SU1280552A2 - Device for analyzing phase fluctuations of signal - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике. Явл етс  дополнительным изобретением к авт.ев, № 1114974, Может быть использовано в радиотехнике дл  анализй флуктуации фазы сигнала. Цель изобретени  расширение диапазона частот анализа флуктуации фазы сигнала. Дл  достижени  этой цели в устройство дополнительно введен ограничитель 7, соединенный с входной клеммой устройства и входом первого избирательного фильтра I. На чертеже-также показаны делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 7, фазовые детекторы 4 и 6, сумматор 5. В данном устройстве по сравнению с известным верхн   гранична  частота анализа флуктуации фазы увеличена в -f- раз, , 2Лгде ы --; L - длительность Т с фронта импульсов, формируемых из исследуемого сигнала в ограничителе; Ч 50 МГц. 1 ил. ю 00 сд СП юThis invention relates to a measurement technique. It is an additional invention to avtov., No. 1114974. It can be used in radio engineering for analyzing fluctuations in the phase of a signal. The purpose of the invention is the extension of the frequency range of the analysis of the signal phase fluctuations. To achieve this goal, a limiter 7 is added to the device, connected to the input terminal of the device and the input of the first selective filter I. The drawing also shows the divider 2 frequencies, the second selective filter 7, the phase detectors 4 and 6, the adder 5. In this device in comparison with the known, the upper limiting frequency of the analysis of phase fluctuations is increased by a factor of f,, 2 where there is; L is the duration T from the front of the pulses formed from the signal under study in the limiter; H 50 MHz. 1 il. u 00 sd sp yu

Description

Изобретение относитс  if иамери- тельной технике, может быть использовано в радиотехнике дл  анализа флуктуации фазы сигнала и  вл етс  усовершенствованием устройства по авт.св. № 11 14974.The invention relates to if the measuring technique, can be used in radio engineering to analyze the fluctuations of the phase of a signal and is an improvement of the device according to the author. № 11 14974.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона частот анализа флуктуации фазы сигнала.The aim of the invention is to extend the frequency range of the analysis of the signal phase fluctuations.

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  анализа флуктуации фазы сигнала.The drawing shows a block diagram of a device for analyzing signal phase fluctuations.

Устройство содержит первый избирательный фильтр 1, делитель 2 частоты , второй избирательный фильтр 3 первый фазовый детектор 4, сумматорThe device contains the first selective filter 1, the divider 2 frequency, the second selective filter 3 the first phase detector 4, the adder

5,второй фазовый детектор 6 и ограничитель 7.5, the second phase detector 6 and the limiter 7.

Вход ограничител  7 соединен с входной клеммой устройства и входом первого избирательного фильтра I, выход которого через последовательно соединенные делитель 2 частоты, второй избирательный фильтр 3 и первый фазовый детектор 4 соединен с первым входом сумматора 5. Второй вход перйого фазового детектора 4 соединен сThe input of the limiter 7 is connected to the input terminal of the device and the input of the first selective filter I, the output of which is connected through the serially connected divider 2 frequencies, the second selective filter 3 and the first phase detector 4 is connected to the first input of the adder 5. The second input of the first phase detector 4 is connected to

|выходомделител  2 частоты. Выход ограничител  7 соединен с первымoutput splitter 2 frequency. Output limiter 7 is connected to the first

входом второго фазового детектораthe input of the second phase detector

6,второй вход которого соединен с выходом первого избирательного фильтра 1, а выход - с вторым входом сумматора 5, выход которого соединен с выходной клеммой устройства .6, the second input of which is connected to the output of the first selective filter 1, and the output to the second input of the adder 5, the output of which is connected to the output terminal of the device.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

На вход устройства поступает исследуемый сигнал U(t), представл ющий собой смесь гармонического сигнала с фазовой модул цией и аддитивного широкополосного шума. Этот сигнал имеет видThe input signal of the device receives the signal U (t) under investigation, which is a mixture of a harmonic signal with phase modulation and additive broadband noise. This signal has the form

) t +Ot(t) +|3 (t) (1) ) t + Ot (t) + | 3 (t) (1)

oi(t) - флуктуации фазы сигнала , спектр которых со .средоточен в зоне лиЗ около и}д ;oi (t) are the fluctuations of the phase of the signal, the spectrum of which is concentrated in the lyz zone near u} d;

p(t) - аддитивный широкополосный шум, составл ющие . которого занимают полосу частот от О до час . .p (t) is the additive broadband noise component. which occupy a frequency band from 0 to an hour. .

