Устройство для измерения фазы радиосигнала

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиеРеслттблнк иц 976505(51)М, Кл,Н 04 б 3/46 3 Ъоударстюиый комитет СССР аа делам взабретеиий и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ФАЗЫ РАДИОСИГНАЛАИзобретение относится к радиотехнике и может быть испопьзовано для измерения фазы в устройствах связи.Известно устройство для измерения фазы радиосигнала, используемое в радио 5 электронной аппаратуре для контроля и измерения фазового сдвига двух радиосигналов 1 1.Недостаток устройства - низкое быстродействие.1 оНаибопее близким к предлагаемому потехнической сушности является устройство для измерения фазы радиосигнала, содержащее генератор накачки и разрядных ячеек, первая из которых включает в себя два измерительных и два опорных параметрона, два фазовых детектора, два триггера, два ключа и смеси- тель, а каждая из остальных разрядных ячеек - измерительный и опорный пара метроны, фазовый детектор, триггер, два ключа и смеситель, Причем в первой разрядной ячейке первый выход генератора накачки одновременно подключен к входу первого измерительного параметрона ичерез первый опорный параметрон к первому входу первого фазового детектора,а второй выход генератора накачки - квходу второго измерительного параметрона и через второй опорный параметрон ктервому входу второго фазового детектора,при этом прямой и инверсный выходыпервого и второго измерительных параметронов подсоединены ко входам первого и второго ключей соответственно, причем прямой выход первого измерительного параметрона соединен со вторым входом первого фазового детектора, а инверсный выход второго измерительного лараметрона - со вторым входом второго фазового детектора. Выходы первого и второго фазовых детекторов подключены квходам первого и второго триггеров соответственно, инверсные выходы которыхподсоединены к входам управпения первого и второго ключей, а выходы ключейсоединены с входами смесителя, В каждойиз остальных разрядных ячеек прямой и55 3 976808инверсный выходы измерительного параметрона подсоединены к первым входампервого и второго ключей соответственновыходы которых подключены к входам фазового смесителя, а выход опорного параметрона соединен с первым входом фазового детектора, ко второму входу которого подключен прямой выход измерительного параметрона, Выход фазовогодетектора соединен с входом триггера, иМОверсный выход которого соединен с входами управления ключей. В каждой последующей разрядной ячейке вторые входы.первого и второго ключей соединены соответственно с выходами первого и второго ключей предыдущей разрядной ячейки, а входы накачки измерительного иопорного параметронов соединены с выходом смесителя предыдущей разряднойячейки. Входы измерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены иподключены к входной шине, выходы триггеров соединены с выходными шинами 1,21,Недостатком известного устройстваявляются малое быстродействие и малаяточность. Малое быстродействие связанос задержкой и растягиванием переднегофронта радиоимпульса накачки в каждойразрядной ячейке при формировании этогорадиоимпульса с помошью последовательно включенных узкополосых устройств -измерительного параметрона, двух ключейи смесителя, время установления амплитуды и фазы в котором достигает 50-100периодов частоты накачки. Поскольку вре 35мя измерения фазы в устройстве определяется временем установления стационарной амплитуды и фазы колебаний в параметронах и смесителях всех разрядныхячеек, то при количестве разрядов равном,40например пяти, время одного измерениясоставит порядка 500 периодов частотынакачки. Точность известного устройстваопределяется точностью формированияфазы заполнения радиоимпульса накачки45в каждой разрядной ячейке, которая определяется точностью и стабильностью настройки измерительного параметрона, ключей и смесителя. По этой причине точность ограничена количеством разрядов5-6.50Мель изобретения - повышение быстродействия и точности измерения фазы радиосигнала,Поставленная цепь достигается тем, что в устройстве для измерения фазы радиосигнала, содержащем источник опорного напряжения накачки и п разрядных 4ячеек, в первой из которых входы накач ки первого измерительного и первого опорного параметронов подключены к первому выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы - к соответствующим входам первого фазового детектора, входы накачки второго измерительного и второго опорного параметронов подключены к второму выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы - к соответствующим входам второго фазового детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены