Устройство для определения фазы сигналов

которого подключен к второму входутретьего блока 17 выборки и хранения,выход которого подключен к третьимвходам первого и второго сумматоров13 и 14, Выход блока 6 привязки уров 5ня подключен также к второмы входамблока 7 вычитания и первого перемножитечя 3. К выходу второго перемножителя 4 подключены также последователь но соединенные третий интегратор 11и первый блок 15 выборки и хранения,выход которого подключен к второмувходу первого сумматора 13. Выход генератора 1 копии сигнала подключен кпервому входу второго перемножителя4 и входу формирователя 8 импульсов,Первый выход формирователя 8 импульсов подключен к первым входам четвертого интегратора 12, второго 16 итретьего 17 блоков выборки и хранения, а также к вторым входам третьегоинтегратора 11, первого блока 15 выборки и хранения и к управляющему входу блока 6 привязки уровня. Второй 25выход формирователя 8 импульсов подключен к вторым входам первого и второго интеграторов 9 и 10 соответсттвенно,Устройство работает следующим образом.Входной сигнал, описываемый выражением 0 щ созя с,П = з 3.пЯс,(2) Б (А) = А соз (Яс-Ц)+Бо+1 сс+х(с), (1) показан на фиг.2 а. Этот сигнал содержит следующие составляющие: полезный сигнал (фиг.2 б), среднее значение принятой смеси (фиг.2 в) и помеха х(с), которая для наглядности изобра жена в виде гармонического сигнала (фиг.2 г). На фиг,2 обозначено: = А созЦ - начальное смещение, обуссловленное начальной фазой сигнала; к - крутизна изменения среднего зна". 45 чения нестационарной помехи.Генератор 1 копии сигнала формирует гармоническое напряжение с частотой входного сигнала, которое поступает на вход формирователя импульсов 50 и перемножителя 4 непосредственно, а на вход перемножителя 3 - через фазо- вращатель 2 на 90 . В результате наоперемножители 3 и 4 поступают сигналы соответственно 55 На первом выходе формирователя 8 импульсов вырабатываются короткие импульсы в моменты нуль-переходов с положительной производной сигнала генератора 1, а на втором выходе формирователя - последовательность импульсов в моменты нуль-переходов с отри-, цательной производной сигнала генератора 1, Короткие импульсы с первого выхода формирователя 8 импульсов пост тупают на управляющие входы блока 6 привязки уровня и блоков 15-17 выборки и хранения, на установочные входы интеграторов 11 и 12. В результате на выходе интегратора 12, обнуляемого Фпо заднему фронту этих импульсов в моменты времени с = пТ + получаем напряжение1 Т1Б(с)О р Йс(3)где 1 - среднее значение смеси сигнала с помехой на выходе блока 6 при-. вязки уровня эа интервал обработки, равный периоду полезного сигнала Т;1 -, 1 у 2 у Фуу1,2,3,..лЗначение с(с Т, поэтому в расчетах его влиянием пренебрегаем, упоминая о нем только при описании принципа работы устройства. Сигнал (3) с выхода интегратора 12 поступает на первый вход сумматора 14 с весовым коэффициентом, равным 2, На второй и третий входы сумматора 14 поступают сигналы с выходов блоков 17 и 16 выборки и хранения. На выходе сумматора 14 по" лучаем сигнал(4)Этот сигнал поступает на первый вход блока 7 вычитания, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 6 привязки уровня. В результате по переднему фронту импульс-., сов, формируемых на первом выходе формирователя 8 импульсов в моменты времени с = пТ, сигнал на выходе блока 6 привязки уровня периодически привязывается к сигналу на выходе блока 7 вычитания. Опишем сигнал на выходе блока 6 привязки уровня в разные интервалы времени.соответственно равны Асов 2В интервале времени 2 Тс с ЗТ и последующих, предполагая, что крутизна К постоянна, получим, что сигнал на выходе блока 6 привязки уровня (в интервалах времени иТ с(и+1)Т) описывается выражением 11(с) = Асоя(Яс -( + 1 сТ +где и 2,3,4 а Сигнал с выхода блока 6 привязки уровня поступает также на перемножители 3 и 4, на вторые входы которых поступают сигналы (2) . Результирующий сигнал с выхода перемножителя 3 посту. пает на интегратор 9, а с выхода перемножителя 4 - на интеграторы О и 11. Интегратор 11 обнуляется по заднему фронту импульсами с первого выхода формирователя 8 (в моменты времени с = иТ + ) и накапливает информацию в интервалах времени(и)ТС с -иТ, где и = 1,2,3,Напряжение на выходе интегратора 11 к моменту времени сТ с учетом выражения (5) равно Т1 (Т) - -0 (с)вди(,)Ис =1Ф ТтвотА сов(А)С-) + и1Т с оо+ х(с) яиЯсдс" -- , (8)Асвг.и 4 1 сТ2 2 Ъ Это напряжение по переднему фронтуимпульсов с первого выхода формирователя 8 импульсов в моменты времени с = иТ запоминается на блоке 5 выборки и хранения и в момент времени с Т 10 равно1 15 Интеграторы 9 и 10 обнуляются по заднему фронту импульсами с второго выхода формирователя 8 (в моментыИнформация с интеграторов 9 и Оза интервал времени не используется, поэтому рассмотримих работу, начиная с момента времени Т лс = - + ь . Напряжения на выходе ин 2 ц35теграторов 9 и 10 к моменту времени 3с = - Т с учетом выражений (5) и (6) 2 т(т Т) -А совдв-у) + и +3 1т згт1+ ж - ей2 ,2и Асздп 1 Т 20 о + ЕТ + 2 С 1 2 2) 20 Напряжение (10) поступает на пер" вый вход вычислителя 5 отношения, а напряжение (11) - на первый вход сумматора 13 с весовым коэффициентом, 25 равным О,5, на второй вход которого поступает напряжение (9) с выхода блока 15.