ТОТЫ Jf TOTS Jf

где t - длительность фронта импульсов, форми руемых из исследуемого сигнала в ограничителе сигнала.where t is the duration of the pulse front formed from the signal under study in the signal limiter.

На вход фазового детектора 6 исI следуемый: сигнал U,(t) проходит через избирательнь1й фильтр I, при этом отфильтровываютс  все составл ющие флуктуации фазы сигнала и аддитивного шума, спектр которых не попадает в полосу пропускани  л , фильтра 1 и сигнал на выходе фильтра I принимает видThe following is input to the input of the phase detector 6: signal U, (t) passes through a selective filter I, and all components of the phase fluctuations of the signal and additive noise, whose spectrum does not fall within the passband of filter 1 and the signal at the output of filter I, are filtered out takes on

U,(t) U,)t + У, (t), .(2)U, (t) U,) t + Y, (t),. (2)

где у (t) - низкочастотные составл ющие флуктуации фазы сигнала и аддитивного шума вблизи от несущей .с., прошедшие через избирательный фильтр I и определ емые параметрами флуктуации фазы Ы (t), аддитивного шума p(t) и фильтра 1. , На второй вход фазового детектора 6 исследуемый сигнал U(t) проходит через ограничитель 7, преобразу сь в импульсный сигнал амплитудой А со скважностью 2. Этот сигнал может бытwhere y (t) is the low-frequency components of the fluctuations of the phase of the signal and additive noise near the carrier. s. that have passed through the selective filter I and are determined by the parameters of fluctuations of the phase Ы (t), additive noise p (t) and filter 1., the second input of the phase detector 6, the signal U (t) under investigation passes through the limiter 7, being converted into a pulse signal with amplitude A with a duty cycle 2. This signal can be

представленpresented

выражениемby expression

т-1 3 I 7t-1 3 I 7

,(t) , i, (t), i

CCS mtO t +CCS mtO t +

,3,53.5

(3)(3)

+(t),+ (t),

где e(t}where e (t}

составл ющие, обусповлеиные фазовыми флуктуаци ми ot (t) и аддитивным широкополосным шумом e(t расположенным около каждой гармоники выходного сигнала ограничител  7 в частотных зонах: Ч, где m 1,3,5. Если во входном сигнале (1) процесс р(t) представл ет собой дискретную составл ющую помехи на частоте 113„ , то выходной сигнал на выходе ограничител  может быть представлен в видеcomponents arising from phase fluctuations ot (t) and additive broadband noise e (t located near each harmonic of the output signal of limiter 7 in the frequency zones: H, where m 1,3,5. If in the input signal (1) process p ( t) is the discrete component of the interference at a frequency of 113 °, then the output signal at the output of the limiter can be represented as

со .т-with .t-

111 (-n  111 (-n

4 14 1

I.,(t)I., (T)

cos mu),cos mu),

ык .i о с It m m-i, j,:),. .i about with It m mi i, j, :),

(-l7cos(muJ.iuO(-l7cos (muJ.iuO

))

