Измеритель сдвига фаз с ортоганальной обработки сигнала

 

О ПИСА Н И Е

Союз Советских

Социалистических

Республик

<>76945О

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Фе (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 051.2.78 (21) 2692005/18-21 (51)N.Êë.3 G01 R25/00 с присоединением заявки—

Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.10.80. Бюллетень № 3? (53) УДК 621.317.77 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 10.11.80 (72) Автор изобретения

М. К. Чмых

Красноярский политехнический институт (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ

С ОРТОГОНАЛЬНОЙ ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА

Изобретение относится к радиаизмерительной технике, может быть использовано для помехоустойчивого измереяия сдвига фаз. Изобретение может быть также использаBRHQ в фазовых радионавигационных с,истем ах.! . Известен измеритель сдвига фаз с промежуточным преобразованием:во временной интервал, содержащ ий:входные устройства, ограничители, триггер и отсчетное устройство (1). Измеритель аппаратурно прост,,имеет высокую точность, измерения при:работе с чистыми (без шумов и помех) сигнала;ми.

l5

Недостатко м такого, измерителя является н изкая помехоустойчивость, т. е.:низкая точность измерения npIH работе с зашумленными сигналами, Известен также измеритель сдвига фаз 20 с ортогонаЛьной обработкой си иналов, содержащий два перемножителя, на входы которых подают измеряемый и опорный сигналы: один .непосредственно, другой через фазовращатель;на 90, два интегратора, вычислительный н индикаторный узлы (2).

Данный фазометр обеспечивает оптим альное,измерение сдвига фаз при,воздейстиии помех с:раано мерным энергетическим спектром (типа «белого» myIMa), но имеет низкую точнасз:,ь измерения при наличии сосредоточенных lIO спектру помех.

Целью изобретения является повышение помехоустойчивости,измерения сдвига фаз в условиях,воздействия сосредоточенных по спектру помех.

Цель достигается тем, что измеритель сдвига фаз с ортогональной обработкой сигнала, содержащий фазовращатель .на

90, два перемноноителя, два входа одного из которых и один вход второго связаны со входам и измерителя непосредственно, а второй вход:второго перемножителя через фазавращатель на 90, два интегратора и узел вычисления,:входы которого подключены к выходам и,нтеграторов, снабжен генератором медленно изменяющегося сигиала и двумя дополнительными перемножителями, причем выходы основных перемножителей и генератора медленно-изменяющегося с игнала соединены со входами дополн ительных перемножителей, .выходы которых соединены со входами интеграторов.

На чертеже приведена структурная схема;измерителя сдвига фаз.

Измеритель содержит перемножятели 1, 2 и 8, 4, интеграторы 5 и 5, фазовращатель

7,,выход которого подключен к перемножителю 2, вычислительный и индикаторный узел 8, входы которого подключены к инте769450 г

Acp=A,s СОЗ cp+A„Sin cp. оТ

sin - —

G(Q) = 16

35

45 д . 16 тп оТ У

1 У„

Vdlall Т U т

U „U

cos cp+AC.

U,—

a= = — FT

У.Т г

16 4

U, „„=arctg и граторам 5, б и генератор медленно изменяющегося сигнала 9, связанный со входами леремножителей 8.и 4., Предлагаемый,измеритель сдвига фаз работает следующим образам.

Входной сигнал U(t), представляющий собой адитивную смесь гармонического сигнала U,„sin (coot+ cp),è помехи U„X

X sin(ь,„t+cp„}, сосредоточенной по спектру, поступает на-входы перемножителей 1 и 10

2. На вторые входы перемножителей подается опорный сигнал, причем на перемножптель 1 — непосредственно, т. е. 10 — U и, sin co(jt> а на перемножитель 2 — через фазовращатель 7, т. е. " o — — U,„, cos coot.

