Устройство для выделения текущей фазы

 

Изобретение относится к устройствам выделения текущей фазы случайных детерминированных процессов и может быть использовано для исследования закономерностей изменения во времени текущей фазы прямых и рассеяных сигналов пассивной и активной радиолокации и гидролокации. Целью изобретения является расширение диапазона рабочих частот. Текущая фаза с дискретностью φ/2 регистрируется в многоразрядном реверсивном счетчике 13, изменение кода которого пропорционально изменению текущей фазы во времени. Изменение текущей фазы на угол φ/2 определяется индикаторами 9 и 10. Устройство дополнительно содержит генератор 1 синусоидального напряжения, фазовращатель 2, перемножители 3 и 4, фильтры 5 и 6 низкой частоты, компараторы 7 и 8, логические элементы ИЛИ 11 и 12. Устройство легко сопрягается со стандартными вычислительными средствами и охватывает широкий диапазон рабочих частот, включая СВЧ-диапазон. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

COOS СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (И) (Я)4 GOI R2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИД=ТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4369879/24-21 (22) 17.12.87 (46) 15.12.89. Вюл. У 46 (72) Ю.А.Глухов (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

- _#_I 788023, кл. G OI R 25/00, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ ФАЗЫ (57) Изобретение относится к устрой ствам выделения текущей фазы случайных детерминированных процессов и может быть использовано для исследования закономерностей изменения во времени. текущей фазы прямых и рассеянных сигналов пассивной и активной радиолокации и гидролокации.

Целью изобретения является расширение

2 диапазона рабочих частот. Текущая фаза с дискретностью Р/2 регистрируется в многоразрядном реверсивном счетчике 13, изменение кода которого пропорционально изменению текущей фазы во времени. Изменение текущей фазы на угол /2 определяется индикаторами 9 и 10. Устройство дополнительно содержит генератор 1 синусоидального напряжения, фазовращатель 2, перемножители 3 и 4, фильтры 5 и 6 низкой частоты, компараторы 7 и 8, логические элементы ИЛИ 11 и 12. Устройство легко сопрягается со стандартными вычислительными средствами и охватывает широкий диапазон рабочих частот, включая СВЧ-диапазон. 2 э.п. ф-лы, 4 ил.

1529144

Изобретение относится к устройствам выделения текущей фазы случайных детерминированных процессов и может быть использовано для исследования закономерностей изменения во времени текущей фазы прямых и рассеянных сигналов пассивной и активной радиолокации и гидролокации.

Цель изобретения — расширение диа- Ip пазона рабочих частот.

На фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 схема индикатора; на фиг.3 — схема дифференциатора; на фиг ° 4 — эпюры напряжений, поясняющие работу дифференциатора.

Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, фазовращатель 2, первый 3 и второй 4 пере- 20 множители, первый и второй фильтры 5 и 6 низкой частоты, первый 7 и второй 8 компараторы напряжения, первый

9 и второй 10 индикаторы, первый 11 и второй 12 логические элементы ИЛИ, 25 многоразрядный реверсивный счетчик

13. Каждый иэ индикаторов содержит логический инвертор 14, дифференциатор 15, первый 16 и второй 17, третий 18 и четвертый 19 логические элементы И, третий 20 и четвертый

21 логические элементы ИЛИ, Дифференциатор содержит первый 22 и второй

23 элементы задержки с инверсией, пятый 24 и шестой 25 логические элементы И.

Входной сигнал устройства подключен к первым входам перемножителей

3 и 4, вторые входы которых подключены к первому и второму выходам .40 фазоврашателя 2, вход которого подключен к выходу генератора 1. Выход перемножителя 3 через последовательно подключенные фильтр 5 и компаратор 8 подключен к второму входу 45 индикатора 9 и к первому входу индикатора 10. Выход перемножителя 4 через последовательно подключенные фильтр 6 и компаратор 7 подключен к первому входу индикатора 9 и к второму входу индикатора 10. Первый выход индикатора 9 и второй выход индикатора 10 подключены к входам логического элемента ИЛИ 11, выход которого подключен к суммирующему вхо55 ду счетчика 13, Второй выход индикатора 9 и первый выход индикатора 10 подключены к входам логи .еского элемента ИЛИ 12, выход которого подключен к вычитающему входу счетчика .13 °

Выход счетчика 13 является выходом устройства °

Первый вход каждого индикатора 9 и 10 подключен к входу логического инвертора 14 и к первым входам логических элементов И 16 и 19. Второй вход каждого индикатора 9 и IO подключен к входу дифференциатора 15, первый выход которого подключен к вторым входам логических элементов И 17 и 19, а второй выход — к вторым входам логических элементов И 16 и IS.

