Радиоимпульсный фазометр

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 9) С 01 00 21) 3845773/24-2122) 22.01.8546) 15.09.86. Бюл. ство ССС 00, 1979 во СССР 00, 1972 ОМЕ касается радизобретения 57) Изобретение змерений. Цель овывение точно ти измерения игналов зало ьсов, Фазоме свого сдвигаения радиоимп ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(54) РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ ф содержит входные 12, 13 и выходные 8и 9 ключи, запоминающие элементы 10и 11, формирователи 14 и 15 видеоимпульсов, регистры 17 и 18 сдвига, делители 19 и 20 частоты, элементы 21 -24 совпадения, формирователи 25, 26;счетчики 27 и 28, вычислительныйблок 30, элемент 31 задержки, элемент И 32 и генератор 35 тактовых импульсов. Введение постоянных запомичающих блоков 1-3, аналого-цифровыхпреобразователей 4 и 5, корреляционных фазоизмерителей 6 и 7, перемножающего цифроаналогового преобразователя 16 и триггеров 33 и 34 обеспечивает независимость результатов измерения от временного сдвига междусравниваемыми по фазе радиоимпульсами, а также от наличия в них высшихгармоник. 1 з.п. Ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано для измерения сдвига фаз сигналов заполнения радиоимпульсов в фазометрических радиоизмерительных, радионавига ционных и радиопеленгационных системах.Цель изобретения - повьпиение точности измерения фазового сдвига сигналов заполнения радиоимпульсов.На фиг,1 изображена функциональная схема радиоимпульсного Фазометра, на фиг,2 - функциональная схема кор - реляционного фазоизмерителя.Радиоимпульсный фазометр содержит первый, второй и третий постоянные запоминающие блоки. (ПЗУ) 1, 2 и 3, первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) 4 и 5, первый и второй корреляционные фазоизмерители 6 и 7, выходные ключи 8 и 9, запоминающие элементы 10 и 11, входные ключи 12 и 13, формирователи 14 и 15 видеоимпульсов, перемножающий цифроаналоговый преобразователь (ПЦАП) 16, первый и второй регистры 17 и 18 сдвига, первый и второй делители 19 и 20 частоты, первые элементы 21 и 22 совпадения, вторые элементы 23 и 24 совпадения формирователи 25 и 26, счетчики 27 и 28, цифровой отсчетный блок 29, вычислительный блок 30, элемент 31 задержки, элемент И 32, первый и второй триггеры 33 и 34, генератор 35 тактовых импульсов. 35Входы формирователей 14 и 15 видеоимпульсов являются входами радио- импульсного фазометра и подключены к информационным входам входных ключей 12 и 13. Выходные сигналы Фор мирователей 14 и 15 видеоимпульсов поступают на вторые входы первых элементов 21 и 22 совпадения. Выход генератора 35 тактовых импульсов через первый делитель 19 частоты под ключен к первым входам первых элементов 21 и 22 совпадения, через второй делитель 20 частоты - к тактовому входу второго регистра 18 сдвига, а также соединен с тактовым 50 входом первого регистра 17 сдвига. С выходов разрядов второго делителя 20 частоты сигнал поступает на входы третьего ПЗУ 3. Тактовые входы счетчиков 27 и 28 соединены с выходами у первых элементов 21 и 22 совпадения. На предустановочных входах счетчиков 27 и 28 дискретно устанавливаются значения кодов И К, определяю- щих начальные моменты обращения к ходным сигналам, Выходные сигналы счетчиков 27 и 28 запускают Формирователи 25 и 26, подключенные выходами к тактовым входам соответственно первого и второго триггеров 33 и 34 и вторым входам вторых элементов 23 и 24 совпадения, на первые входы которых поступает последова - тельность импульсов с выходов первого регистра 17 сдвига. Управляющие входы входных ключей 12 и 13 соединены с выходами вторых элементов 23 и 24 совпадения, авыходы их - с входами запоминающих элементов 10 и 11. Информация с выходов запоминающих элементов 10 и 11 поступает на первые входы первого и второго корреляционных Фазоизмерителей 6 и 7 через выходные ключи 8 и 9, работой которых управляет последовательность импульсов с выходов второго регистра 