к входам первого и второго триггеров соответственно, первые выходы которых подключены к выходным разрядным шинам, причем в каждой из остальных разрядных ячеек входы накачки измерительного и опорного параметронов объединены, их выходы подсоединены к соответствующим входам фазового детектора, выход фазового детектора соединен с входом триггера, первый выход которого подключен к своей выходной разрядной шине, а второй - к входу управления ключа, при этом в каждой последующей разрядной ячейке первый вход ключа соединен с выходом ключа предыдущей разрядной ячейки, а входы измерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены и поципочены к входной шине измеряемого сигнала, в первую разрядную ячейку введен полусумматор, а в каждую из остальных разрядных ячеек введено по одной линии задержки. В первой разрядной ячейке вторые выходы первого и второго триггеров подключены к соответствующим входам попусумматора, а его выход соединен с входом управления ключа, первый и второй входы которого подключены к первому и второму выходам источника опорного напряжения накачки соответственно, В каждой из остальных разрядных ячеек выход линии задержки подсоединен к объединенным входам накачки измерительного и опорного параметронов и второму входу ключа своей разрядной ячейки, а вход линии задержки - к выходу ключа предыдущей разрядной ячейки. Причем в каждой 1 - й разрядной ячейке ( 1 = 2, 3 и ) фазовый сдвиг сигнала, даваемый линиеи130 фзадержки, равенНа чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства.Устройство дпя измерения фазы радиосигнала включает в себя источник 1 опорного напряжения накачки и и разрядных ячеек, Первая разрядная ячейка содержит507 о 50 первый 2 и второй 3 измерительные параметроны, первый 4 и второй 5 опорные параметроны, первый 6 и второй 7 фазовые детекторы, первый 8 и второй 9 триггеры, попусумматор 10 и ключ 11, Раз-5 рядные ячейки, начиная со второй и до и -й, построены идентично и каждая из них (например вторая ячейка) содержит линию 12-1 задержки измерительный 13-1 и опорный 14-1 параметроны, фазовый детектор 15-1, триггер 16 "1, и ключ 17-1. Входами устройства являются входная шина 18 измеряемого сигнала и вход 19 опорного сигната частоты субгармоники, а выходами - выходные раз РЯДные шины ЖИВЫХВЬХ Ь сравнение фаз колебаний субгармоники. опорного 4 и измерительного 2 параметронов, а триггер 8 формирует выходной сигнал первого разряда Овь,А. Поскольку на параметроны 3 и 5 (второй разряд) подается противофазное напряжение накачки с другого выхода удвоителя частоты, то и сепаратриса на фазовой плоскости этих параметронов оказывается повернутой по отношению к сепаратрисе параметронов 2 и 4 на угол 90. Таким образом, первый и второй разряды устройства дают возможность определять положение вектора измеряемого сигнала с точностью до квадранта, каждому из которых со-. ответствует определенный код на выходных шинах Овь, 1 иОвь, , Выходные сигналы первого Овь 1 х и второго Овь разрядов подаются на входы полусумматора 10, который вырабатывает сигнал управления ключом 11. Напряжение накачки 3с фазой Оо или 180 (в зависимости от фазы измеряемого сигнала) поступает навход линии 12-1 задержки, дающей фазовый сдвиг 90 . Фаза напряжения накачкиона входах накачки параметронов 13-1 и 14-1 третьего разряда равна 90 или 270 и сепаратриса этих параметронов оказывается повернутой на угол 45 или 135. Фазовый детектор 15-1 осуществляет сравнение фаз колебаний субгармоники параметронов 14-1 и 13-1, а триггер 16-1 вырабатывает выходной сигнал третьего разряда и сигнал управленияключом 17-1. Таким образом первый,второй и третий разряды дают возможностьопределить положение вектора изме ряемого сигнала с точностью до октанта,, каждому из которых соответствует определенный код на выходных разрядных шиВЫХ 1 1 ВЫХ.2 фОВЬХ.В Зависимости от сигнала управления на выходе ключа 17-1 возможно появлениенапряжения накачки с одной из фаз 0,90 о, 180 о, 270 о Остальные разрядыустройства для измерения фазы радиолиний задержки, даюшях определенныйфазовый сдвиг сигнала, в каждой последующей разрядной ячейке выгодно отличает предлагаемое устройство для измерения фазы радиосигнала от известногопо быстродействию и точности. Пс сксщькуформирование радиоимпульса накачки в каждой разрядной ячейке, начиная со втоУстройство работает следующим обра- зом,Из теории параметрических генерато ров известно, что фазовая плоскость параметрона делится сепаратрисой на две области притяжения, соответствующие двум значениям фаз " и " +180 ста 2. ционарных колебаний су 8 гармойики ( Ч, - 25 фаза напряжения накачки). В соответствии с этим принцип работы каждого.