Корреляционный фазометр

 

Изобретение относится к корреляционньм устройствам для измерения разности фаз двух колебаний и может быть использовано в радионавигационных и радиолокационных системах. Фазометр содержит опорный генератор 1, корреляторы 2 и 6, фазовращатели 3 и 4 усилитель 5, блоки 7 деления и 8 вычисления арктангенса. Измеряемый сигнал представляет собой радиоимпульс с прямоугольной огибающей, опорный сигнал - гармоническое колебание той же частоты. В корреляторах 2 и 6 входной импульс взаимодействует с опорным колебанием, начальная фаза и амплитуда которого определяются фазовращателями 3 и 4 к усилителем 5. Их параметры рассчитывают так J чтобы скомпенсировать ошибку при оценке, разности фаз, возникающую из-за нецелого числа периодов анализируемого входного сигнала. Выходные сигналы корреляторов делятся один на другой в блоке 7, а в блоке 8 вырабатьшается оценка разности фаз. Достигаемый положительный эффект заключается в повышении точности корреляционного фазометра при обработке им малого числа периодов входного сигнала . ил, «5 S F ND ЭО О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ1АЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) В1 1 и>

А1 д11 4 G 01 R 25/00

Тк

БЖ 4.. ..

«;), ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3941006/24-21 (22) 12.08.86 (46) 07.07.87. Бюл. У 25 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. N.К. Янгеля (72) Е.А, Шеломов и В.С. Голиков (53) 621.317.77(088.8) (56) Пестряков В.Б. Фазовые радиотехнические системы. — N.: Советское радио, 1968, с. 167.

Патент США P 3875394, кл. 235181, 1973. (54) КОРРЕЛЯЦИОИНЫИ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к корреляционньщ устройствам для измерения разности фаз двух колебаний и может быть использовано в радионавигационных и радиолокационных системах, Фаэометр содержит опорный генератор 1, корреляторы 2 и 6, фазовращатели 3 и

4, усилитель 5, блоки 7 деления и 8

t вычисления арктангенса. Измеряемый сигнал представляет собой радиоимпульс с прямоугольной огибающей, опорный сигнал — гармоническое колебание той же частоты. В корреляторах 2 и б вхоцной иьнульс взаимодействует с опорным колебанием, начальная фаза и амплитуда которого определяются фаэовращателями 3 и 4 и усилителем 5. И;;- параметры рассчитывают так, чтобы скомпенсировать ошибку при оценке разности фаз, возникающую из-за нецелого числа периодов анализируемого входного сигнала. Выходные сигналы корреляторов делятся одчн на другой в блоке 7, а в блоке 8 вырабатывается оценка разности фаз. Достигаемый положительный эффект заключается в повышении точности корреляционного фазометра при обработке им малого числа периодов входного сигнала. 1 ил. l 13221

Изобретение относится к корреляционным устройствам измерения разности фаз двух колебаний и может быть использовано в радионавигационных и радиолокационных системах. 5

Цель изобретения — повышение точности корреляционного фазометра при обработке малого числа периодов входного колебания за счет введения второго фазовращателя и усилителя, которые Ю при строго определенных соотношениях между периодом, частотой, фазой и коэффициентом усиления позволяют снизить методическую погрешность измере-, ния. 55

На чертеже представлена функциональная схема корреляционно: о фаэометра.

Фазометр содержит опорный генератор 1, первый коррелятор 2, первый 20

3 и второй 4 фазовращатели, усилитель 5, второй коррелятор 6, блоки

7 деления и 8 вычисления арк:тангенса, причем первые входы корреляторов 2 и, б являются входом фазометра, выходы корреляторов 2 и 6 соединены с входами блока 7 деления, соединенного с входом блока 8 вычисления арктангенса, генератор 1 опорного сигнала соединен с входами первого 3 и второго 30

4 фазовращателей, выход первого фазовращателя 3 подключен к второму входу первого коррелятора 2, а выход второго фазовращателя 4 через усилитель 5 соединен с вторым входом вто- 35 рого коррелятора 6. фазометр работает следующим образом.

Измеряемый сигнал представляет щ собой радиоимпульс с прямоугольной огибающей. Частота высокочастотного заполнения известна. Опорный сигнал представляет собой гармоническое колебание той же частоты. Входной радиоимпульс в корреляторах 2 и 6 взаимодействует с опорным колебанием.