Сигналы с выходов перемножителей

1, 2 U(t) Vo, U(t) U поступают,на входы дополнительных перемнож ителей 8,и 4, на вторые входы. которых подается сигнал q(/j с генератора медленно изменяющегося сиг,нала 9. Далее сижналы с,выходов дополн ительных перемножителей 8 и 4 Uo. U(t) q(t} и U o Ь (t) q (t) поступают на интеграторы 25

5 и б, сигналы U,и U„. c:âûõoäoB lHнтеграторов 5, б после соответствующих матвмапических преобразований могут быть представлены в следующем .виде:

U, U„ и,= " " f q(Cltinudl+

О

Т та тп (1) ° (с цс)dt о

Кт, Um

U = " q(t}cosmdt —, c 2 о т

U„,, U

+ "" " q(t) cos (И + Ч )И, t где 0 = co — ьо, Ч" = (рп — ф.

Наложим на q(t) норсмирующее условие т

q(t)dt=1, которое аппаратурно,реалиО зуется очень просто путем соответствующе- 50 го масштабирования отсчета. С учетам этого условия получим / та т - +дя

U .Um

Слагаемые AS и ЛС обусловлены воздейств1ием помехи.

Результат из ме рения вычисляется в узле 8 по фо|рмуле

Погрешность измерения, обусловленная наличием сосредоточенной по спектру по-. мех и, может быть представлена в следующем виде:

Рассчитаем значение погрешности для общего вида сигнала.

Для расчета воспользуемся спектральным,методом. В соответствии с этим методом расчета погрешность можно предстазить следующим образом:

Acp= " (sin 6(й) cos (Qt+V)+

U „

Umo

+ cos cpG (Q) sin (Ы+Ч )) или после тригонометрических преобразова,ний

G(Q) sin (Ot+cp+V) °

Umo где 6 (Q) — спектральная характеристика сигнала q(t), входящего;в подинтегральные выр ажен ия.

Погрешность, измерения зависит от вида медленно-изменяющейся функции q(t).

Для сигнала q(), из меняющегося по треугольному закону в течение времени измерения Т, спектральная характеристика ,имеет следующий вид: а погрешность измереиия

Ь;у = — " —,, з1п - (2Т 4) «<çT+ р+ Г).

U „16

U 2 Т-

Ма|ксимальное значение погрешности

Эффективность настоящего измерителя может быть оценена путем сравнения погрешности его,и дрототипа.

Погрешность,прото пипа

Сравнение последних двух величин показывает, что предлагаемый измеритель Ч макс, имеет в а раз более высокую поме9маас хоустойчивасть, чем прототип,,где

769450

Формула изобретения

Составитель М. Клыков

Текред О. Павлова

Редактор Б. Федотов

Корректор С. Файн

Заказ 1226/1255 Изд. № 476 Тирах< 1033 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»

Следует заметить, что треугольная функция является грростейшей,в реализации, но не,наилучшей с точки зреяия уменьшения влияния помехи. Однако,,как видно из примера, даже ее применение позволяет значительно повысить помехоустойчивость измерителя.

Как видно из вышесказанного, предложенный измеритель .сдвига фаз позволяет существенно повысить помехоустойчивость измерения сдвига фаз при воздействии сосредоточенных .по спектру помех. Пр именение данного измерителя позволяет значительно улучшить характеристики систем, в которых используются фазовые методы. В частности, в фазовых .радионавигационных системах использование данного измерителя .приведет к увеличению дальности действия, обеспечению работоспособности в условиях воздействия больш их встественных и искуоственных помех.

Измеритель сдвига фаз с ортогональной обработкой сигнала, содержащий фазовращатель,на 90, два перемножителя, два

:входа одного из которых я один вход второго связанны со входам и измерителя непосредственно, а второй вход второго перемножителя — через фазовращатель,на 90, два интегратора и узел, вычисления, входы которого подключены к выходам |интеграто ров, отличающiHйся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, он снаб10 жен генератором, медленно-изменяющегося оигнала,и двумя дополнительными перемножителями, причем выходы основных перемножителей и генератора медленно-изменяющегося сигнала соединены со .входами дополнительных перемножителей, выходы которых соединены со,входам и,интеграто.ров.

Источники информации, принятые во

;внимание при экспертизе:

1. Кушнир Ф. В. и др. Электрорадиоизмерение, «Энергия», 1975, с. 312.

2. Пестряков В. Б Фазовые и раднотех25,н11ческие системы, «Сов. радио», М., 1968, с. 380 (прототип).