Устройство для анализа скачков фазы колебаний на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой

 

Использование: в измерительной технике при анализе скачка фазы колебания на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой. Сущность изобретения: устройство содержит формирователь 1 входных сигналов, исследуемый манипулятор 2, фильтр 3 низких частот, синхронный детектор 4 и элемент задержки 5. Цель исключение составляющих погрешности анализа скачка фазы выходного колебания. 1 ил.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в измерительной технике при анализе скачка фазы колебания на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой.

Известны устройства для анализа параметров модулированных колебаний, в том числе, и скачка фазы на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой, содержащие исследуемый манипулятор и осциллограф. Однако такие устройства характеризуются невысокой разрешающей способностью анализа скачка фазы колебания на выходе исследуемого манипулятора.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для анализа скачка на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой, содержащее последовательно соединенные формирователь манипулирующего воздействия, исследуемый частотный манипулятор, демодулятор, осциллограф, второй вход которого подключен к выходу частотного манипулятора.

Однако анализ скачка фазы выходного манипулятора данным устройством также осуществляется визуально на экране осциллографа, что ограничивает возможность повышения разрешающей способности анализа скачка фазы выходного колебания частотного манипулятора с непрерывной фазой.

В устройство для анализа скачков фазы колебаний на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой при переключении частоты, содержащее последовательно соединенные формирователь манипулирующего воздействия и исследуемый частотный манипулятор, дополнительно введены подключенные к выходу частотного манипулятора последовательно соединенные фильтр и синхронный детектор, выход которого является выходом устройства, а второй вход подключен к выходу формирователя манипулирующих воздействий через элемент переменной задержки.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство для анализа скачка фазы колебаний на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой при переключении частоты содержит последовательно соединенные формирователь 1 входных сигналов, исследуемый частотный манипулятор 2, фильтр 3 низких частот, синхронный детектор 4, выход которого является выходом устройства, а второй вход подключен к выходу формирователя 1 через элемент 5 задержки.

В качестве всех элементов устройства могут быть использованы типовые узлы. Например, формирователь 1 манипулирующего воздействия может быть выполнен в простейшем виде, на основе мультивибратора, в частности на микросхеме К155АГ3. Исследуемый частотный манипулятор 2 может быть выполнен в любой схеме частотного манипулятора с непрерывной фазой. Фильтр 3 может быть выполнен на основе, например, RC-цепей. Синхронный детектор 4 может быть выполнен на основе перемножителя и фильтра, например, на основе микросхемы К140МА1 и RC-цепей. Элемент 5 переменной задержки может быть выполнен в виде цепочки последовательно соединенных одновибраторов, например, на основе также микросхемы К155АГ3, причем с помощью первого одновибратора формируются импульсы с переменной длительностью для обеспечения переменной задержки запуска выходного одновибратора, формирующего импульсы, длительность которых равна длительности импульсов, поступающих на вход элемента 5 переменной задержки.

Устройство работает следующим образом.

Формирователь 1 манипулирующего воздействия выдает на управляющий вход частотного манипулятора 2 такую периодическую последовательность импульсов, что частота колебания на выходе манипулятора 2 изменяется через целое число периодов его выходного колебания. Например, для частотно-манипулированного сигнала с индексом модуляции 0,5 достаточно частоту выходного колебания манипулятора изменять через два единичных интервала манипулирующего воздействия.

Рассмотрим случай, когда на интервале времени [-2Т < t < 2Т] где Т длительность единичной посылки на выходе манипулятора, должен формироваться сигнал S₁(t) Usin(ω₁t + ϕ₁) при [-2Т < t < 0] (1) S₂(t) Usin( ω₂t + ϕ₂) при [0 < t < 2Т] (2) где ω₁, ω₂, ϕ₁, ϕ₂, соответственно, частоты и фазы колебаний на выходе частотного манипулятора, соответствующие различным состояниям манипулятора.