разряда преобразователя заключается в определении полуплоскости, которой принадлежит вектор измеряемого сигнала, вы- ЗО работке выходного кода признака этой подуплоскости и формирование напряжения накачки для следующего разряда с такой фазой, чтобы сепаратриса измерительного параметрона последующего разряда дел%та З 5 сектор фазовой плоскости, определенный в данном и предыдущих разрядах, поцрпам. При подаче на вход 19 радиоимпульсов опорного сигнала О пс известной тактовой частотой и синфазным запсанением на вы й ходах источника 1 опорного напряжения накачкИ появляются радиоимпульсы накачки с удвоенной частотой заполнения и фазами заполнения, отличающимися на 180. Эти радиоимпульсы с одного из выходов источника 1 опорного напряжения накачки подаются на входы накачки измерительного 2 и опорного 4 параметронов, причем опорный параметрон всегда возбуждается с одной и той же фазой колебаний субгармоники, жестко связанной с фазой радио- импульсов накачки, Фаза субгармоники измерительного параметрона 2 - илиЧо2 Ь"-+ 180 о определяется фазой измеряе 2мо 1 о сигнале, т.е. положением вектора измеряемого сигнала на фазовой плоскости55 . измерительного параметрона 2. Измеряемый сигнал подеется на измерительные параметроны всех разрядных ячеек парал 5 6лельно. Фазовый детектор 6 осуществляет сигнала работают аналогично Использование новых апементов - патусумматора в первой разрядной ячейке и7 97 М 05 рой, осуществляется с помощью только линии задержки и одного ключа, то этим обеспечивается получение с меньшей задержкой, составляющей примерно 8-10 периодов частоты накачки, переднего фронта этого радиоимпульса, а следовательно, и уветичение на порядок быстродействия устройства, При этом обеспечивается также и большая точность получения и большая стабильность (во времени и при воз О . действии внешних факторов) фазы заполнения радиоимпульсов накачки, что позвоняет увеличить количество разрядов до 8-10. Достигаемое упрощение конструк- ции устройства облегчает также реализацию его в интегральном исполнении в диапазоне СВЧ. Формула изобретения 1, Устройство для измерения фазы радиосигнала, содержащее источник опорного напряжения накачки и и разрядных ячеек, в первой из которых входы накач- я ки первого измерительного и первого опорного параметронов подключены к первому выходу источника опорного напряжения накачки, аих выходы - к соответствующим входам первого фазового детектора, входы накачки второго измерительного и второго опорного параметронов подключены к второму выходу источника опорного напряжения накачки, а их выходы - к соответствующим входам второго фазово 35 го детектора, выходы первого и второго фазовых детекторов подсоединены к входам первого и второго триггеров соответственно, первые выходы которых подключены к выходным разрядным шинам, причем ,в каждой из остальных разрядных ячеек входы накачки измерительного и опорного параметронов объединены, их выходы подсоединены к соответствующим входам фазового детектора, выход фазового детектора соединен с входом триггера, первыйвыход которого подключен к своей выходной разрядной шине, а второй - к входууправления ключа, при этом в каждойпоследующей разрядной ячейке первыйвход ключа соединен с выходом ключапредыдущей разрядной ячейки, а входы измерительных параметронов всех разрядных ячеек объединены и подключены квходной шине измеряемого сигнала, о т -л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения быстродействия и точности, впервую разрядную ячейку введен полусумматор, причем вторые выходы первогои второго триггеров подключены к соответствующим входам полусумматора, аего выход соединен с входом управленияключа, первый и второй входы которогоподключены к первому и второму выходам источника опорного напряжения накачки соответственно, при этом в каждуюиз остальных разрядных ячеек введенопо одной линии задержки, причем выходлинии задержки подсоединен к объединенным входам накачки измерительного иопорного параметронов и второму входуключа своей разрядной ячейки, а входлинии задержки - к выходу ключа предыдущей разрядной ячейки.2, Устройство для измерения фазырадиосигнала по п. 1, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что в каждой 1 -ой разрядной ячейке ( 1 2, 3, , и ) фазовый сдвиг сигнала, даваемый линией задержки, равен Ч.- Ы,Источники йнформацин,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРЖ 438940, кл. С, 01 й 25/00, 1974,2. Авторское свидетельство СССР по076505 Составитель В. Р Техред М,Коштур в Редактор С. Па орректор О, Бил а ираж 688 Подпи ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 35, Москва, Ж-Э 5, Раушская наб., д.