Патент на изобретение №2388001

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ФАЗ РАДИОСИГНАЛОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для точного определения разности фаз радиосигналов, принимаемых в пространственно разнесенных точках. Устройство содержит первую антенну, первый перемножитель, вторую антенну, второй перемножитель, первый интегратор со сбросом, третий перемножитель, блок вычитания, второй интегратор со сбросом, четвертый перемножитель, сумматор, пятый перемножитель, третий интегратор со сбросом, шестой перемножитель, блок вычитания, седьмой перемножитель, четвертый интегратор со сбросом, восьмой перемножитель, генератор гармонического сигнала, фазовращатель, делитель, вычислитель арктангенса. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов. 1 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и предназначено для точного определения разности фаз радиосигналов, принимаемых в пространственно разнесенных точках.

Известен измеритель разности фаз радиосигналов, описанный в книге Н.М.Царьков «Многошкальные радиолокационные измерители», М., Сов. радио, 1980, с.17, рис.1.8 и содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные вторую антенну и второй усилитель промежуточной частоты, вычислитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей промежуточной частоты.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является измеритель разности фаз радиосигналов, описанный в книге А.В.Христофорова, К.С.Сайкина «Методы измерения разности фаз электрических колебаний», Казань, Казанский госуниверситет, 2006, с.8, рис.3 и содержащий последовательно соединенные первую антенну, первый перемножитель и первый усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные вторую антенну, второй перемножитель и второй усилитель промежуточной частоты, генератор гармонического сигнала, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, и вычислитель, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами первого и второго усилителей промежуточной частоты, а его выход является выходом измерителя разности фаз радиосигналов.

Недостатком такого измерителя разности фаз радиосигналов является низкая точность измерения разности фаз, обусловленная влиянием неидентичности характеристик усилителей промежуточной частоты, влиянием паразитных высокочастотных составляющих на выходах усилителей промежуточной частоты.

Технической задачей изобретения является повышение точности измерения разности фаз радиосигналов.

Эта техническая задача достигается тем, что в известный измеритель разности фаз радиосигналов, содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый перемножитель, последовательно соединенные вторую антенну и второй перемножитель, генератор гармонического сигнала, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, и вычислитель, выход которого является выходом измерителя разности фаз радиосигналов, введены последовательно соединенные первый интегратор со сбросом, третий перемножитель и блок вычитания, последовательно соединенные второй интегратор со сбросом, четвертый перемножитель и сумматор, последовательно соединенные пятый перемножитель, третий интегратор со сбросом и шестой перемножитель, выход которого соединен с разностным входом блока вычитания, последовательно соединенные седьмой перемножитель, четвертый интегратор со сбросом и восьмой перемножитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, фазовращатель, выход которого соединен с первыми входами пятого и седьмого перемножителей, делитель, выход которого соединен с входом вычислителя, который выполнен в виде вычислителя арктангенса, выход первой антенны соединен с вторым входом пятого перемножителя, выход второй антенны соединен с вторым входом седьмого перемножителя, выход генератора гармонического сигнала соединен с входом фазовращателя, выход первого перемножителя соединен с входом первого интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход второго перемножителя соединен с входом второго интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом шестого перемножителя, выход третьего интегратора со сбросом соединен с вторым входом восьмого перемножителя, выход четвертого интегратора со сбросом соединен с вторым входом третьего перемножителя, выход блока вычитания соединен с делимым входом блока деления, выход сумматора соединен с делительным входом блока деления.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема измерителя разности фаз радиосигналов.

Измеритель разности фаз радиосигналов содержит последовательно соединенные первую антенну 1, первый перемножитель 2, последовательно соединенные вторую антенну 3, второй перемножитель 4, последовательно соединенные первый интегратор со сбросом 5, третий перемножитель 6 и блок вычитания 7, последовательно соединенные второй интегратор со сбросом 8, четвертый перемножитель 9 и сумматор 10, последовательно соединенные пятый перемножитель 11, третий интегратор со сбросом 12 и шестой перемножитель 13, выход которого соединен с разностным входом блока вычитания 7, последовательно соединенные седьмой перемножитель 14, четвертый интегратор со сбросом 15 и восьмой перемножитель 16, выход которого соединен с вторым входом сумматора 10, последовательно соединенные генератор гармонического сигнала 17 и фазовращатель 18, выход которого соединен с первыми входами пятого 11 и седьмого 14 перемножителей, последовательно соединенные делитель 19 и вычислитель арктангенса 20, выход которого является выходом измерителя разности фаз радиосигналов, выход первой антенны 1 соединен с вторым входом пятого перемножителя 11, выход второй антенны 3 соединен с вторым входом седьмого перемножителя 14, выход генератор гармонического сигнала 17 соединен с вторыми входами первого 2 и второго 4 перемножителей, выход первого перемножителя 2 соединен с входом первого интегратора со сбросом 5, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя 9, выход второго перемножителя 4 соединен с входом второго интегратора со сбросом 8, выход которого соединен с вторым входом шестого перемножителя 13, выход третьего интегратора со сбросом 12 соединен с вторым входом восьмого перемножителя 16, выход четвертого интегратора со сбросом 15 соединен с вторым входом третьего перемножителя 6, выход блока вычитания 7 соединен с делимым входом блока деления 19, выход сумматора 10 соединен с делительным входом блока деления 19.

Измеритель разности фаз радиосигналов работает следующим образом.

