Устройство для измерения фазы

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ, ,содержащее генератор опорных сигналов, решающее устройство, состоящее из N перемножителей, выходы которых соединены с N -входовым сумматором и М- каналов каждый из которых включает в себя последовательно соединенные первый перемножитель, первый усилитель и первый интегратор , причем первые входы первых перемножителей являются входсни устройства для измерения фазы, выходы первых интеграторов I каждого канала подключены к.первым входам перемножителей решающего устройства, а i выход М -входового сумматора рипающего устройства является выходом устройства для измерения фазы. отличающееся тем, что,г ;с целью повышения точности измерения фазы радиосигнала, введен пер . ВЕЛИ N -входовый сумматор, блок начальных значений коэффициента, а в каждый канал - фазовый модулятор, второй сумматор, последовательно соединенные второй, третий перемножители , второй усилитель, второй интегратор и делитель, причем первый вход второго перемножителя подключен к первому входу первого перемножителя , выход второго интегратора соединен с первым входом второго сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножителя, выход делителя каждого канала соединен с вторым входом соответствуняцего перемножителя решающего устройства, выходы генератора опорных сигналов подключены к перв1 « входам фазовых модуляторов, вторые входы которых подключены к выходам первых интеграторов каждого канала, выходы фазовых модуляторов подсоединены к вторым входам первых и третьих соответствующих перемножителей, выходы вторых интеграторов соединены с соответствующими входами первого N -входового сумматора, выходы ко:D торого подключены к вторым входам делителей, а вторые входы вторых сумСП маторов каждого канала соединены с № соответствующим выходом блока начешьо ных значений коэффициентов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГИЛЬСТВУ (.ОСУДАРСТВЕНН )й HOWTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 36 ) 7403/24-21 (22) 04. 07. 83 (46) 15. 12. 84. Бюл. Р 46 (72) A.Ï.Øàõóðèí, В.B.Ñìèðíîâ и A.Á.Êóêóøêèí (71) Московский ордена Ленина и ордек на Октябрьской Революции авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (53) 621.317.77(088.8) (56) 1.Первачев С.В, и др. Статистическая динамика радиотехнических систем. М., Сов.Радио, с.327, рис.l1.3 °

2.Фомин A.Ô. Помехоустойчивость систем передачи непрерывных сообщений. М., Сов.Радио, 1975, с.б0, рис .2 .За (прототип) . (54) (57) JJCTPORCTBO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФАЗЫ, содержащее генератор опорных сигналов, решающее устройство, состоящее из )(перемножителей, выходы которых соединены с Н -входовым сумматором„, и И каналов, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные -первый перемножитель, первый усилитель и первый иитеграторр причем первые входы первых перемйожителей являются входом устрой.ства для измерения Фазы, выходы пер- вых интеграторов< каждого канала подключены к первым входам перемножителей .решающего устройства, а выход М -входового сумматора решающего устройства является выходом устройства для измерения фазы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что

:с целью повышения точности измере ния фазы радиосигнала, введен пер-.вый )(-входовый сумматор, блок начальных значений коэффициента, а в каждый канал — фазовый модулятор, второй сумматор, последовательно соединенные второй, третий перемножители, второй усилитель, второй интегратор и делитель, причем первый вход второго перемножителя под.ключен к первому входу первого перемножителя, выход второго интегратора соединен с первым входом второго сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножителя, выход делите- Я ля каждого канала соединен с вторым входом соответствующего перемножителя решающего устройства, выходы генератора опорных сигналов подключены к первым входам фазовых модуляторов, вторые входы которых Я подключены к выходам первых интеграторов каждого канала, выходы фазовых модуляторов подсоединены к вторым входам первых и третьих соответствующих перемножителей, выходы вторых интеграторов соединены с соответствующими входами первого

-входового сумматора, выходы которого подключены к вторым входам делителей, а вторые входы вторых сумматоров каждого канала соединены с соответствующим выходом блока начальных значений коэффициентов.

