Устройство для анализа флуктуаций фазы сигнала

(50 4 0 01 К 25/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ФЛУКТУАЦИЙ ФАЗЫ СИГНАЛА(57) Изобретение относится к измерительной технике. Является дополнительным изобретением к авт,св,У 1114974, Может быть использованов радиотехнике для анализа флуктуа. - .ций фазы сигнала. Цель изобретения -Я 0128 О 552 расширение диапазона частот анализа флуктуаций фазы сигнала, Для достижения этой цели в устройство допол- нительно введен ограничитель 7, соединенный с входной клеммой устройства и входом первого избирательного фильтра 1. На чертеже также показаны делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 7, фазовые детекторы 4 и 6, сумматор 5, В данном устройстве по сравнению с известным верхняя граничная частота анализаоЗ флуктуации фазы увеличена в - раз,27(о где ,= ;- длительностьЧфронта импульсов, формируемых из исследуемого сигнала в ограничителе;Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано в радиотехнике для анализафлуктуации фазы сигнала и являетсяусовершенствованием устройства поавт.св. У 114974,Целью изобретения является расширение диапазона частот анализа флук"туации фазы сигнала.На чертеже представлена структурная схема устройства для анализафлуктуацйй фазы сигнала.Устройство содержит первый избирательный Фильтр 1, делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 3,первый фазовый детектор 4, сумматор5, второй фазовый детектор 6 и ограничитель 7.Вход ограничителя 7 соединен свхдной клеммой устройства и входомпервого избирательного фильтра 1,выход которого через последовательносоединенные делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 3 и первыйфазовый детектор 4 соединен с первымвходом сумматора 5. Второй вход первого Фазового детектора 4 соединен с1 выходом делителя 2 частоты. Выходограничителя 7 соединен с первымвходом второго Фазового детектора6, второй вход которого соединенс выходом первого. избирательногофильтра 1, а выход - с вторымвходом сумматора 5, выход которогосоединен с выходной клеммой устройства,Устройство работает следующимобразом,На вход устройства поступаетисследуемый сигнал Б,(С), представляющий собой смесь гармоническогосигнала с фазовой модуляцией иаддитивного широкополосного шума.Этот сигнал имеет вид Ц (С) = 1, сов д, С + о(С) + Р (С).(1)где Ы(С) - флуктуации фазы сигнала, спектр которых со,средоточен в зоне ло,около и,;1(С) - аддитивный широкополосный шум, составляющиекоторого занимают полосу частот от О до час 2 Ятоты о, = - , где Г., - длительностьфронта импульсов, форми /руемых из исследуемогосигнала в ограничителе5 сигнала.На вход фазового детектора 6 ис- .следуемый сигнал 0,(С) проходит через избирательный Фильтр 1, приэтом отфильтровываются все составляющие флуктуации фазы сигнала и аддитивного шума, спектр которых не попадает в полосу пропускания ьс,фильтра 1 и сигнал на выходе фильтра1 принимает вид5Б (С) = Б соз и),с + У,(С)1, (2)где(С) - низкочастотные состав"ляющие Флуктуации фазысигнала и аддитивногошума вблизи от несущейпрошедшие через избирательный фильтриопределяемые параметрами25флуктуации фазы Ы (С),аддитивного шума 3(С)и фильтра 1.На второй вход фазового детектора6 исследуемый сигнал У,(С) проходитчерез ограничитель 7, преобразуясьв импульсный сигнал амплитудой А соскважностью 2, Этот сигнал может бытьпредставлен выражениемт У (С) =-(-1) соз ша,С +4 А35ЧГ шш=1,3,5 гт -14 1- -(-1) соз шм,сЙщ 1Т;ф,ф(-1) соз(ш Ы + ) )Со ш=1,3 АЕ,ш:0,2,4,6,+В (С), (3)где 8(С) - составляющие, обусловленные фазовыми флуктуациями о(С) и аддитивнымширокополосным шумом В(С),расположенным около каждой гармоники выходногосигнала ограничителя 7 вчастотных зонах:ш и фд где ш = 1,3,5Если во входном сигнале (1) процесс В(с)представляет собой дискретную составляющую помехи на часто О те о, то выходной сигнал на выходеограничителя может быть представленв видегде С - коэффициент Неймана ( 1, = 1;,Е,= 2 при ш ) О);Е. - амплитуда помехи на входеиограничителя;Е - амплитуда входного сигнала. 