Способ измерения разности фаз

Изобретение может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой и для измерения разности фаз между сигналами. Техническим результатом является повышение точности измерения за счет компенсации постоянного смещения после демодуляции сигналов и за счет использования обратной функции, близкой к линейной, вместо функции arctg. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой или для измерения разности фаз между сигналами.

Известен способ измерения разности фаз, в котором после усиления и ограничения двух сигналов осуществляется их фазовая демодуляция в сигналы пропорциональные SinΔϕ, CosΔϕ, преобразование их в цифровой двоичный код и вычисление разности фаз Δϕ в цифровом виде сравнением SinΔϕ, CosΔϕ с нулем, модулей SinΔϕ, CosΔϕ между собой и вычислением arctg (Смирнов В.Н. Быстродействующий цифровой фазометр с ортогональной обработкой сигналов, «ВСРЭ», сер ТИПР, 1984, вып. 3).

В реальных условиях функции y(C)=SinΔϕ и y(S)=CosΔϕ лишь близки к идеальным и, поэтому при вычислении появляется регулярная (периодическая) ошибка, имеющая восемь периодов в интервале от 0° до 360° и достигающая 8° (экспериментальные данные и результаты математического моделирования).

При демодуляции сигналов может возникнуть также дополнительное смещение, которое приводит к дополнительной ошибке измерения разности фаз.

Таким образом, недостатком такого способа измерения разности фаз являются повышенные ошибки измерения при наличии постоянного смещения после демодуляции сигналов по фазе и в случае неточного вычисления Sin, Cos функций, например, при линейной демодуляции.

Целью изобретения является повышение точности в способе измерения разности фаз.

Поставленная цель достигается тем, что для уменьшения или исключения этих ошибок необходимо измерить постоянную составляющую после преобразования в двоичный код в отсутствие сигнала и компенсировать ее, а вместо функции arctg, обратную функции tg, использовать функцию обратную линейной, так как для вычисления функций, близких к Sin, Cos, часто используется линейное детектирование.

В способе измерения разности фаз каждый из двух радиосигналов усиливается и ограничивается по амплитуде, затем вычисляются функции, близкие к SinΔϕ и CosΔϕ и каждый из этих видеосигналов преобразуется в цифровой код. Затем по каждой составляющей в отсутствие сигнала осуществляется в цифровом виде вычисление, запоминание и компенсация постоянного напряжения и только после этого осуществляется формирование линейного выходного двоичного кода сравнением цифровых кодов с нулем для формирования двух старших двоичных разрядов, сравнением цифровых кодов по модулю между собой для формирования третьего двоичного разряда и вычисление из цифровых кодов остальных младших разрядов вычислением обратной функции от линейной функции с последующим присоединением их к старшим разрядам.

Для примера приведен расчет ошибок, возникающих из-за наличия смещения Uсм после фазового детектирования: где Δϕ - измеряемая разность фаз; A₁⋅A₂ - амплитуды сигналов после ограничения; К - коэффициент пропорциональности. Ошибка δϕ, возникающая при сравнении с нулем, вычисляется следующим образом:

Если Uсм=0 δϕ=0

При введении компенсации Uсм δϕ=0.

Покажем также возможность вычисления с обратной линейной функцией.

На фиг. 1 показаны модули сигналов с линейным детектированием.

Разрешая систему из y₁ и у₂ можно получить . Это и есть обратная функция.

Таким образом, компенсация постоянной составляющей после демодуляции с последующим преобразованием и применение функции обратной линейной отражают технический результат изобретения.

Способ измерения разности фаз, в котором каждый из двух радиосигналов усиливается и ограничивается по амплитуде, затем вычисляются функции, близкие к SinΔϕ, CosΔϕ, и преобразуются, соответственно, в цифровой код, отличающийся тем, что после преобразования вначале осуществляется вычисление, запоминание и компенсация постоянного напряжения в отсутствие радиосигналов, а затем осуществляется формирование старших разрядов выходного кода сравнением цифровых кодов с нулем, между собой по модулю и вычисление младших разрядов вычислением обратной функции от линейной функции с последующим присоединением их к старшим разрядам.