиваемый генератор с управл ющим элементом образуют в каждом из каналов след щую фазовую систему (СФС). Петл  СФС замыкаетс  ключом на врем  действи  входного радиоимпульса, а в момент его отсутстви  о«а размыкаетс , и запоминающее устройство сохран ет неизмен .ным напр жение на управл ющем элементе, а следовательно, частоту и фазу иодстраиваемого генератора. Управление работой ключа управлени  осуществл етс  передним и задним фронтами видеоимпульса, сформированного из входного радиоимпульса одного из каналов цепью, состо щей нз входного устрой-, ства, амплитудного детектора и усилител ограничител .

Радиоимпульсы, между высокочастотными запоминаии ми которых необходимо измерить фазовый сдвиг, через входные блоки 1 и 2, линии 3 и 4 задержки поступают на вход смесителей 5 и 6. На гетеродинный вход смесител  каждого из каналов подаютс  сигналы с соответствующих подстраиваемых генераторов 17 и 18, а с выходов смесителей сигналы промежуточной частоты следуют на входы фазовых детекторов 7, 19 в первом канале и детекторов 8, 22 во втором канале. На вторые входы фазовых детекторов 7 и 8 поступает сигнал опорного генератора 25 непосредственно, а  а фазовые детекторы 19 и 22 через фазовращатель , осуществл ющий сдвиг фазы опорного генератора на  /2.

Устройство коррекции первоначальной расстройки частоты подстраиваемых генераторов позвол ет подстройкой получить промежуточную частоту на выходе смесител  5 (6), близкую к частоте опорного генератора 25, а следовательно , обеспечить работоспособность СФС.

Выходные сигналы детекторов 7 и 8 поступают через ключи 9 и 10 на запоминающие устройства 11 и 12, которые могут представл ть обычную емкость. Напр жение с выхода запоминающих устройств 11 и 12 поступает на сумматоры 13 и 14 напр жений, на второй вход каждого .из которых поступает сигнал с

выхода соответствующего формировател  21, 24 управл ющего напр жени . Уровень напр жени  каждого сумматора определ ет величину емкости варакапов, используемых -в качестве управл ющих элементов 15 и 16, а следовательно , частоту и фазу сигнала подстраиваемых генераторов 17 и 18. Сигнал с выхода каждого подстраиваемого генератора 17 и 18 поступает на гетеродинный вход соответствующего смесител  5 и 6, и при замкнутом ключе 9 и 10 в каждом из каналов образуетс  СФС, котора  отрабатывает начальную расстройку Частот Q,, па входе детекторов 7 и 8 в режиме захвата при косинусоидальной характеристике фазового детектора по формуле Ру arc cos Qn/Qy,

где QH fnp-/or; Qy - полоса удержани  системы;

фу - установивщеес  значение систематической фазовой погрещности.

Фазова  погрещность фу может быть устранена устройством коррекции «ачальной пастройки частоты в процессе измерений.

Разность фаз входных сигналов блоков 1 и 2 и сигнала геиераторов 17 и 18 ири отрабатываетс  в первом приближении по закону

(i) cp exp|-F(,

где фо - начальна  разность фаз входного сигнала и подстраиваемого генератора;

(фо2)-производна  характеристика фазового детектора в рабочей точке фо2;

cpej - -значение разности фаз в

уста«овивщемс  состо нии.

Основным требованием к СФС в предлагаемом фазометре  вл етс  следующее требование к быстродействию

где Тц - длительность входных радиоимпульсов;

iycT - врем , в течение которого переходный процесс в системе практически заканчиваетс . Например, (t)li у 0,02 рад.

В результате отработки СФС разности фаз входного радиоимпульса и подстраиваемого генератора 17 и 18 на выходе фаза непрерывных гармонических колебаний с некоторой погрещностью Аф равна фазе входного радиоимпульса соответствующего канала.

Погрещность Дф складываетс  из погрещности Дф() и фазовой погрещности, вносимой входным устройством и смесителем, причем последние составл ющие при соответствующем подборе элементов в каналах на выходе фазометра компенсируютс .

По окончании радиоимпульса ключи управлени  разрывают цепи СФС, а запоминающие устройства сохран ют тот уровень напр жени , который был на них к моменту окончани  радиоимпульса, и, следовательно, частота и фаза подстраиваемых генераторов 17 и 18 остаютс  неизменными в течении времени Т, равпого периоду следовани  радиоимпульсов.

Разность фаз непрерывных гармонических колебаиий на выходе подстраиваеамых генераторов может быть измерена с высокой точностью серийно выпускаемыми приборами.

В случае, если начальна  фаза радиосигнала не мен етс  от импульса к импульсу, то усреднение может производитьс  за длительный период времени, определ емый требуемой точностью измерений, в противном случае разность фаз непрерывных колебаний с выхода генераторов 17 и 18 должна быть измерена за врем  Т, которое при больших скважност х радиоимпульсных сигналов значительно больше длительности радиоимпульса Ти.