На входе первой антенны 1 принят сигнал s₁(t)=Acos(t+₁), где А – амплитуда, – частота, ₁ – фаза сигнала, а на входе второй антенны 3 принят сигнал s₃(t)=Acos(t+₃), где ₃ – фаза данного сигнала. Сигнал с выхода первой антенны 1 поступает на первый вход первого перемножителя 2, на второй вход которого поступает гармонический сигнал cos(t+₀), где ₀ – начальная фаза с выхода генератора гармонического сигнала 17. Частота гармонического сигнала на выходе генератора гармонического сигнала 17 выбрана равной частоте сигналов s₁(t) и s₂(t), принятых первой 1 и второй 3 антеннами. Сигнал с выхода первого перемножителя 2 поступает на вход первого интегратора со сбросом 5, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход третьего перемножителя 6 и второй вход четвертого перемножителя 9.

Сигнал с выхода первой антенны 1 поступает также на второй вход пятого перемножителя 11, на первый вход которого поступает гармонический сигнал sin(t+₀) c выхода фазовращателя 18 на 90° (описанный, например, в кн. «Справочник по радиолокации» / Под. ред. М.Сколника, том 2, 1977, с.233, рис.28). Сигнал с выхода пятого перемножителя 11 поступает на вход третьего интегратора со сбросом 12, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход шестого перемножителя 13 и второй вход восьмого перемножителя 16.

Сигнал с выхода второй антенны 3 поступает на первый вход второго перемножителя 4, на второй вход которого поступает гармонический сигнал cos(t+₀) с выхода генератора гармонического сигнала 17. Сигнал с выхода второго перемножителя 4 поступает на вход второго интегратора со сбросом 8, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход четвертого перемножителя 9 и второй вход шестого перемножителя 13.

Сигнал с выхода второй антенны 3 поступает также на второй вход седьмого перемножителя 14, на первый вход которого поступает гармонический сигнал sin(t+₀) с выхода фазовращателя 18 на 90°. Сигнал с выхода седьмого перемножителя 14 поступает на вход четвертого интегратора со сбросом 15, на выходе которого в момент времени сброса Т формируется напряжение

,

которое подается на первый вход восьмого перемножителя 16 и второй вход третьего перемножителя 6.

На выходе третьего перемножителя 6 в результате перемножения входных напряжений U₅ и U₁₅ имеем напряжение U₆=U₅*U₁₅, которое подается на первый вход блока вычитания 7.

На выходе четвертого перемножителя 9 в результате перемножения входных напряжений U₈ и U₅ имеем напряжение U₉=U₈*U₅, которое подается на первый вход сумматора 10.

На выходе шестого перемножителя 13 в результате перемножения входных напряжений U₁₂ и U₈ имеем напряжение U₁₃=U₁₂*U₈, которое подается на разностный вход блока вычитания 7.

На выходе восьмого перемножителя 16 в результате перемножения входных напряжений U₁₅ и U₁₂ имеем напряжение U₁₆=U₁₅*U₁₂, которое подается на второй вход сумматора 10.

На выходе блока вычитания 7 имеем напряжение, равное разности напряжений на его первом и втором входах

U₇=U₆-U₁₃=U₅*U₁₅-U₁₂*U₈,

которое подается на делимый вход блока деления 19.

На выходе сумматора 10 имеем напряжение, равное сумме напряжений на его первом и втором входах

U₁₀=U₉+U₁₆=U₈*U₅+U₁₅*U₁₂,

которое подается на делительный вход блока деления 19.

На выходе блока деления 19 в результате деления напряжения на делимом входе на напряжение на делительном входе имеем напряжение

,

которое подается на вход вычислителя арктангенса 20.

В вычислителе арктангенса 20 проводится вычисление по формуле

.

Сигнал =₂–₁ равен разности фаз принятых сигналов s₂(t) и s₁(t).

Использование изобретения обеспечивает повышение точности измерения разности фаз радиосигналов.

Формула изобретения

Измеритель разности фаз радиосигналов, содержащий последовательно соединенные первую антенну и первый перемножитель, последовательно соединенные вторую антенну и второй перемножитель, генератор гармонического сигнала, выход которого соединен с вторыми входами первого и второго перемножителей, и вычислитель, выход которого является выходом измерителя разности фаз радиосигналов, отличающийся тем, что в него введены последовательно соединенные первый интегратор со сбросом, третий перемножитель и блок вычитания, последовательно соединенные второй интегратор со сбросом, четвертый перемножитель и сумматор, последовательно соединенные пятый перемножитель, третий интегратор со сбросом и шестой перемножитель, выход которого соединен с разностным входом блока вычитания, последовательно соединенные седьмой перемножитель, четвертый интегратор со сбросом и восьмой перемножитель, выход которого соединен с вторым входом сумматора, фазовращатель, выход которого соединен с первыми входами пятого и седьмого перемножителей, делитель, выход которого соединен с входом вычислителя, который выполнен в виде вычислителя арктангенса, выход первой антенны соединен с вторым входом пятого перемножителя, выход второй антенны соединен с вторым входом седьмого перемножителя, выход генератора гармонического сигнала соединен с входом фазовращателя, выход первого перемножителя соединен с входом первого интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом четвертого перемножителя, выход второго перемножителя соединен с входом второго интегратора со сбросом, выход которого соединен с вторым входом шестого перемножителя, выход третьего интегратора со сбросом соединен с вторым входом восьмого перемножителя, выход четвертого интегратора со сбросом соединен с вторым входом третьего перемножителя, выход блока вычитания соединен с делимым входом блока деления, выход сумматора соединен с делительным входом блока деления.

РИСУНКИ