1129550

Изобретение относится.к радиотех нике, в частности в радиоиэмерениям, и может быть использовано для измерЪ.ния фазы радиосигналов.

Известно устройство измерения фаэ, представляющее собой следящий измеритель, содержащий последовательно соединенные перемножитель, усилитель, интегратор и фазовый модулятор, вто, рой вход которого подключен к выходу опорного генератора Я . f0

Недостатком известного устройства является низкая точность его работы при малых отношениях сигнал/шум и при многопиковом характере распределения фазы. 15

Наиболее близким ло технической сущности .к предлагаемому является устройство измерения параметров сигнала, состоящее:нз многоканального коррелятора, генератора опорных сигналов и решающего устройства, со.стоящего иэ М перемножителей, вырабатывающего оценку параметра по максимуму функций правдоподобия, выходы которых соединены с М -входами сумматоров. Каждый канал многоканального коррелятора содержит перемножитель и интегратор. На одни входы перемножителей поступает входная реализация, являющаяся смесью сигнала и шума, на другие — напряжение с вы- 30 ходов генератора опорных сигналов.

Выходы первых интеграторов подключены к первым входам перемножителей решающего устройства, а выход И -входового сумматора является выходом 35 устройства (2 .

Недостаток этого устройства -. ниэкая точность измерения Фазы радиосигналов. Это обусловлено тем, что на практике, как правило, отноше-40 ние сигнал/шум невелико,а апостериорное распределение измеряемого параметра носит многопиковый характер.

В частности при измерении Фазы даже гармонического сигнала апостериор- 45 ное распределение фазы имеет негауссовский характер, особенно заметный при малом отношении сигнал/шум.

В этом случае, а также при многопиковом характере функции распределения, схема прототипа измеряет фазу сигнала с большой погрешностью.

Цель изобретения — повышение точности измерения фазы, I

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения фазы, содержащее генератор опорных сигналов, решающее устройство, состоящее иэ перемножителей, выходы которых соединены с Й -входовым сумматором, и М каналов, каждый иэ которых вклю- чает в себя последовательно соединенные первый перемножитель, первый уси" литель и первый интегратор, причем первые входы первых перемножителей являются входом устройства для изме- 65 рения фазы, выходы первых интеграторов каждого канала подключены к первым входам перемножителей решающего устройства,а выход,N -входового сумматора решающего устройства являет-. ся выходом устройства для измерения фазы, введен первый N -входовый сумматор, блок начальных значений коэффициентов, а в каждый канал - фазовый модулятор, второй сумматор, последовательно соединенные второй, тре" тий перемножители, второй усилитель, второй интегратор и делитель, причем первый вход второго перемножителя подключен к первому входу первого перемножителя, выход второго интегратора соединен с первым входом второго сумматора, выход второго сумматора подключен к второму входу второго перемножителя, выход делителя каждого канала соединен с вторым входом соответствующего перемножителя решающего устройства, выходы генератора опорных сигналов подключены к первым входам фазовых модуляторов, вторые входы которых подключены к выходам первых интеграторов каждого. канала, выходы фазовых модуляторов подсоединены к вторым входам первых и третьих соответствующих перемножителей, выходы вторых интеграторов соединены с соответствующими входами первого М -входового сумматора, выход которого подключен к вторым входам делителей, а вторые входы вторых сумматоров каждого канала соединены с соответствующими выходами блока начальных значений коэффициентов, На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения фазы.

Устройство для измерения фазы содержит И каналов, каждый иэ которых включает в себя последователь.но соединенные перемножитель 1, jjcHлитель 2 и интегратор 3, выход которого через фазовый модулятор

4 связан с одним. из входов перемножителя 1, Другой вход перемножителя

1 является входом устройства. В каждый канал, кроме того, входят последовательно соединенные второй перемножитель 5, третий перемножитель б, второй вход которого подключен к выходу фазового модулятора

4, второй усилитель 7, второй интегратор 8, выход которого через сумматор 9 связан с одним из входов перемножителя 5, и делитель 10. При этом второй вход перемножителя 5 соединен с входом устройства.