В предлагаемом фазометре измерение разности фаз, сигналов с выходов подстраиваемых генераторов 17 и 18 осуществл етс  в блоке, состо нием из последовательно соединенных формировател  измерительного импульса и индикаторного устройства. Линии 3 и 4 задержки введены дл  того, чтобы скомпенсировать задержку видеоимпульса в цепи, состо щей из амплитудного детектора 28 и усилител -ограничител  29, так как в случае несовпадени  времени прихода и окончани  радиоимпульса с моментами открывани  и закрывани  ключей 9 и 10 могут возникнуть значительные погрешности измерени  за счет изменени  уровн  напр жени  на запоминающих устройствах ,11 и 12.

Кроме того, дополнительна  цепь предлагаемого радиоимпульсного фазометра, состо ща  из фазового детектора 19 (22), порогового устройства 20 (23) и формировател  21 (24) управл ющего напр жени , св зывает выход смесител  5 (6) с вторым входом сумматора 13(14). Второй вход фазового детектора 19 (22) через фазовращатель 26 (72) св зан с выходом опорного генератора 25. Эта цепь предназначена дл  вывода СФС из «мертвой зоны, т. е. с участка характеристики фазового детектора 7(8), соответствующего точке неустойчивого равновеси . На сумматор 13 (14) во врем  радиоимпульса поступает напр жение с выхода формировател  21 (24) управл ющего напр жени , не равного нулю лищь тогда, когда разность фаз на входе фазового детектора 7 (8) соответствует точке неустойчивого равновеси , так как в этом случае напр жение на выходе фазового детектора 7 (8) близко к нулю, а напр жение на выходе фазового детектора 19(22) близко к максимуму. Выбором уровн  порогового напр жени  можно обеспечить запуск формировател  21 (24) управл ющего напр жени  лишь на врем , когда СФС находитс вблизи точки неустойчивого равновеси . Уровень сигнала с выхода формировател  управл ющего напр жени  таков, ч:то позвол ет осуществить скачок фазы сигнала подстраиваемого генератора 17 (18) такой величины, что СФС выйдет из «мертвой зоны. При этом сигнал с выхода фазового детектора 19(22) станет меньше порогового значени , так как СФС будет стремитьс  в точку устойчивого равновеси .

и при этом сигнал с выхода фазового детектора 19 (22) будет всегда ниже порогового уровн . При всех других значени х фазовых расстроек на управл ющий элемент 15 (16) поступает сигнал с выхода фазового детектора 7(8). Дл  идеализированной системы ФАПЧ при и «осинусоидальной характеристике фазового детектора врем  переходного процесса определ етс  по формуле

f - А п -;г- пQ ,

±0,00436

где Л„ :1пtg (45°+9o/2)

Таким образом, введенна  цепь позвол ет добитьс  значительного повышени  быстродействи , если ее посто нна  времени значительно меньше времени СФС.

Предлагаема  СФС существенно отличаетс  от известных схем импульсно-фазовой автоподстройки частоты как св з ми, так и составом элементов.

Предлагаемый фазометр способен работать при малом числе периодов высокой частоты

за длительность радиоимпульса Ти. Кроме того , предлагаемый фазометр позвол ет измер ть разность фаз двух радиоимпульсов с длительност ми на пор док и более меньшими, чем минимальна  длительность сигналов у

прототипа.

Экспериментально исследованный макет фазометра на частоте, несущей 150 МГц, обеспечил длительность 0,2 мксек при скважност х 100-1000 с точностью не хуже ±0,8°, а

переброс системы из зоны ±5° относительно точки неустойчивого равновеси  уменьшает врем  переходного процесса в 4-5 раз.

Claims (2)

1.Радио-импульсный фазометр, содержащий два входных блока, два смесител , два измерительных канала, соединенных своими первыми входами со смесител ми, а выходами -

с фазоиндикатором, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и быстродействи , он снабжен двум  лини ми задержки, амплитудным детектором, усилителем-ограничителем и опорным генератором,

причем выход первого и второго входных блоков присоединепы соответствеино через первую и вторую линии задержки « первым входалМ первого и второго смесителей, выход первого входного блока через последовательно

включенные амплитудный детектор и усилитель-ограничитель присоединен к вторым входам каналов, выход опорного генератора подключен к третьим входам каждого из двух каналов, выход каждого из каналов присоедипен соответственно к гетеродинному входу первого и второго смесителей.

2.Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю щи и с   тем, что каждый из измерительных каналов содержит первый и второй фазовые детекторы, фазовращатель , пороговое устройство, подстраиваемый генератор, управл ющий элемент, ключ управлени , запоминающее устройство, формирователь управл ющего напр жени  и сумматор, причем первые входы первого и второго фазовых детекторов соединены, а выход первого фазового детектора через ключ управлени  и запоминающее устройство подключен к первол1у входу сумматора, второй

вход которого через последовательно включенные формирователь управл ющего напр жени  и пороговое устройство присоединен к выходу второго фазового детектора, второй вход которого подсоединен к выходу фазовращател , выход сумматора через управл ющий элемент подключен к входу подстраиваемого генератора.