Измеритель сдвига фаз с ортогональной обработкой сигнала

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в фазовых радионавигацисистемах. Устройство содержит переменный фазовращатель 1, перемножители 2 и 3, фазовращатель 4 на 90 , блоки 5 и 6 измерения дисперсии ортогональных составляющих сигнала и вычислительный блок 7. Блоки 5 и 6 состоят из фильтра верхних частот, электронного вольтметра с квадратичным детектором и усредняющего блока. Электронный вольтметр блоков 5 и 6 измеряет мощность ортогональных составляющих только сигнала флуктуационного характера. Устройство позволяет измерять разность фаз радиосигналов , анализируя только вероятностные характеристики случайной компоненты , что повышает его точность при приеме излучения, прошедшего слой сильно рассеивающей случайно неоднородной среды. В описании даны векторная модель сигнала на выходе блока измерения дисперсий ортогональных составляницих сигнала, положение эллипса вероятностей рассеянного поля при минимальном отношении дисперсий ортогональных составляющих сигнала и векторная модель сигнала на выходе перемножителей. 5 ил. i О)

СОЮЗ С08ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (Я) 4 G 01 R 25/ОО (21) 3770440/24-21 (22) 09.07.84 (46) 15.02.86. Бюл. 1Ф 6 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Ю.М. Полищук (53) 621.317 77 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(769450, кл. 6 01 R 25/00, 1979.

Пестряков В,Б. Фазовые и радиотехнические системы. И.: Советское радио, 1968 с ° 380. (54)ИЗИЕРИТЕЛЬ СДВИГА ФАЗ С ОРТОГОНАЛЬНай ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА (57)Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в фазовых радионавигационных системах. Устройство содержит переменный фазовращатель 1, перемно- . жнтели 2 и 3, фазовращатель 4 на 90 о блоки 5 и 6 измерения дисперсии ортогональных соотавляющих сигнала и вычислительный блок 7. Блоки 5 и Ь состоят из фильтра верхних частот, электронного вольтметра с квадратичным детектором и усредняющего блока.

Электронный вольтметр блоков 5 и 6 измеряет мощность ортогональных составляющих только сигнала флуктуационного характера. Устройство позволяет измерять разность фаз радиосигналов, анализируя только вероятностные характеристики случайной компонен ты, что повышает его точность прн приеме излучения, прошедшего слой сильно., рассеивающей случайно неоднородной среды. В описании даны векторная модель сигнала на выходе блока изме- ® рения дисперсий ортогональных состав. ляющих сигнала, положение эллипса вероятностей рассеянного поля при минимальном отношении дисперсий орЮ тогональных составляющих сигнала и р векторная модель сигнала на выходе перемножителей. 5 ил.

leaL

1211666

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть

t использовано в фазовых радионавигационных системах.

Цель изобретения — повышение точ- 5 ности при работе с сигналами, прошедшими слой сильно рассеивающей .случайно неоднородной среды.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройсФва; на фиг. 2 — векторная модель сигнала на выходе перемножителей; на фиг. 3 — эпюры напряжений на выходе перемножителей и фильтра верхних частот; на фиг. 4 — векторная модель сигнала на выходе блока измерения дисперсий ортогональных составляющих сигнала; на фиг. 5— положение эллипса вероятностей рассеянного поля при минимальном отношении дисперсий ортогональных. сос- 20 тавляющих сигнала.

Устройство содержит (см. фиг. 1) переменный фазовращатель 1, перемножители 2 и 3, фазовращатель 4 на

90, блоки 5 и б измерения диспер- 25 сий ортогональных составляющих сигнала, вычислительный блок 7, первые входи перемножителей 2 и 3 соединены с первым входом измерителя, причем у одного перемножителя непосредст З0 венно, а у другого через фазовращатель 4 на 90, второй вход измерителя соединен с вторыми входами перемножителей 2 и 3 через переменный фаэовращатель l. Входы блоков 5 и 6 соецинены с выходами перемножнтелей 2,,и

3 соответственно, выходы блоков 5 и 6 соединены с входами вычислительцого блока 7.

Устройство работает следующим образом, Перед измерением показатель -ин дикатораа переменного фазовращателя

1 устанавливается в нулевое положе- 45 ние.

Входной сигнал, являющийся случайной функцией (из-за флуктуаций в атмосфере) и представляющий собой сумму регулярной и случайной компонент, поступает на вторые входы перемиожителей 2 и 3 через переменный, фазовращатель 1. На первые входы перемножителей 2 и 3 поступает опорный сигнал (в качестве опорного мо. жет быть использован измеряемый сиг". нал, принятый другой антенной). На один перемножитель 2 сигнал поступает непосредственно, а на другой перемножитель 3 через фазовращатель 4.