Начальная фаза и амплитуды опорных колебаний определяются фазовращателями 4 и 3 и усилителем 5. Их параметры рассчитываются так, чтобы скомпенсировать ошибку при оценке разности фаз, возникающую из-за нецелого числа периодов в анализируемом входном игнале. Выходные сигналы корреляторов 2 и 6 делятся один на другой в блоке 7 деления, и в блоке 8 вычисления арктангенса образуется оценка разности фаз..

80 2 . Пусть начальная фаза опорного ко-. лебания, поступающего на фазовращатели 3 и 4, равна О. Искомая разность фаз оценивается относительно этого колебания.

Ба вход фазометра поступает анали-. зируемый сигнал на фоне белого центрированного нормально распределенного шума n(t) с дисперсией б .

S(t) =Asin(vt+cp,)+n(t), (1) где tp — искомая фаза;

А — неизвестная амплитуда;

6) — известная частота.

При этих условиях оптимальная оценка фазы относительно нулевой фазы опорного сигнала

I — S(t) cosset dt (=arctg

То ! 1

CR — S(t) sinut dt

Т о

8s+8ë С+С

Q+ Ф, где сози й, sin u t — опорные сигналы;

Т вЂ” время анализа;

В,В„,C,С„ — сигнальные и помеховые компоненты выходов синусного и косинусного каналов соответственно.

Рассматривают сигнальные компоненты интегралов (1).

1 — J Asin(ut+q,) sin(et+q )dt= о

А Г s in

= — соз (cf — g ) — —,— cos (иТ+ ут

+ц, +ц>,) (3)

Ц

ПОлОжив В (3) Q — = ПОлучаютр (2) что сигнальная компонента синусного канала

АГ s пиэТ

В = — (sing, + sin(vT+y ) . (4) э 2(аТ

При qr =О получают из (3), что сигнальная компонента С косинусного канала

А s 1n43Т

C -- — (cos y — cos((AT+(g ) . (5) э 2 QT !

Вторые слагаемые в (4) и (5) определяют характерную методическую погрешность, обусловленную обработкой нецелого числа периодов. В известном фаэометре эта погрешность исключается путем уменьшения времени анализа до целого числа периодов. В этом случае

sinuT=0, и вторые слагаемые в (4) и (5) исчезают. Уменьшение времени ана; лиза приводит к уменьшению отношения сигнал/шум на выходах синусного и где (3 иТ;

sin/1

Составитель А. Шубин

Редактор И. Горная Техред Л.Олийнык Корректор А. Зимокосов

Заказ 2858/40 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 3 13221 косинусного каналов, определяемых выражением (1). В предлагаемом фазометре вторые слагаемые в (4) и (5) компенсируются при любом времени анализа путем специального выбора фа- 5 зовых сдвигов 9,,9 опорного сигнала.

Оценка фазы предлагаемым фазометром осуществляется по формуле

1 —, 1 S(t) sin(ut-8,)dt ф arctg — K f S(t)sin(at-8 )dt

В, +В „

"" к<с +с > (б)

Ь где о

1-d cosP .

9 «arctg

1 Йsxn(3

gzarctg +П;

dsin fl

sin 11 20

p p ° (3 цТ ; (Т - время анализа), Таким образом, положительный эффект от .применения предлагаемого фаэометра заключается в том, что повышается отношение сигнал/шум в каждом из каналов и повышается точность измерения фазы.

Формула изобретения 30

Корреляционный фазометр, содержащий опорный генератор, первый и вто80 4 рой корреляторы, первые входы которых являются. входом .устройства, второй вход первого коррелятора через первый фазовращатель соединен с выходом опорного генератора, выходы корреляторов соединены с входами блока деления, выход которого соединен с блоком вычисления арктангенса, выход которого является выходом устройства, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения,в него введены последовательно соединенные второй фазовращатель и усилитель, причем вход второго фазовращателя соединен с выходом опорного генератора, выход усилителя соединен с вторым входом второго коррелятора, причем сдвиги фаз первого и второго фазовращателей О,, 9 и коэффициент усиления усилителя К определяются величиной частоты (Д и длительностью входного анализируемого колебания Т в соответствии с математическими выражениями

1-dcos P °

9, arctg .

dsin p

dsin Й

arctg +П;