Устройство для измерения сдвига фазы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1370596 А 1 (51)4 G 01 R 25 00

ВсЕсГ Иг.;,; л%ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1, га1

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4107862/24-21 (22) 23.06,86 (46) 30.01,88, Бюл. У 4 (71) Московский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе (72) А.П.1Цахурин (53) 621.317.77(088.8) (56) 1Иахгильдян В.В. и др. Системы фазовой автоподстройки частоты. М.:

Связь, 1972, с. 172, рис.5 ° lа.

Первачев С.В. и др. Статистическая динамика радиотехнических следящих систем . М,: Сов .радио, 1 973 с.325, рис.ll.l. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СДВИГА

ФАЗЫ (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение точности измерения фазы радиосигнала в условиях его возможного замирания, а также пропадания. Устройство содержит переменожители 1,3 и 9 и ll усилители 2, 6, 10 и 14, сумматоры 4 и 12, интеграторы 5, 13, фазовый модулятор 7, квадратор 15 и фазовращатель 16. Опорный генератор 8 представляет собой источник синусоидального сигнала той же частоты, что и частота входного радиосигнала. Делители 19 и 21 вырабатывают напряжение, пропорциональное частному от деления напряжения, поступающего на второй вход делителя, на напряжение, поступающее на его первый вход. Блок

24 константы представляет собой источник двух постоянных напряжений.

Кроме того, устройство оснащено интегратором 17, сумматорами 18 и 23, перемножителями 20 и 22 и образованы новые функциональные связи. 1 ил.

1370596

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиоиэмерителям, и может быть использовано для измерения сдвига фазы радиосигнала н условиях его возможного замирания, а также пропадания.

Цель изобретения — повьппение точности измерения сдвига фазы радиосигнала в условиях его возможного за- 10 мирания, а также пропадания за счет использования дополнительной информации о достоверности присутствия полезного сигнала во входной реализации»

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства для измерения сдвига фазы.

Устройство для измерения сдвига фазы включает в себя последовательно 20 соединенные первый перемножитель 1, первый усилитель 2, второй перемножитель 3, первый сумматор 4 и первый интегратор 5, выход которого через второй усилитель 6 связан с вторым 25 входом первого сумматора 4. Первый вход первого перемножителя 1 является входом устройства, Выход интегратора 5 через фазовый модулятор 7 связан с другим входом первого перемно- 30 жителя 1. Второй вход фазового модулятора 7 подключен к выходу опорного генератора 8. В устройство входят, кроме того, последовательно соединенные третий перемножитель 9, третий умножитель 10, четвертый перемножитель 11, второй сумматор 12 и второй интегратор 13, выход которого подсоединен через четвертьп усилитель 14 к второму входу второго сумматора 12, 40 а также через квадратор 15 — к второму нходу четвертого перемножителя

11. Выход фазоного модулятора 7 через фазовращатель 16 связан с вторым входом третьего перемножителя 9, пер- 45 ный вход которого подсоединен к первому входу первого перемножителя 1.

Выход второго интегратора 13 подключен также к второму входу второго перемножителя 3. Кроме того, в устройство входят последовательно соединенные третий интегратор 17, третий сумматор 18, первый делитель 19 и пятый перемножитель 20, а также последовательно соединенные второй делитель 21 и шестой перемножитель 22, Выходы пятого 20 и шестого 22 перемножителей соединены с соответстнующими входами четвертого сумматора 23, выход которого является выходом устройства. Выход первого усилителя 2 связан с входом третьего интегратора

17, выход которого подключен к второму входу первого делителя 19, Выход первого интегратора 5 соединен с вторым входом пятого перемножителя 20, а выход третьего сумматора 18 — с первым входом нторого делителя 21, второй вход которого, а также второй вход третьего сумматора 18 подключены к первому выходу блока 24 константы, второй ныход которого связан с вторым входом шестого перемножителя 22.

Сумматоры 4, 12 и 18 служат для сложения сигналов, одновременно поступающих на входы этих узлов, и не содержат элементов памяти. Опорный генератор 8 представляет собой источник синусоидального сигнала той же частоты, что и частота входного радиосигнала. Фаэонращатель 16 обеспечивает сдвиг фазы поступающего на его вход сигнала на 7 /2, Делители 19 и

21 вырабатывают напряжение, пропорциональное частному от деления напряжения, поступающего на второй вход делителя, на напряжение, поступающее на его первый вход. Блок 24 константы представляет собой источник двух постоянных напряжений ° Напряжение U, на первом выходе блока пропорционально отношению U, = q/р, где

q=P(p =О) — вероятность отсутствия полезного сигнала на входе измерителя р=Р(0=1)=1-q — вероятность присутствия полезного сигнала (6 =1 и

8 =0 — гипотезы о присутствии и отсутствии сигнала соответственно).

Напряжение U на втором выходе блока

24 равно ф, где — априорная оценка фазы, задаваемая соотношением мю д — 1р() dv

U ° где р() — априорное распределение фазы.