18 сдвига. Вторые входы первого и второго корреляционных Фазоизмерителей 6 и 7 соединены с выхода ПЦАП 16, к цифровым входам которого подключается код третьего ПЗУ 3, а к аналоговому входу - нормирующее значение постоянного напряжения. Выходные сигналы первого и второго корреляционных Фазоизмерителей 6 и 7 преобразуются в цифровой код с помощью соответственно первого и второго АЦП 4 и 5. Вычислительный блок 30 выходами соединен с входами цифрового отсчетного блока 29, а входами - с выходами первого и второго АЦП 4 и 5. На управляющие входы первого и второго АЦП 4 и 5 поступает сигнал управления с выхода элемента И 32, входы которого подключены к выходам первого и второго триггеров 33 и 34.Первый корреляционный фазоизмеритель 6 построен следующим образом.Первый вход первого перемножающего блока 36 соединен с выходом выходных ключей 8 и с вторым входом второго перемножающего блока 37.Первый вход второго перемножающего блока 37 соединен с выходом ПЦАП 16, а через квадратурный фазовращатель 38 - с вторым входом первого перемножающего блока 36Выходы первого и второго перемножающих блоков 36 и 37 через соответственно первый и второй блоки усреднения 39 и 40 подключены соответст 1257558венно к первому и второму входамблока 41 целения, который соединенвыходом с входом вычислителя арктангенса 42. Выход последнего подключенк информационному входу аналого-цифрового преобразователя 4,Аналогичным образом построен второй корреляционный фазоизмеритель 7.Радиоимпульсный Фазометр работаетследующим образом,10В исходном состоянии на предустановочных входах счетчиков 27 и 28записаны в дополнительном коде числаМ И , определяющие собой моментыс с начала обращения соответственно к первому и второму входным радиоимпульсам. Предполагается, что входные радиоимпульсы могут быть как совмещены, так и разнесены во времени.В момент появления исследуемого Ирадиоимпульса, например Б ,(с), выходным напряжением формирователя 14видеоимпульса, фиксирующего переднийфронт огибающей радиоимпульса, открывается первый элемент 21 совпаденияи импульсы с генератора тактовыхимпульсов поступают через первый делитель частоты 19 на тактовый входсчетчика 27. Частота следования выходных импульсов первого делителя 19 30частоты выбирается в зависимости оттребуемой точности установки моментаначала обращения к входному сигналу.С приходом М-го счетного импульса навыходе счетчика 27 возникает сигнал З 5переполнения, которым запускаетсяформирователь 25 сигнала разрешения.Сигнал с формирователя 25 в видеимпульса, длительность которого равна длительности первого сигнала заполнения радиоимпульса, открывает тячеек второго элемента 23 совпаденияи разрешает прохождение м выходныхимпульсов первого регистра 17 сдви-.га, разнесенных во времени и прост- д 5ранстве, на запуск входных ключей 12.С помощью быстродействующих входныхключей 12 под действием запускающих импульсов стробируется Период заполнениярадиоимпульса, поступающего на их ин формационные входы, в результате чегов блоке 10 запоминающих элементовзапоминается а мгновенных значений.радиоимпульса, Выходные сигналы запоминающих элементов 10 в виде постоянных напряжений, пропорциональных простробированным мгновенным значениям, считываются (рециркулируются) под действием выходных сигналов второго регистра 18 сдвига, частота следования которых выбирается низкой и определяется коэффициентом деления второго делителя 20 частоты, стоящего на входе второго регистра 18 сдвига. В результате считывания на выходе блока выходных ключей 8 формируется низкочастотный квазисинусоидальный сигнал, который поступает на первый вход первого корреляционного фазоизмерителя 6.С помощью генератора 35 тактовых импульсов, второго делителя 20 частоты, программируемого третьего ПЗУ 3 и ПЦАП 16, формируется методом экстраполяции нулевого порядка квазисинусоидальный сигнал копии рециркулируемого сигнала, подаваемый на вторые входы первого корреляционного фазоизмерителя 6.