выборки и хранения также с весовым коэффициентом, равным 0,5. На третий вход сумматора 13 поступает 30 напряжение, формируемое интегратором 12, сумматором 14, блоками 16 и 17.Напряжение на выходе интегратора 12 в моменты времени спс можно вычислить по формуле (3) и в момент времени с =Т оно имеет вид Цщ(Т) =1, =О, + - +С. (12)1 Т Это напряжение с весовым коэффици ентом, равным 2, поступает на второй вход сумматора 14, на первый вычитающий вход которого поступают сигналы с блока 16 выборки и хранения, а на третий вход поступает сигнал с выхода 45 блока 17 выборки и хранения. Напряжение на выходе сумматора 14 описывается выражением (4), Так как 11,(О) " О и 0,6(0)О, то в момент времени с=Т50(Т) - 211(Т) +(0) - 1 (0)- 2 цо + 1 сТ + 2 С 1, (13)Это напряжение по переднему фронту импульса с первого выхода формирователя 8 импульсов в момент времени сТ запоминается на блоке 17 выбор. ки и хранения О, (Т) = Б (Т) - 21 о + 1 сТ + 2 С,(14)Напряжение (13) поступает также на второй вход блока 7 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал с выхода блока 6 привязки уровня и по переднему фронту импульса с первого выхода формирователг. 8 импульсов в момент времени с = Т производится привязка выходного сигнала блока 6 привязки уровня к сигналу на выходе блока 7 вычитания, в результате сигнал на выходе блока 6 привязки уровня будет опи; сываться выражением (6).Напряжение (12) поступает также на вход блока 16 выборки и хранения и по переднему фронту импульса с первого выхода формирователя 8 импульса в момент времени с = Т + сзапоминается на нем 11,б (Т) = Ц 1 (Т) = 11 о + + С(15)1 сТ с с- время задержки, необходи мое для согласования во времени работы блоков 16 и 17 выборки и хранения,лВ момент времени с = Т + спроисходит обнуление интеграторов 11 и 12.Далее сигнал (14) с весовым коэфтс0,5фициентом, равнымз 1 пясйс =1- поступает на третий вход сумма 2 лв тора 13, В результате в момент времени с = - Т на выходе сумматора 13 с 3 учетом выражений (9), (11). и (14) на 2 нряжение равно)-- у Это напряжение поступает на второй вход вычислителя 5 отношения, на первый вход которого поступает напряжение (9) с выхода интеГратора 9. На выходе вычислителя 5 отношения в мо 1580279 10нал, пропорциональный отношению сигналов, поступающих на его входы(17) 3 лВ момент времени й- Т + оц про 2 исходит обнуление интеграторов 9 и10, Таким образом, н моментывремени(2 п+1)Та2на выходе устройстваобеспечивается несмещенная оценка тан генса фазы исходного колебания 8(С) = А сон(ус-) + ц + асс ++ х(с), 25 Формула изобретения Устройство для определения фазы сигналов, содержащее последовательно соединенные генератор копии сигнала, фазовращатель на .90первый перемножитель, первый интегратор и вычисли" тель отношения, выход которого является выходом устройства, выход генератора копии сигнала соединен с входом формирователя импульсов, а также с первым входом второго перемножителя, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего интеграто ров, выход второго интегратора соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого подключен к выходу первого блока выборки и хра"нения, а выход первого сумматора соединен с вторым входом вычислителя отношения, блок привязки уровня, первыйвход которого соединен с входом устройства, упранляющий вход - с первымвыходом формирователя импульсов, опорный вход - с выходом блока нычитания,а выход блока привязки уровня соединен с нторыми объединенными входамипервого и второго перемножителей,первый выход формирователя импульсовсоединен с первыми входами четвертого интегратора, второго и третьегоблоков выборки и хранения, при этомвторые входы четвертого интегратораи блока вычитания подключены к выходублока привязки уроння, выход второго .блока выборки и хранения соединен спервым входом второго сумматора, второй вход которого подключен к выходутретьего блока выборки и хранения,отличающееся тем,что,сцелью расширения динамическОго диапазона исследуемых сигналов, первый выход формирователя импульсов соединентакже с вторыми входами третьего ин-.тегратора и первого блока выборки ихранения, первый вход которого соединен с выходом третьего интегратора,второй выход формирователя импульсовсоединен с объединенными вторыми входами первого и второго интеграторов,выход четвертого интегратора соединенс вторым входом второго блока выборкии хранения и третьим входом второгосумматора, второй вход которого соединен с введенным третьим входом первого сумматора, а выход второго сумма.тора подключен к второму входу третьего блока выборки и хранения и к пер-вому входу блока нычитанйя,1580279 Составитель Ю.МакарРедактор С.Пекарь Техред М,Дндык ктор С,Шекмар Заказ 2009 Тираж 551 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ. СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,роизв