Выход логического инвертора 14 подключен к первым входам логических элементов И 17 и 18, Выходы логических элементов И 16 и 17 подключены к входам логического элемента ИЛИ 20, выходы логических элементов И 18 и

l9 подключены к входам логического элемента ИЛИ 21. Выход логического элемента ИЛИ 20 является первым выходом, а выход логического элемента

ИЛИ 21 — вторым выходом каждого инвертора 9 и 10. Вход дифференциатора

15 подключен ко входу элемента 22 задержки и к второму входу логического элемента И 25. Выход элемента 22 задержки подключен через элемент 23 задержки к первому входу логического элемента И 24, ко второму входу этого же элемента и к первому входу логического элемента И 25, Выход логического элемента И 24 является первым выходом, а выход логического элемента И 25 — вторым выходом дифференциатора 15.

Устройство работает следующим образом.

На вход фазовращателя 2 от генератора 1 поступает синусоидальный сигнал с частотой со, На первом и втором выходах фазовращателя 2 формируются два синусоидальных сигнала с частотой Lu, сдвинутые относительно друг друга по фазе Г/2, и эти сигналы поступают соответственно на вторые входы первого 3 и второго

4 перемножителей. На первые входы перемножителей 3 и 4 поступает входной сигнал с средней частотой (.Ъ

U(t) = A(t) sin(aî t+ q (t) + ЧД, (I ) где A(t) — огибающая сигнала; средняя частота;

4 (t) — текущая фаза; — начальная фаза, Начальная фаза в дальнейшем не рассматривается, так как она не зави30

С (t<) и

s(t„) 55

5 152914 сит от времени, и она легко измеряется хорошо разработанными обычными фаэометрами в пределах 0- <(/2. Текущая фаза может иметь значение по ис5 течению некоторого времени, начиная с некоторого времени t,, + Ti/2 и, n=

1,2,3.... Выходные сигналы перемножителей 3 и 4, фильтруются фильтрами

5 и 6, на выходе которых формируются синусная и косинусная составляющие в соответствии с выражениями

C(t) = A(t) ° cosCV(t)); (2)

S (t ) = A(t) . sinQy(t)g; (3) где C(t) — косинусная составляющая; 15

S(t) — синусная составляющая, Синусная составляющая с помощью компаратора 8 напряжения, а косинусная составляющая с помощью компаратора 7 напряжения преобразуются в двоич-20 ные сигналы. Индикаторы 9 и 10 инициируют по полярности уровня одного двоичного сигнала и по полярности перепада уровней другого двоичного сигнала в соответствии с неравенствами, 25 причем для индикатора 9

v (t„) > о будет при

С (t„) <О и S(t„) > О;

С (t,) >О и S(t ) < О, р (t„) <о будет при

С (t„) < 0 и S(t„) < 0;

С (t„) > 0 и S(t„) > O.

Дпя индикатора 10

qr!(t ) > о будет при

S (t,„) ) О и С(с,„) > О, 8 („„) c О и C(t ) < О, Ю (с) < О 40 будет при

S (е,„) > О и C(tm) < О; 7)

S (t) < 0 и С(С„„) > О, где t, t — моменты времени, когда один иэ выходных сигна- 45 лов компараторов меняет свой уровень; производные от логических сигналов компараторов 7 и 8 в момент 50 времени t

С(,„) и — величины логических

s (е.) сигналов компараторов

7 и 8 в момент времени

t °

4 6 пульсы, если приращение (t) > О.

Если приращение 4 (t) < О, то на вч ором выходе первого индикатора 9 и на первом выходе второго индикатора

l0 формируются импульсы. Эти импульсы соответственно поступают на входы первого логического элемента 11 ИЛИ или на входы логического элемента

ИЛИ 12. Двоичный счетчик 13 их суммирует, причем с выхода логического элемента ИЛИ ll со знаком +, а с выхода логического элемента Ш1И 12 со знаком †. Изменение кода, снимаемого с выхода счетчика 13 во времени и есть значение текущей фазы во времени с дискретностью и /2, Индикаторы 9 и 10 работают следующим образом.

На первый вход поступает двоичный сигнал, перепады уровней которого соответствуют переходам через нуль синусной (косинусной) составляющей, Причем, положительная часть сигнала соответствует высокому, единичному уровню двоичного сигнала, а отрицательная — низкому, нулевому уровню.

На второй вход поступает другой двоичный сигнал, соответствующий косинусной (синусной) составляющей °

Единичный уровень на выходе инвертора 14 соответствует положительной части синусной (косинусной) составляющей. Единичный уровень на выходе соответствует отрицательной части синусной (косииусиой) составляющей.