Выходные сигналы разрядов второго делителя 20 частоты поступают на соответствующие адресные входы третьего ПЗУ 3. За время одного периода заполнения второго делителя 20 частоты опрашиваются все 1 ячеек третьего ПЗУ 3, в которых записаны значения кодов, соответствующие гармонической функции. При этом на выходе третьего ПЗУ 3 получают периодически изменяющийся во времени параллельный цифровой код, который поступает на цифровые входы ПЦАП 16.Уровень постоянного напряжения Ц , поступающего на аналоговый вход ПЦАП 16, определяет значение амплитуды его квазисинусоидального выходного напряжения, являющегося копией рециркулированного сигнала и поступающего на вторые входы первого и второго корреляционных фазоизмерителей 6.ГПервьй корреляционный фазоизмеритель 6 определяет фазовый сдвиг между первой гармоникой рециркулируемого сигнала и копией. Сигнал копии представляет собой экстраполяцию нулевого синусоидального сигнала и при использовании 1 значений такого сигнала содержит в своем спектре высшиегармонические составляющие порядкап(К) и п(К+1), где п=1,2,3гармоники рециркулируемого сигналаниже (К)-го порядка не приводятк погрешности измерения фазовогосдвига,Выходное напряжение первого корреляционного фазоизмерителя 6, пропор558 ь 5 1257циональное измеряемому фазовому сдвигу, преобразуется с помощью первогоАЦП 4 в соответствуюший цифровойкод, который хранится в его собственном буферном регистреТаким же образом обрабатываетсявторой радиоимпульс, с той лищь разницей, что на выходе счетчика 28 сигнал переполенния возникает в моментвремени г., соответствующий значению 1 ркода И ыа предустановочных входах.Выбор значений кодов И М, определяющих моменты г г в пределах длиттельности о радиоимпульса, соответствует различным периодам сигналов заполнения, между которыми необходимоизмерить фазовый сдвиг. Соотношениевеличин г, г может быть различным:г с.сс(, или с с. Сс(гИмпульсы разрешения формирователей 2025 и 26 взводят первый и второй триггеры 33 и 34 в состояние логической"1", элемент И 32 через элемент 31задержки выдает сигнал одновремен -ной переписи цифровых кодов, хранящихся в буферных регистрах первого ивторого АЦП 4 и 5, на ПЗУ 1 и 2. Поэтим адресам в первом и втором ПЗУ1 и 2 записаны соответствующие имзначения фазового сдвига, Разностьполученных значений разности фаз рециркулированных сигналов относительно общего сигнала копии определяетсявычислительным блоком 30 и равна измеряемому фазовому сдвигу сигналовзаполнения радиоимпульсов. Элемент31 задержки исключает поступлениесигналов переписи на первый и второйАЦП 4 и .5 до момента появления наих выходах кодов, соответствующих 40измеряемой разности фаз.Выходная информация индуцируетсяцифровым отсчетным блоком 29.Существенным отличием предлагаемого технического решения является тотфакт, что известные устройства измеряют разность фаз сигналов заполнения двух радиоимпульсов. В фазометрекосвенно измеряется разность начальных фаэ сигналов заполнения радиоимпульсов по отношению к одной и тойже начальной фазе высокостабильногоопорного сигнала копии (после вычитания полученных результатов находимискомый фазовый сдвиг),Предлагаемое устройство нмеет по/сравнению с прототипом более высокуюточность измерения фазового сдвига,обусловленную независимостью результатов измерения от временного сдвига между сравниваемь"и по фазе радиоимпульсами, а также от наличия в них высших гармоник.Указанный положительный эффект достигают благодаря измерению с помощью (орреляционных фазоизмерителей значений начальных фаз рециркуляционных сигналов относительно опорного сформированного сигнала и определению искомого фазового сдвига как разности указанных значений начальных фаз.