На выходах перемножителей 2 и 3 таким образом получаются соответственно сигналы (см, фиг. 2) 1 "2 со> р и U ° А, А сов ср, где А,, А — амплитуды измеряемого и опорного сигналов;

Чо — разность фаз между измеряемым и опорным сигналами. ("(" на фиг. 2 в случае, когда регулярная компонента сигнала не равна нулю), Сигналы с выходов перемножителей

2 и 3 поступают на входы блоков 5 и 6.

Блоки 5 и 6 состоят из фильтра верхних частот, электронного вольтметра с квадратичным детектором и усредняющего блока.

Сигналы с выходов перемножителей

2 и 3 поступают на входы фильтров верхних частот блоков 5 и 6. При наличии регулярной компоненты сигнала сигналы на выходе перемножителей 2 и 3 будут иметь постоянную составляющую, отличную от нуля (см.фиг. За), для исключения которой сигнал с выхода перемножителей 2 и 3 пропускают через фильтр верхних частот блоков

5 и 6. Таким образом, на выходе фипьтра верхних частот блоков 5 и 6 сигнал будет иметь чисто флуктуационный характер, т.е. ц 0 (фиг.3б).

Квадратичный вольтметр блоков 5 и 6 измеряет мощность ортогональных составляющих только сигнала флуктуационного характера (U ) . На выходе фильтра нижних частот блоков 5 и

6 имеет усредненное значение напряжения, пропорциональное дисперсии ортогональных составляющих сигнала, а именно его случайной компоненты, обусловленной флуктуациями, т.е. (21 в общем случае б -(0 )-(О ) в нашем случае (ц) 0

Регулярная компонента сигнала является для измерителя неииформативной, информация извлекается из случайной компоненты сигнала, которую характеризует эллипс вероятностей рассеянного поля и его параметра (см. фиг. 4).

1211666

Сигналы с выходов блоков 5 и 6 поступают на входы вычислительного блока 7, который представляет собой измеритель отношения аналоговых сигналов для постоянных напряжений, построенный на базе делительной схемы с выходными измерительными усилителями и снабженный соответствующим индикатором.

Вращая ручку регулятора переменного фазовращателя 1 изменяют фазу измеряемого сигнала относительно опорного сигнала и добиваются минимального значения отношения напряжений иа вычислительном блоке .7, что соответствует минимальному отношению дисперсий ортогональных составляющих сигнала.

Минимум отношения дисперсий ортогональных составляющих случайной компоненты имеет место при нулевой начальной фазе регулярной компоненты

, или, при отсутствии регулярной .компоненты, при равенстве нулю угла между направлением опорного сигнала и направлением малой оси эллипса вероятностей рассеянного поля (см. фиг. 7). х

Лри †" 1 (неравномерное разнре б деление фазы случайной компоненты сигнала эллипс вероятностей рассех. янного поля) зависит от <р и при 3

i ф.Π†"-. min. В этом случае фаза измеряемого сигнала будет изменена по сравнению с первоначальной на

Ф величину, равную разности фаэ опорного и измеряемого сигналов ср . Результат измерения сдвига фаз считыва" ется на индикаторе переменного фазовращателя 1.

Таким образом, с помощью измерителя фаз можно измерять разность фаз радиосигналов анализируя только вероятностные характеристики случайной компоненты сигнала, что позволяет использовать его при приеме излучения, прошедшего слой сильно рассеивающей случайно неоднородной среды.

Формула изобретения

Измеритель сдвига фаз с ортогональной обработкой сигнала, содержащий фазовращатель на 90, два перемножителя, первые входы которых соединены с первым входом измерителя, ° причем у одного перемножителя непосредственно, а у другого через фаэовращатель на 90, и вычислительный блок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при работе с сигналами, прошедшими слой сильно рассеивающей случайно неоднородной среды, в него введены переменный фазовращатель и два бпока измерения дисперсий ортогональных составляющих си нала, входы которых .З соединены с выходами перемножителей, а выходы - с входами вычислительного блока, вторые входы перемножителей через переменный фазовращатель соединены с вторым входом измерите40 ля.

)2))666

Составитель Н, Агеева

Редактор М. Петрова Техред М.йароцай Корректор В. Сирохман

Закаа 637/50 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

)13035, Москва, Ж-35, Рауюская наб,, д, 4/5

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