SU1195279A1

SU1195279A1 - Радиоимпульсный фазометр

Info

Publication number: SU1195279A1
Application number: SU843746902A
Authority: SU
Inventors: Viliamin Ya Supyan; Eduard E Pashkovskij
Original assignee: Vinnitsky Politekhn Inst
Priority date: 1984-06-01
Filing date: 1984-06-01
Publication date: 1985-11-30

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении сдвига фаз между несущими колебаниями радиоимпульсных редко следующих и одиночных сигналов, что имеет место при создании сийтем радиолокации, радионавигации, гидролокации.

Цель, изобретения -»повышение точности измерений разности фаз радиоимпульсных сигналов,· которая достигается за счет увеличения действия сигнала в цепи обратной связи (рециркуляции) и снижения частоты выходного сигнала, что позволяет снизить требования к фазоиндикатору.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений, иллюстрирующие принцип его работы.

Предлагаемое устройство содержит сумматоры 1 и 2, одним из своих входов соединенные с входами фазометра и входами детекторов 3 и 4 огибающих, а выходами через последовательно соединенные усилители 5 и 6 с автоматической регулировкой усиления, линии 7 и 8 задержки и ключи 9 и 10 соединены с вторыми входами сумматоров, выходы детекторов 3 и 4 огибающих соединены с вторыми входами ключей 9 и 10, вторые входы усилителей 5 и 6 с автоматической регулировкой амплитуды, соединенные вместе, подключены к выходам источника 11 опорных напряжений, выходы сумматоров 1 и 2 одновременно соединены с одним из входов смесителей 12 и 13, выходы которых через последовательно соединенные фильтры 14 и 15 нижних частот, избирательные усилители 16 и 17 соединены с входами фазоиндикатора 18, одновременно выход фильтра 15 нижних частот соединен с одним из входов фазового детектора 19 системы 20 фазовой автоподстройки частоты, вторым входом соединенного с выходом опорного генератора 21, а выходом через последовательно соединенные фильтр 22 нижних частот и управляемый элемент 23 - с входом перестраиваемого генератора 24, два выхода которого соединены с вторыми входами смесителей 12 и 13.

Фазометр работает следующим образом.

Входные одиночные радиоимпульсные . сигналы, между несущими частотами которых измеряется сдвиг фаз, подаются на один из входов сумматоров 1 и

2 двух каналов устройства (фиг.2 а, б). С выходов сумматоров радиоимпульсные сигналы поступают на входы смед сителей 12 и 13, одновременно через последовательно соединенные усилители 5 и 6 с автоматической регулировкой усиления, линии 7 и 8 задержки и ключи 9 и 10 - на вторые входы

,0 сумматоров 1 и 2.

В результате многократного прохождения сигнала по входному контуру выход сумматора-усилитель с АРУ линия задержки - ключ - выход сумма15 тора на выходах'сумматоров из одиночных радиоимпульсов образуются две серии радиоимпульсной последовательности с периодом, определяемым значением задержки сигнала в линиях 7 и

20 8 задержки (фиг.2 в, г). Амплитуда импульсов действующей на выходах сумматоров последовательности с помощью усилителей 5 и 6 с автоматической регулировкой усиления устанавлива25 ется одинаковой и пропорциональной значению напряжения, поступающего на входы усилителей 5 и 6 оТ источника 11 опорных напряжений. Это осуществляется в каждом из каналов уст30 ройства.

На выходах сумматоров 1 и 2 каждая последовательность радиоимпульсов 'будет продолжаться до тех пор, пока ключи 9 и 10 находятся в открытом состоянии. Ключи 9 и 10 закрываются на время действия входных сигналов с помощью видеоимпульсов, образованных на выходах детекторов

3 и 4 огибающих.

Таким образом, по цепи выход

сумматора - усилитель с автоматической регулировкой амплитуды - линия задержки - ключ - второй вход сумматора в каждом канале будет действовать своя радиоимпульсная последовательность, порожденная соответствующим входным одиночным радиоимпульсом до тех пор, пока следующий входной .радиоимпульс, закрыв соответствующий ключ, не прекратит эту циркуляцию.

С приходом следующего входного радиоимпульса начинается новая последовательность многократно повторяющихся с периодом £, радиоимпульсов в каждом канале.

На выходах сумматоров 1 и 2 будет

образована последовательность радио3

1195279

4

импульсов с несущей частотой и) , длительностью Т , периодом С₃. В общем виде этот сигнал можно представить уравнениями:

1^=11 совСиГГ’Ч’ноц) [1 (ь-с₃)-1 (е-б₃-τ)]; - (О

υ₂=υ₂οο5(ωτ+ωΐ:₃)[ι (с-п₃)-1 (с-е₃~

-ΐ>]. ' (2)

Эти радиоимпульсы поступают на один из входов смесителей 12 и 13, а на вторые их входы от перестраиваемого генератора 24 системы ФАПЧ поступает гармонический сигнал вида исов ωг £. В выходном сигнале смесителей 12 и 13 содержатся напряжения разностной частоты ως =(ιΡ- ар , и поскольку входные сигналы импульсные, то напряжения на выходах смесителей будут иметь вид видеоимпульсов, огибающая которых соответствует отсчетам напряжения разностной частоты. Напряжение в какой-то момент действия видеоимпульса (фиг.2 д, е) равно:

и_пр1=и,и₂± сов ~ с₃)[Ксг₃)-1(б-с₃-?)]; (3)

и_пр2 =и,и4 сов (| г_{+ Ч})[шС₃)-1(Г-С₃-Г)] , (4)

где Ц - время задержки сигнала в линиях 7 и 8 задержки,”

(ч>~ч)_г)

2л

=“&. ~ период разностной частоты

(частоты биений) на выходах смесителей 12 и 13.

