Устройство для выделения текущей фазы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -6 01 В 25/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩЕЙ ФАЗЬ Изобретение относится к области обработки гидроакустической информации, в частности к устройствам выделения текущей фазы случайных процессов и может быть использовано для исследования общих закономерностей изменения во времени фазы прямых и рассеянных сигналов активной гидролокацми 1 цИзвестно устройство, которое содержит блок аналого-цифрового вьщеления квадратурных составляющих, осуществляемого путем аналогового преобразования Гильберта исходного процесса с последующей синхронной дискретизацией с помощью двухканального преобразователя напряжение-код (ПНК) с частотой, кратной озо, обоих сопряженных по Гильберту процессов, и цифровое вычислительное устройство, реализующее алгоритм3Ч + 9 = асс 9 цсКроме того, для визуального наблюдения текущей фазы в состав устройства включается блок преобразования коднапряжение (ПКН) . Дискретность вьщеления текущей фазы .подобным устройством составляет 2 ц./с, где согласно 30 требов анию теоремы Кот ельник ова вс егда выполняется условие о2; практически выбирается ст = 2,5+3 1.Недостатком устройства является его сложность.Известно устройство, содержащееблок аналогового преобразования процесса по Гильберту, два аналоговых преобразователя частоты, гетерОдин с выходным напряжением частоты и =щ) двухканальный ПНК, осуществляющийсинхронную дискретизацию 0 (С) и 0с частотой, удовлетворяющей условйю с 1 2, цифровое вычислительное устройство и ПКН 21Недостатками данного устройства являются сложность и недостаточное быстродействие.Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов, веса и стоимости и повышение надежности работы устройства.Поставленная цель достигается тем, что устройство для вьщелення текущей фазы, содержащее последовательно,.оединенные блок аналогового выделения квадратурных составляющих н гетероднн. снабжено блоком компенсации сдвига фаэ между квадратурными составляющими, подключенным к синусному выходублока выделения квадратурныхсоставляющих, блок ами суммиров ания .и вычитания, первые входы которых соединены с койинусным выходом блока выделения в квадратурных составляющих, а 5вторые - с выходом блоКа компенсациисдвига фаз, снабжено также двумя блоками для формирования импульсов, входы которых соединены с блоками суммирования и вычитания соответственно1и накопителем, входы которого подключены к формирователям импульсов,На чертеже представлена блок-схема устройства.Устройство включает в себя: блок 15аналогового выделения квадратурныхсоставляющих 1, гетеродин 2, блоккомпенсации сдвига фаз Ж 12 3, блоксуммирования 4, блок вычитания 5,блоки .формирования калиброванных импульсов б, 7, накопитель 8, Выходпоследнего является выходомвсегоустройства,Устройство работает следующим образом. 25На вход блока 1 выделения квадратурных составляющих поступает напряжение 0(1) исследуемого процесса инапряжение с гетеродина 2 частотыМ)=И. Известно, что косинуснаяквадратурная составляющая Ц какфункция четная не меняет зйака Ф приизменении знака отклонения мгновенной частоты от частоты 1 ц; эта составляющая используется как опорноенапряжение и поступает непосредственно на блоки суммирования 4 и вычитания 5, Синусная составляющаяОзнак которой определяется знаком разности Щ-в, поступает в блоки 4 и 5через блок 3 компенсации сдвига фаз 4 Оф 2. При этом должно выполняться условиеОо=0 8 , гденапряжение на выходе блока 3, В зависимости от знака разности О-О+напря-жения Ос(С) и Оэ (1) оказываются либо в фазе, либо в противофазе и соответственно в блоке 4 удваиваются,а в блоке 5 уничтожаются, или наоборот - в блоке 4 уничтожаются, а вблоке 5 удв аиваются. С выходов блоков 4 или 5 напряжение поступает вблок б или 7 соответственно где вмоменты перехода его через ноль формируются импульсы,. калиброванные подлительности и амплитуде. ПеРиод их 55следования соответствует интервалуприращения фазы напряжений Ос(1) или0 (1), равному В . Из блока 6 импульсй поступают на суммирующий, а изблока 7 на вычитающий входы накопителя 8, с выхода которого снимаетсянапряжение, пропорциональное алгебраической сумме приращений фазы, равных 1 Г, Если частота Ж выбрана таким Формула изобретения Устройство для выделения текущей фазы, содержащее последовательно соединенные блок аналогового выделения квадратурных составляющих и гетеродин, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения его габаритов, веса и стоимости и повышения надежности работы, оно снабжено блоком компенсации сдвига фаз между квадратурными составляющими, подключенным к синусному выходу блока выделения квадратурных составляющих, блоками суммирования и вычитания, первые вхо" ды которых соединены с косинусным выходом блока выделения квадратурных составляющих, а вторые - с выходом блока компенсации сдвига фаз, снабжено также двумя блоками для формирования импульсов, входы которых соединены с блоками суммирования и выобразом, что появление исходного процесса с мгновенной чаоой О,и 0) ( о равновероятно (например, при белом шуме), то количество импульсов1 поступающих в накопитель 8 из блоков б и 7 в среднем будет примерно одинаковым, а выходное напряжение устройства будет колебаться около нулевого значения. Появление когерентной составляющей в исходном процессе на частотеа 40 нарушает баланс энергии в накопителе и приводит к закономерному отклонению выходного напряжения от нулевого значения. При этом знак отклонения напряжения определяется знаком разности щ-се-, крутизна отклонения - величиной этой разности, а линейность - соотношением энергии когерентной и случайной составляющих в исследуемом процессе.Таким образом, по характеру изменения данных предлагаемое устройство близко к известному и обеспечивает выделение текущей фазы в реальном масштабе времени во всех случаях. При этом дискретность фазы, равная Е и несколько более высокая, чем у известного устройства, не препятствует исследованию общих закономерностей изменения во времени фазы гидролокационных процессов (например, наличия или отсутствия монотонности), а также выделению детерминированных сигналов на фоне помех по этим закономерностям и т,п. Теоретической основой близости результатов, получаемых при использовании двух сравниваемых устройств является то, что для узкополосных процессов (с которыми приходится иметь дело в активной гидролокации) дисперсия моментов перехода через ноль, их спектри другие статические характеристики близки к соответствующим характеристикам фазы.702313 Я, Лук Филипповава Коррек оставитель ехред Л,Алф Редан тор И . Вес елк ина Заказ 7581/4 о н Р 5 Филиал ППППатент , г. Ужгород, ул. Проек читания соответственно, и накопителем, входы которого подключены к формирователям импульсов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Захаров В,А. 0 выделении огибающей и фазы случайного процесса,Тираж 1073 ЦНИИПИ Государствен по делам изобрете 113035, Москва, Ж, Труды Акустического ин титута, . 966,вып. 1, с. 134-136. 2. Котюк А,ф. и др. Методы и аппаратура для" анализахарактерйстик случайных процессов. И.,Энергия, 1967, с, 223Подпис нкомитета СССРи открытийская наб., д.