Сформированный опорный сигнал не содержит 2, 3(К)-й гармоник, где К - число ступеней экстраполяции, благодаря чему результат измерения корреляционным фазоизмерителем не зависит от наличия указанных гарманик в рециркулированных сигналах. Формула изобретения 1. Радиоимпульсный фазометр, соцержащий генератор тактовых импульсов, первый и второй делители частоты, первый и второй регистры сдвига и два канала, каждый иэ которых состоит из первого и второго элементов совпадения, формирователя видео- импульса, счетчика, формирователя запоминающих элементов, входных и выходных ключей, при этом выход генератора тактовых импульсов через первый делитель частоты подключен к первым входам первых элементов совпадения, а через второй делитель частоты - к тактовому входу второго регистра сдвига и непосредственно к тактовому входу первого регистра сдвига, сигналы с выходов которого поступают на первые входы вторых элементов совпадения, выходами под - ключенных с управляющим входам входных ключей, а вторыми входами через формирователи - к выходам переполне-. ния счетчиков с предустановкой кода, тактовые входы которых соединены с выходами первых элементов совпадения запоминающие элементы входами подключены через входные ключи к источникам исследуемых сигналов и входам формирователей видеоимпульсов, а выходами - к информационным входам выходных ключей, управляющие входы которых соединены с соответствующими выходами второго регистра сдвига, выходные сигналы формирователей видеоСоставитель ШубинТехред М.Ходанич Редактор М. Петрова Корректор С. Черни Заказ 49 3/43 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская лаб д. 4/5/ 1257 Импульсов поступают на вторые входы первых элементов совпадения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения фазового сдвига сигналов заполнения радио- импульсов, в него введены цифровой отсчетный блок, вычислительный блок, первый и второй триггеры, элемент И, элемент задержки, перемножающий цифроаналоговый преобразователь, пер О вый и второй корреляционные фазоизмерители, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, первый, второй и третий постоянные запоминающие блоки, причем входы третьего постоян ного запоминающего блока подключены к разрядным выходам второго делителя частоты, а его выкоды - к цифровым входам перемножающего цифроаналогового преобразователя, аналоговым 2 О входом соединенного с источником постоянного напряжения, а выходом - с вторыми входами первого и второго корреляционных фазоизмерителей, первые входы которых соединены с выхода вми выходных ключей, а их выходы через первый и второй аналого-цифровые преобразователи - с входами соответственно первого и второго постоянных запоминающих блоков, вычислительный О блок подключен своими выходами к входам цифрового отсчетного блока, а входами - к выходам первого и второго постоянных запоминающих блоков, тактовые входы первого и второго триггеров соединены с выходами фор 558 8 мирователей и вторыми входами вторых элементов совпадения соответственно в первом и втором каналах, а выходыпервого и второго триггеров подключены к входам элемента И, выходнойсигнал которого через элемент задержки подается на управляющие входыпервого и второго аналого-цифровыхпреобразователей. 2. Фазометр по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что первый и второй корреляционные фазоизмерители содержат первый и второй перемножающие блоки, первый и второй блоки усреднения, квадратурный фазовращатель, блок деления, вычислитель арктангенса, причем в каждом канале первый вход первого перемножающего блока соецинен с выходом выкодных ключей и с вторым входом второго перемножающего блока, первый вход второго перемножающего блока соединен с выходом перемножающего цифроаналогового преобразователя, а через квадратурный фазовращатель - с вторым входом первого перемножающего блока, при этом выходы первого и второго перемножающих блоков подключены соответственно через первый и второй бло-. ки усреднения соответственно к первому и второму входам блока деления, выходом соединенного с входом вычислителя арктангенса, выход которого подключен к информационному входу аналого-цифрового преобразователя.