Пока ключи 9 и 10 открыты, на выходах смесителей через интервал времени задержки сигналов в линиях 7 и 8 появляются видеоимпульсы, форма которых определяется относительным I значением фаз напряжений заполнения многократно повторяющихся в двух каналах фазометра входных радиоимпульсов и напряжением гетеродина 24 (фиг.2 д, е).

После Ν-й циркуляции напряжения на выходах смесителей 12 и 13 будут иметь вид пачки из N импульсов:

^и"М ^(Ь)=1^^и2^С°⁸[^ ^Ζ+

‘С₅]р [ί-(Κ-1)£₃-1 [с-(К-1)Г₃- г]}; (5)

и_пр2 (ь)= 1Ди,и₂сов^~ г+ "(к-1)е₃ .

р [г.-(К-1)ц]-1 [г-(К-1)1,-г]^ . . (6)

На выходах фильтров 14 и 15 нижних частот, куда с выходов смесителей 12 и 13 поступают напряжения, образуются дискретизированные по времени с интервалом и квантованные по уровню импульсы, огибающая которых имеет ' частоту 3?р , равную резонансной частоте избирательных усилителей 16 и 17.

Напряжения, образованные за период частоты биений на выходе избирательных усилителей, можно представить после выполнения обратного преобразования Лапласа:

и_ф1 (О = | е"^ υ,υ,ϋ^οδ^+^+Λ^);

1 νϊ ⁽⁷⁾

и_ф2(б)= 5 созС7г+ ^),(8)

где ϋβ и Т) д - дисперсия амплитуды сигнала.

На выходах избирательных усилителей возникает гармонический низкочастотный отклик.

В низкочастотном фазоиндикаторе ,18 фазовый сдвиг можно измерить за период отклика если фазоиндика- . тор с цифровым отсчетом, или за несколько периодов, если в фазоинди^каторе осуществляется усреднение результатов.

Предлагаемый фазометр позволяет измерить разность фаз между несущими колебаниями радиоимпульсов большой скважности, импульсов с н’епо— вторяющимися периодами, а также разность фаз случайных одиночных радиоимпульсов .

Несущие частоты радиоимпульсов лежат в диапазоне частот, определяемых рабочим диапазоном системы фазовой автоподстройки частоты, и могут находиться в диапазоне высоких и сверхвысоких частот при длительностях радиоимпульсов 2-5 периодов несущего колебания.

Показания фазоиндикатора 18 равно

, (9)

где д Ψβ и Δ - погрешности измерений, зависящие от добротности

узкополосных фильтров избирательных

усилителей и числа повторений N

1195279'

6

входных радиоимпульсов за период разностной частоты. Эти погрешности ι связаны с преобразованием дискретных сигналов в непрерывный низкочастотный процесс и их можно определить, как показывает анализ, по формулам

где Ϋ и 9^ --фазы входных сигналов ¹ в первом и втором каналах.

При добротностях узкополосных 25

фильтров в избирательных усилителях .

16 и 17 С)=50 и N=10 суммарная погрешность измерений не превышает Δ = =0,2-0,6° и может быть снижена при использовании более добротных фильт-Ж

(Ь

ров или путем использования линий 7 и 8 задержки с различной величиной задержки так, чтобы в периоде разностной частоты Т^· получить большее число повторений.

Для работы устройства в диапазоне частот и стабилизации фазы с целью образования разностной частоты на входах фазоиндикатора 18 в фазометре используется система 20 фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ).

Сигнал на выходе ФАПЧ 20 образуется в результате фильтрации сигнала рассогласования между сигналом ' внутреннего опорного генератора 21, работающего на разностной частоте с сигналом с выхода фильтра 15 нижних частот, при подаче этих сигналов на два входа фазового детектора 19 системы ФАПЧ. Сигнал с выхода фазового детектора 19 освобождается от высокочастотных компонент в фильтре 22 нижних частот и в виде постоянного напряжения подается на управляющий элемент перестраиваемого генератора 24, приводя ошибку, рассогласования по частоте к нулевому значению и по фазе - к постоянному значению.

Ге

иеаЛ

:ТТТГ-гу

Claims

РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий детектор огибающей, два . фильтра, сумматор, смеситель и систему фазовой автоподстройки частоты, отличающийся тем, что,

с целью повышения точности измерений разности фаз радиоимпульсных сигналов, в него введены два ключа, две линии задержки, два усилителя с автоматической регулировкой амплитуды, вторые смеситель и сумматор,· два избирательных усилителя, источник

опорного напряжения, второй детектор огибающей и фазоиндикатор, причем сумматоры одним из входов соединены с входами фазометра и входами двух детекторов огибающих, а выходами через последовательно соединенные усилители с автоматической регулировкой усиления, линии задержки И ключи соединены с вторыми входами сумматоров, вторые входы ключей соединены с выходами детекторов огибающих, а втовые входы усилителей с автоматической регулировкой усиления подключены к выходам источника опорных напряжений, выходы сумматора соединены с входами смесителей, выходы которых через последовательно соединенные фильтры нижних частот и избирательные усилители подключены к Входам фазоиндикатора, выход одного из фильтров нижних частот соединен с входом системы фазовой автоподстройки частоты, выходы которой соединены с вторыми входами смесителей.

шебгг'пз

•08. 1

1

1195279
2