5Из этого выражения видно, что в зону частот оЭ + 1, попадают все аддитивные составляющие, исследуемого сигнала ф(С) за счет их биений с сигналом на нелинейной характеристике ограничителя и составляющие флуктуации фазы Ы(С).Таким образом, на выходе фазовогодетектора 6 формируется сигнал, несущий информацию о разности высокочастотньм составляющих флуктуациифазы о(С) и аддитивного шума 3(С),прошедших через ограничитель 7, инизкочастотных составляющих флуктуации фазы о(С) и аддитивного шумаР(С), прошедших через избирательныйфильтр 1,Сигнал (2) с выхода избирательногофильтра 1, проходя через делитель 2частоты, преобразуется к виду4 4ифогде и - коэффициент деления делителя2 частоты.Причем частота изменения фазы сиг.(С)нала - -- на выходе делителя 2 час-.и 35тоты остается равной частоте изменения сигнала т,(С) на входе делителя2 частоты (2), изменяется лишь амплитуда флуктуации фазы. Это справедливо до тех пор, пока сигнал на вы- . 40ходе делителя 2 частоты остаетсяузкополосным,Сигнал (5) с выхода делителя 2частоты поступает на второй избирательный фильтр 3 с полосой пропускания д д с д фЭ и фазовый детектор 4,3на второй вход которого поступаетсигнал с второго избирательногофильтра 3 вида(С) = Б соя - - +(С), (6)где У (С) - низкочастотные флуктуации фазы исследуемогосигнала, прошедшие черезвторой фильтр 3 с полосон 5пропускания ддНа выходе фазового детектора 4формируется сигнал, несущий информацию с Флуктуации фазы(С) относительно еще более низкочастотного процесса 1 (С). Если при этом отношеЯние центральной частоты Фильтра 3о,/и к его полосе проиускания дс 3обеспечить таким же, как и для избирательного фильтра 1, то нижняя граница диапазона частот анализа флуктуации фазы уменьшится в и раз, гдеи - коэффициент делителя 2 частоты.Сигналы с выходов фазовых детекторов 4 и 6 с соответствующими коэффи"циентами передачи поступают на сумматор 5, на выходе которого формируетсясигнал, несупнй информацию как с высокочастотных шумовьж составляющихфлуктуации фазы о.(С) и аддитивногоширокополосного шума фС), так и онизкочастотных составляющих Флуктуации фазы с(С) и расположенного Вблизи сигнала адцитивного шума Р(С).Таким образом, введение в устройство для анализа флуктуации Фазыограничителя позволяет расширить диапазон анализа флуктуации фазы сигнала и учесть преобразование в ограничителях аддитивного широкополосногошума, присутствующего в реальныхсигналах.Например при частоте сигнала (1)о= 50 мГц, ширине спектра флуктуации фазы ло 3 = 150 мГц диапазон анализируемых Флуктуаций фазы в известномустройстве равен Ф 50 мГц. В то жевремя анализ флуктуаций фазы В предлагаемом устройстве эа счет транспортирования спектра в ограничителе в диапазон до 50 мГц может быть осуществлен до 150 мГц. Кроме того, возможенанализ аддитивных высокочастотныхшумовых и регулярных составляющих,Например, при подаче на вход ограничителя сигнала на частоте= 50 мГц и аддитивной помехи на частоте 1 = 49 мГц сигнал на его выходе определяется выражением (4),при.этом около первой гармоники начастоте о, образуются составляющиена частотах 49 и 5 мГц, которые,выделяются на фазовом детекторе,Аналогично преобразуются и шумовые аддитивные составляющие входногосигнала, занимающие полосу частот2 Еот 0 до и 3, = :, в , где- длительность фронта импульсов, формируемыхиэ исследуемого сигнала в ограничителе.Таким образом, верхняя граничнаячастота анализа Флуктуаций фазы увеЗаказ 7063/51 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д,4/5Лроизводственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная,4 5 и),личена в враз по сравнению с извевд стным устройством.Формула изобретенияо5Устройство для анализа флуктуацийфазы сигнала по авт.св, Р 1114974,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью расширения диапазона частотанализа флуктуации фазы сигнала, внего введен ограничитель, вход которого соединен с входной клеммойустройства, а выход - с вторым входомвторого фазового детектора.