На первом выходе дифференциатора формируется импульс единичного уровня в момент положительного перехода через нуль косинусной (синусной) составляющей. На втором выходе — при отрицательном переходе. На выходе одного из логических элементов И 16 или 17, или 18, или 19 появляется импульс в момент времени, когда косинусная (синусная) составляющая переходит через нуль в соответствии с неравенствами 4-7. Логический элемент ИЛИ 20 объединяет выходы логических элементов И 16 и 17 и на его выходе появляется импульс, если приращение V(t) положительное (отрицательное); аналогично на выходе логического элемента ИЛИ 21, если приращение V (t) отрицательное (положительное).

При этом на первом выходе первого индикатора 9 или на втором выходе второго индикатора 10 формируются имДифференциатор работает следующим образом.

1529144

На вход дифференциатора, а следовательно, на вход первого элемента

22 задержки с инверсией поступает двоичный сигнал. В момент времени, когда отрицательный перепад входного сигнала, на входе и выходе этого элемента на время задержки единичный уровень. Поэтому на выходе логического элемента И 25, а следовательно, на выходе дифференциатора появится импульс единичного уровня. Аналогично при положительном перепаде — на первом выходе дифференциатора появляется импульс, Каждый элемент задержки с инверсией состоит из нечетного ко rrr«vcr»a последовательно соединен1О ных инверторо».

Устройство имеет широкий диапазон рабочих частот, включая СВЧ-диапазон, при использовании цифровых микросхем в блоке логического выделения текущей фазы позволяет свести к минимуму трудозатраты по проектированию и настройке ° Кроме того, выходная информация устройства формируется в виде многоразрядного кода стандартного уровня, что ликвидирует погрешность представления текущей фазы (с дискретностью

li/2) и позволяет увеличить динами е кий диапазон представления текущей фазы до требуемой величины путем увели— чения разрядности счетчика ° Предлагаемое устройство легко сопрягается со стандартными вычислительными устрой35 ствами.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1,Устройст»о для выделения текущей фазы, содержащее два компаратора напряжения и два индикатора, причем первый вход первого индикатора подключен к второму входу второго индикатора и к выходу пер»ого компаратора, а вто- 45 рой вход первого индикатора — к первому входу второго индикатора и к выходу второго компаратора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот

50 входного .сигнала, оно снабжено генератором синусоидального сигнала, фазовращателем, двумя перемножителями, двумя фильтрами низкой частоты, двумя логическими элементами ИЛИ и реверсивным многоразрядным счетчи- ком причем источник входного сигнала

У подключен к первым входам черемножителей, вторые входы которых подключены к первому и второму выходам фазовращателя, вход которого подключен к выходу генератора синусоидального напряжения, выход первого перемножителя через первый фильтр низкой частоты подключен к входу второго компаратора, выход второго перемножителя через второй фильтр низкой частоты — к входу первого компаратора первый выход первого индикатора и второй выход второго индикатора подключены к входам первого логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к суммирующему входу реверсивного многоразрядного счетчика, второй выход первого индикатора и первый выход второго индикатора подключены к входам второго логического элемента ИЛИ, выход которого подключен к вычитающему входу реверсивного многоразрядного счетчика, выходы разрядов которого являются выходом устройств.

2,Устройство по п.I, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью повышения надежности, каждый из индикаторов содержит первый-четвертый элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, дифференциатор и логический инвертор, вход которого подключен к первым входам первого и четвертого элементов И, а выход — подключен к первым входам второго и третьего элементов И, первый выход дифференциатора подключен к вторым входам второго и четвертого элементов И, а второй выход дифференциатора — к вторым входам первого и третьего элемента

И, входи третьего элемента ИЛИ подключены к выходам первого и второго элементов И, а входы четвертого элемента ИЛИ вЂ” к выходам третьего и четвертого элементов И, при этом первым и вторым входами индикатора являются соответственно входы инвертора и дифференциатора, а первым и вторым выходами индикатора соответственно выходы третьего и четвертого элементов ИЛИ.

3.устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, дифференциатор содержит первый и второй элементы задержки с инверсией, пятый и шестой элементы И, причем вход первого элемента задержки с инверсией является входом дифференциатора и подключен к второму входу шестого элемента И, 1529144 фиг 2 выход которого является вторым выходом диффереициатора, выход первого элемента задержки с инверсией подключен к первому входу пятого элемента И через второй элемент задержки

5 с инверсией, к второму входу пятого элемента И и первому входу шестого элемента И, выход пятого элемента И является первым выходом дифференциатора.

1529144

Тирах 714

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Проиэводстненно-иэдательский комбинат "Патент", r. Ухгород, ул. Гагарина, 101

Редактор Т.Парфенова

Закаэ 7637/41

Составитель А.Офлов

Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова