Способ определения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале

(51)5 О 01 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТВУ этитут али кийих изме"ренияЧ кона,(57) Изизмерен ла ельности сС анал пектра по известно ют гармоническии несущей частотой ие несущей на экна вход того же сигнал 0(1), изтот между несущей Грщ, соответстнесущей минитра, и по раэност величину фазово затора сигнал и фикси ране. 3анализа ол атем подаю тора спект меряют интервал ч и значением часто вующим ближайшему муму огибающей спти частот определяю о сдвига йс и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТРЫТИЯПРИ ГННТ СССР(56) Молебный В.В. Автоматическонтроль и методы электрическрений. Некоторые вопросы измебыстрых измерений фазы, Трудыференции. - Новосибирск, Наук1965, с. 87-93.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СДВИГА ФАВ ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННОМ СИГНАЛЕ ретение относится к радиоям, а именно к фазометрии,Изобретение относится к радиоизмерениям и может быть использовано в технике связи и радиолокации, где широко применяются фазоманипулированные (ФМ) сигналыс известньи значением несущей частоты.Целью изобретения является повышение точности измерения сдвига фаз в фазоманипулированном сдвиге.Способ определения сдвига фаз в фазоманинулированном сигнале основан на использовании спектрального анализа периодического фазоманипулированного сигнала 11(С) с известной несущей частотой Г , состоящего из двух субимпульсов одинаковой длиИ может быть использовано в технике связи и радиолокации, где широко применяются фазоманипулированные сигналы, Способ повышает точность и мерения сдвига фаз и .реализуется предварительной подачей на вход ан затора спектра гармонического сигнала с заранее известной несущей час - тотой Р, При этом фиксируется положение несущей на экране анализатора, а затем подается на вход того же анализатора спектра фазоманипулированный сигнал с той же несущей, состоящий из двух субимпульсов одинаковой длительности Й . После измерения интервала частот между несущей и значением частоты Р , соответствующим ближайшему к несущей минимуму огибающей спектра, определяется величина фазового. сдвига по формулеЬ 9 =и 1-2 о(Рц - Гд ) . 6 ил. 60= 1-2 ь(Рщ- Ро Д На фиг,1 представлено усто, реализующее предлагаемьйсоб; на Фиг.2 - зависимость интервала частот 1 Р = Р и - Р отсдвига фаз Ь 0 в Фазоманипулиронанном сигнале; на Фиг.З (а,б) - периодический фазоманипулиронанный сигнал 1,(Ъ) и спектр этого сигналавблизи несущей частоты Р ; нафиг,4 - огибающие спектров идеально,го (математического) ФМ-сигнала (криная 7) и сигнала с конечной длительностью фронтов субимпульсов (кривая,8) при одинаковой величине сдвигафаз Ь 9 в обоих сигналах; на Фиг.5 -огибающие спектров идеального ФМ-сигнала (криная 9) и сигнала с паразитной амплитудной модуляцией (кривая,10) при одинаковой величине сдвигафаэ 60; на фиг,б - временные диаграммы, 20Устройство состоит из генератора1 СВЧ-колебаний, подключенного через фазовый манипулятор 2 к входуанализатора 3 спектра, а также изпоследовательно соединенных первого 25генератора 4 импульсов, блока 5 временной задержки и второго генератора6 импульсов, причем выход генератора 4 импульсов подключен одновременно к входу внешней импульсной модуляции генератора 1 СВЧ-колебаний,а выход генератора 6 импульсов - куправляющему входу фазового манипулятора 2.Измерение по предлагаемому способу с помощью устройства осуществляется следующим образом,Включают все блоки устройства,кроме генератора 4 импульсов .При выключенном генераторе 4 импульсов импульсы на управляющийвход фазового манипулятора 2 не поступают. В генераторе 1 СВЧ-колебаний с помощью переключателя режимаработы устанавливают режим непрерынной генерации, При этом непрерывныйгармонический сигнал с несущей частотой Ро., Формируемый генератором 1,поступает через Фазовый манипулятор2 на вход анализатора 3 спектра. Наэкране анализатора спектра Фиксируютположение несущей (например, включаяв анализаторе генератор частотныхметок и совмещая одну из них с несущей),55Включают генератор 4 импульсов.В генераторе 1 СВЧ-колебаний с помощью переключателя режима работыустанавливают режим внешней импуль сной модуляции, Гене рато р 4 импульсов формирует периодически понторяющиеся импульсы с длительностью 2 (где с - длительность субимпульса, см,фиг.За), которые поступают, на вход внешней импульсной модуляции генератора 1, а через блок 5 временной задержки, с временем задержки- на запуск генератор 6 импульсов. При этом генератор 1 СВЧ-колебаний формирует радиоимпульсы с несущейчастотой Р длительность и период следования которьх определяется генератором 4 импульсов. Генератор 6 импульсов при поступлении на его вход запускающих импульсов Формирует видеоими уль сы длитель нос тью с, которые подаются на управляющий вход Фазового манипулятора 2, В момент прихода ниф деоимпульсов на управляющий вход Фазовый манипулятор 2 скачкообразно изменяет фазу высокочастотного колебания в радиоимпульсе на величину И. Поскольку, благодаря наличию блока 5 временной задержки, импульсы на управляющем входе фазового манипулятора 2 появляются с задержкой на вреЛмяотносительно переднего Фронта радиоимпульса, а длительность последнего равна 2 ь, то скачкообразное изменение фазы происходит в середине радиоимпульса. Таким образом, на выходе фазового манипулятора 2 формируется периодический Фазоманипулнрованный сигнал ц (фиг.За) с несущей частотой Р , состоящий из двух субимпульсов одинаковой длительностиФ, с фазоным сдвигом Ь 0, величину которого необходимо измерить,Сигнал подают на анализатор спектра и на экране анализатора наблюдают изображение спектра Фаэоманипулированного сигнала, состоящее иэ совокупности линий (Фиг.Зб). Огибающая этих ливий соответствует огибающей спектра сигнала, а сам спектр будет близок к сплошному.Затем одним из методов, например, с помощью встроенного частотомера и цифрового индикатора, измеряют интервал частот между несущей и значением частоты Р,д (фиг.Зб), соответствующим ближайшему к несущей минимумуогибающей спектра и по разности частот определяют величину Фазового сдвига 60 = т 11-2(Р .,-Ро ) . Эта зависимость представлена на Фиг,2,50 Предлагаемый способ измерения сдвига фаз в Фазоманипулированном . сигнале и о зв оляет повысить точ нос ть изме рений . Пов ьппен не точ нос ти изме 5 рений сдвига Фаз обеспечивается в первую очередь тем, что измерение частоты и интервала частот в анализаторах спектра сопровождается меньшей погрешностью (до ЗХ) чем измере ние амплитуд спектральных составляющих (погрешность более 5%). При этом измерение интервала частот в зависимости от конкретного типа анализатора спектра может проводиться 15 либо с помощью калибровочных частотных меток, либо с помощью встроенного частотомера и цифрового индикатора, При измерении разности частот между характерными точками спектра 20 в анализаторах можно использовать калибровочные частотные метки. Причем основная частотная погрешностьне превосходит 3%.Анализ технических характеристик 25 различных анализаторов спектра показывает, что минимальная погрешность измерения амплитуды у типовых анализаторов спектра п = 5%, максимальная погрешность измерения час тоты и интервалов не превосходит 3 = 3%.Оценка погрешности измерения характерных сдвигов фаэ, используемых при фазовой манипуляциипоказывает, что даже н наихудшем случае при 3 п = 5 Х и 3 = 3% точность измерения сдвига фаз повышается в 2 раоза при измерении 68 = 90 и в 3 раза при ЬВ = 45 О.40Анализ и расчет, проведенные на ЭВМ, подтвердили вывод о том, что в предлагаемом способе в отличие от известного отсутствует дополнительная погрешность, возникающая из-за 45 наличия паразитной амплитудной модуляции (ПАМ) или переходных процессовРезультаты расчетов представлены на фиг,4 и 5.На фиг.4 показано влияние переходных процессов, а на Фиг .3 - влияние ПАМ на огибающую спектра ФМ сигнала, Кривые 7,9 в обоих случаях соответствуют огибающей спектра идеального ФМ-сигнала, кривая 8 - на фиг. 4 - огибающей спектра ФМ-сигнала с конечной длительностью фронтов, а кривая 10 на фиг.5 - огибающей спектра ФМ-сигнала с ПАМ, Как видно на 119 6положение минимума огибающей спектра по оси частот (Р, ) и, следовательно, на интервал частот Ь Р = Р -Р не влияют ни переходные процессы, ни ПАМ.Й известном способе за счет ПАМ и переходных процессов имеет место дополнительная погрешность измерения уровня спектральной составляющей на частоте Р (П на Фиг.4 и 5), а следовательно,и сдвига фаз, Дополнительная относительная погрешность при.п 1 = ЗХ и Я = 0,8 составляет 8 ц, =0,9 Х при измерении сдвига фаз ьО =180 и 30 = 13% при 60 = 90 (п 1 - коэфФициент ПАМ, Я - коэффици; ент, характеризующий степень прямоугольности субимпульса).%Такьа образом, предлагаемый способ измерения сдвига Фаз в Фазоманипулированном сигнале позволяет повы- сить точность измерения, что позволяет, например, более точно настраивать фазовые манипуляторы в динамическом режиме,на соответствие заданному Фазовому сдвигу. Использование фазовых манипуляторов с более высокой точностью установки величины фазового сдвига повышает помехоустойчивость дискретных систем передачи информации с ФМ-сигналами. Формула изобретения Способ определения сдвига фаз в фазоманипулированном сигнале, основанный на использовании спектрального анализа исследуемого периодического фазоманипулированного сигнала С заранее известной несущей частотой, состоящего иэ двух субимпульсов оди" иаковой длительности, о т л и ч а ющ.и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерения фазового сдвига, сначала анализируют спектр гармонического сигнала, частота которого равна несущей частоте, Фиксируют положение несущей частоты на экране анализатора, затем анализируют спектр исследуемого Фазоманипулированного сигнала, измеряя интервал частот между зафиксированной несущей частотой и значением частоты, соответствующим ближайшему к несущей частоте минимуму огибающей спектра и по измеренной разности частот1 552119определяют величину Фазового сдвигаь 060 = 7 11 2(мин РоИгде Рц - несущая частота;- длительность суб импульса;Р - значение частоты, соответствующее минимуму, ближай- шему к несущей частоте.1552119 а ль Ю, Макарев Состави Бугренкова ТехредРедакт орректор Т. Палий равчук,каз 328 Тираж 54 дписное роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1 О 1 НИИПИ Государственного 11303 з, омитета по иэобрете осква, Ж, Раушск и открытиям при ГКНТ СССб д. 4/5