В устройство входят также генератор 11 опорных сигналов, каждый выход которого связан с соответствующим фазовым модулятором 4, блок 12 начальных значений коэФфйциентов, каждый выход которого подключен к соотв тст1129550 вующему сумматору 9, сумматор 13, входами которого являются выходы ин-, теграторов 8 каналов, а выход сум,матора 13 подключен к входам делите=: лей 10,, а также решающее устройство, включающее 1 перемножителей 14, входы .которых связаны с выходами интеграторов 3 и делителей 10 соответствующих каналов, и сумматор 15, выход которого подключен к выходу устройства, а входы соединены с выходами перемно- 10 жителей 14.

Устройство работает следующим образом.

Перед приходом радиосигнала устройство приводится в исходное состоя-15 ние, для чего обнуляются интеграторы

3 и 8 каналов измерителя, а на выходах генератора 11 опорных сигналов и блока 12 начальных значений выставляются соответствующие сигналы. Оценка фазы радиосигнала ищется в форме ц ,..м =.2 ej; q т.е. определяется взвешен-, ной суммой парциальных (интервальных) оценок,где q; - оценка фазы на каждом" подинтервале, а к; — вес, с кото- ?5 рым эта оценка входит в общую сумму.

Важно: только, чтобы расстоянне.между пиками апостериорного распределения не оказалось меньше ширины парциального интервала разбиения, что дости- 30 гается лишь изменением числа. однотипных каналов (подинтервалов разбиения), отличающихся один от другого начальными значениями фазы и весовых коэффициентов. Начальные значения фаз парциальяых каналов удобно брать в середйне каждого подинтервала. Для определения коэфФициентов », так же как и для определения оценок ; используется ринцип корр яци иной 40 обработки. Начальные значения для весовых коэффициентов задаются исходя из закона априорного распределения фазы. Если ой неизвестен, тогда

ot; 1(hl для каждого»и 1,..., К .

При этом необходимО„выполнение услоI I вия . нормировки Л- К;,. весовых

;1»» коэФфициентов. Приходящий радиосигнал поступает на измерители; в которых производится определение теку1 щей оценки д;, и на канальные измерители весовых коэФФициентов. На выходах интеграторов 8 формируются текущие оценки е, весовых коэффициентов:, которые при помощи .сумматора 13 и делителей 10 нормируются и поступают на перемножители 14, С выходов перемножителей взвешенные текущие оценки М;,О; отдельных каналов поступают на сумматор 15 и образуют на выходе последнего тел кущее значение оценки р фазы.

Сумматоры 9,13 и 15 служат для сложения сигналов, одновременно Ilo ступающих на входы этих узлов, и не содержат элементов памяти. Блок .12 начальных значений коэффициентов представляет собой источник " постоянных напряжений, относительные значения которых устанавливаются исходя из априорных сведений о законе распределения фазы. В частности, при равномерном законе плотности распределение фазы напряжения на М выходах блока 12 должны быть равнымн. Блок 11 представляет собой источник синусоидальных сигналов, которые отличаются друг от друга сдвигом фаз, определяемых законом распределения фазы сигнала.

Проведенный сравнительный анализ эффективности предлагаемого устрой ства измерения фазы с базовым объектом показывает увеличение точности в 3-5 раз при изменении отношения сигнал/шум q от 1 до 10, причем выигрыш возрастает с уменьшением ф=, что предйолагает практическую целесообразность использования устройства, особенно в случае малого сигнала. 1129550

Составитель В.Шубин

Редактор Н.Киштулинец Техред Л.Микеш Корректор О.Луговая .Заказ 9445/36 Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г,Ужгород, ул.Проектная, 4