Если р() имеет, например, нормальное распределение, т.е. р()

=N(4,,Пц ), тогда у = ц,.

Устройство для измерения сдвига фазы работает следующим образом.

Перед приходом радиосигнала устройство приводится в исходное состояние, для чего обнуляются интеграторы 5 и 13 канала измерителя и интегратор 17 канала обнаружителя, а на выходах опорного генератора 8 и блока

24 константы выставляются соотнетст3 13705 вующие сигналы. Оценка фазы флукту— ирующего радиосигнала является взвешенной суммой апостериорной и априорной оценок фазы с весами, пропорциональными апостериорным вероятностям присутствия и отсутствия сигнала.

Оценка присутствующего с вероятностью единиц сигнала „, вырабатывается на выходе интегратора 5, входящего в 10 состав измерителя, работающего по принципу следящей системы ФЛПЧ и отслеживающего флуктуации фазы радиосигнала, поступающего на вход устройства в смеси с шумом. Причем схема !5 измерителя предназначена для эффективной работы устройства в условиях как стационарного, так и нестационарного режимов, когда срыв слежения наиболее вероятен. На выходе интеграто †;и ра 17 вырабатывается напряжение, пропорциональное статистике обнаружения (отношению правдоподобия Л <) входно— го радиосигнала. Обнаружитель использует корреляционный принцип обработки и состоит из перемножителя входной реализации на опорный сигнал с подстроенной фазой, усилителя 2 и интегратора 17. На выходах делителей 19 и

21 образуются напряжения, пропорцио — 30 нальные обнаруженческим весам наличия Р(ь>= 1/у ) и отсутствия Р(6=0/У ;) сигнала. В перемножителе 20 осуществляется перемножение сигнала на на9б

1 вероятности р, лежащей в пределах

0,3 — 0,8) для оценки Ir „, относитель— но оценки i, используемой н ситуации при р 1. Таким образом, предлагаемое решение приводит к значительному выигрышу в эффективности устройства, возрастающему по мере уменьшения вероятности присутствия ! сигнала р и отношения сигнал шум.

Формула изобретения

Устройство для измерения сдвига фаэьt, содержащее последовательно соединенные первый перемно>китель, первый усилитель, второй перемножитель, первый сумматор, первый интегратор и фазовый модулятор, опорный генератор, фаэовращатель, второй усилитель,тре— тий усилитель, а также последовательно соединенные третий перемножитель, четвертый усилитель, четвертый перемножитель, второй сумматор, второй интегратор и квадратор, причем выход первого интегратора соединен с входом второго усилителя, выход которого подключен к второму входу первого сумматора, выход второго интегратора под— соединен к входу третьего усилителя, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, выход квадратора подключен к второму входу четвертого перемножителя. второй вход фаэовопряжение, пропорциональное апас терив орной вероятности присутствия сигнала, а в перемножителе 22 — перемножение априорной оценки фазы «а апостериорную вероятность отсутствия сигнала. Сумматор 23 производит суммиро— вание напряжений с выходов перемножителей 20 и 22 °

При наличии достоверной информации о присутствии полезного сигнала во входной реализации (р=1, q=l-p=0)

Р(В=! /7,) равно единице, à Y(6=0/У,) =

=1-Y(=1/Y .)=О, измеритель совпадает с измерителем, работающим по принципу схемы ФЛПЧ.

Сопоставительный анализ данного технического решения с известным,проведенный методом статистического моделирования, для случая, когда вероятность присутствия сигнала р меньше единицы, показал, что выигрыш увеличивается с уменьшением отношения сигнал/шум (за счет учета влияния эффекта пропадания полезного сигнала) и составляет порядка 3 — 10 дБ (при го модулятора подсоединен к выходу опорного генератора, выход фазового модулятора соединен с вторым входом первого перемножителя, а также с входом фазовращателя, выход которого подключен к второму входу третьего перемножителя, выход второго интегратора подсоединен к второму входу второго перемножителя, вход устройства измерения фазы соединен с первыми входами первого и третьего перемножителей, отличающ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения сдвига фазы, в него введены блок константы, последовательно соединенные третий интегратор, третий сумматор, первый делитель, пятый перемножитель и четвертый сумматор, а также последовательно соединенные второй делитель и шестой перемножитель, причем выход третьего сумматора соединен с первым входом второго делителя, выход шестого перемножителя подключен к второму входу четвертого сумматора, выход которого яв5 1370596 6 ляется выходом устройства для иэмере- вторым входом второго делМтеля, втония сдвига фазы, выход первого уси- рой выход блока константы подключен лителя соединен с входом третьего к второму входу шестого перемнокитеинтегратора, выход которого подклю- ля, выход первого интегратора подключен к второму входу первого делителя, 5 чен к второму входу пятого перемнопервый выход блока константы соединен иителя и второму входу фазового мос вторым входом третьего сумматора и дулятора.

Составитель В.Шубин

Редактор И.Рыбченко Техред A.Кравчук Корректор О.Кундрик

Заказ 416/46 Тирах 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,г.укгород,ул.Проектная,4