Пусть в результате дестабилизирующих факторов момент переключения от одной частоты к другой происходит не в момент времени t 0, а в момент времени Δ Т. Тогда сигнал на выходе частотного манипулятора на интервале времени I t I < 2Т имеет вид (3) (4) Причем, из условия непрерывности фаз в момент переключения частоты t 0 сигналов (1) и (2) следует, что ϕ₁ ϕ₂ ϕ. Кроме того, для сигналов (1) и (2) характерно целое число периодов на интервале их существования.

Сигналы (3) и (4) могут быть также представлены в виде S₁₁(t) Usin( ω₁t + ϕ) при [-2Т < t < 0) (5) S₂₂(t) Usin( ω₂t + ϕ) при [0 < t < 2Т] (6) S₁₂(t) Usin( ω₁t + ϕ) Usin( ω₂t + ϕ )
при [ 0 < t < Δ Т] (7)
Очевидно, что среднее значение сигналов (5) и (6) на интервале времени I t I < 2Т равно нулю, среднее же значение сигнала (7) имеет вид
v S₁₂(t)dt sint cos t+dt
Интеграл (8) при постоянных и известных величинах U, Т, ω₁, ω₂ и при ( ω₁ + ω₂) ΔТ/2 < π /2 имеет монотонную и однозначную зависимость от параметра Δ Т. Следовательно, выражение (8) несет информацию о скачке фазы при переключении частоты сигналов на выходе частотного манипулятора в момент времени Δ Т.

Таким образом, повторяя во времени сигналы (3) и (4) с периодом повторения, равным 4Т, появляется возможность выделения сигнала (8). Амплитуда спектральной составляющей с частотой, равной 1/4 Т, несет информацию об отклонении момента времени переключения частот на выходе манипулятора от номинального значения и, следовательно, величине скачка фазы колебания на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой. При известных параметрах частотно-манипулированного сигнала может быть получено однозначное соответствие между уровнем сигнала на выходе фильтра 3 и величиной скачка фазы.

С помощью синхронного детектора 4 управляемого элементом 5 переменной задержки может быть уменьшено влияние синхронной помехи, вызываемой идентичностью каналов переключения частот манипулятора. Изменяя в процессе анализа время переменной задержки, можно определять соотношение в выходном сигнале фильтра 3 составляющей, вызываемый скачком фазы колебания при переключении частот манипулятора (8), и составляющей, вызываемой неидентичностью каналов формирования различных частот выходного колебания, так как указанные составляющие практически ортогональны.

Сравнение предлагаемого устройства с известными показывает, что предлагаемое устройство позволяет исключить многие составляющие погрешности анализа скачка фазы выходного колебания, связанные с синхронизацией осциллографа, а также с тем фактом, что на экране осциллографа приходится выделять временные соотношения, существенно меньшие по величине по сравнению с периодом манипулирующего воздействия. Кроме того, предлагаемое устройство не подвергается ограничениям по контролю параметров при увеличении частоты выходных колебаний.

Достижение поставленной цели обеспечивается лишь с полной совокупностью рассматриваемых признаков. Любое изменение от рассматриваемой совокупности приводит к уменьшению разрешающей способности анализа скачка фазы колебаний на выходе исследуемого манипулятора.

Таким образом, дополнительные узлы обработки сигналов выполняют присущие им функции и в совокупности с другими предлагаемыми признаками позволяют существенно повысить разрешающую способность анализа скачка фазы колебаний на выходе частотного манипулятора с непрерывной фазой.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА СКАЧКОВ ФАЗЫ КОЛЕБАНИЙ НА ВЫХОДЕ ЧАСТОТНОГО МАНИПУЛЯТОРА С НЕПРЕРЫВНОЙ ФАЗОЙ при переключении частоты, содержащее формирователь входных сигналов, выход которого является входом исследуемого манипулятора, отличающееся тем, что элементы задержки, вход которого соединен с выходом формирователя входных сигналов, последовательно соединенные фильтр низких частот, вход которого является входом сигнала с выхода исследуемого манипулятора и синхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом элемента задержки, а выход является выходом устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1