-ZI-ZI

,2,4,6, где коэффициент Неймана ( „ е 2 при m 0); амплитуда помехи на входе ограничител ; амплитуда входного сигнала Из этого выражени  видно, что в зону частот сО t jj попадают все аддитивные составл ющие.исследуемог сигнала P(t) за счет их биений с сигналом на нелинейной характеристик ограничител  и составл ющие флуктуации фазы ot (t). Таким образом, на выходе фазовог детектора 6 формируетс  сигнал, несущий информацию о разности высокочастотных составл ющих флуктуации фазы oi.(t) и аддитивного шума p(t) прошедших через ограничитель 7, и низкочастотнь х составл ющих флуктуации фазы C3t.(t) и аддитивного щума p{t), прошедших через избирательный фильтр I. Сигнал (2) с выхода избирательног фильтра 1, проход  через делитель 2 частоты, преобразуетс  к виду U(t) U,.. (5 где п - коэффициент дегени  делител  2 частоты. Причем частота изменени  фазы си (t) т -J--- НЯ nf,TVnn« ПРПМТРПП / на выходе делител  тоты остаетс  равной частоте измене ни  сигнала t,(t) на входе делител  2 частоты (2), измен етс  лишь амплитуда флуктуации фазы. Это справед ливо до тех пор, пока сигнал на выходе делител  2 частоты остаетс  узкополосным. Сигнал (5) с выхода делител  2 частоты поступает на второй избирательный фильтр 3 с полосой пропуска ни  и фазовый детектор А на второй вход которого поступает сигнал с второго избирательного фильтра 3 вида U,(t) +y,{t)l, (6) где У(t) - низкочастотные флуктуации фазы исследуемого сигнала, прошедшие чере второй фильтр 3 с полосо пропускани  ли. , На выходе фазового детектора 4 формируетс  сигнал, несуш 1й информацию с флуктуации фазы у (t) относительно еще более низкочастотного процесса f(t). Если при этом отношение центральной частоты фильтра 3 o/n к его полосе пропускани  &OL) обеспечить таким же, как и дл  избирательного фильтра 1, то нижн   граница диапазона частот анализа флуктуации фазы уменьшитс  в п раз, где п - коэффициент делител  2 частоты. Сигналы с выходов фазовых детекторов 4 и 6 с соответствующими коэффициентами передачи поступают на сумматор 5, на выходе которого формируетс  сигнал, несущий информацию как с высокочастотных myNfOBbrx составл ющих флуктуации фазы &. (t) и аддитивного широкополосного шума /3(t), так и о низкочастотных составл ющих флуктуации фазы o(.(t) и расположенного вблизи сигнала аддитивного иума |3{t). Таким образом, введение в устройство дл  анализа флуктуации фазы . ограничител  позвол ет расширить диапазон анализа флуктуации фазы сигнала и учесть преобразование в ограничител х аддитивного широкополосного шума, присутствующего в реальных сигналах. Например, при частоте сигнала (l) uJ 50 мГц, ширине спектра флуктуации фазы АиЗ 150 мГц диапазон анализируемых флуктуации фазы в известном устройстве равен . 50 мГц. В то же врем  анализ флуктуации фазы в предлагаемом устройстве за счет транспортировани  спектра в ограничителе в диапазон до 50 мГц может быть осуществлен до 150 мГц. Кроме того, возможен анализ аддитивных высокочастотных шумовых и регул рных составл ющих. Например, при подача на вход ограничител  сигнала на частоте J 50 мГц и аддитивной помехи на частоте -„ 149 мГц сигнал на его выходе определ етс  выражением (4) при.этом около первой гармоники на частоте образуютс  составл ющие на частотах 49 и 51 мГц, которые, выдел ютс  на фазовом детекторе. Аналогично преобраз тотс  и шумовые аддитивные составл ющие входного сигнала, занимающие полосу частот занимающие л IT ОТ о до uJ , где I. - длительфронта импульсов, формируемых ность из исследуемого сигнала в ограничителе . Таким образом, верхн   гранична  частота анализа флуктуации фазы уве-1280552 ., 2,4,6, where the Neumann coefficient („e 2 when m 0); the amplitude of the interference at the input of the limiter; input signal amplitude From this expression it can be seen that all additive components of the studied signal P (t) fall into the frequency zone of cos jj due to their beating with the signal on the nonlinear characteristics of the limiter and the component fluctuations of the phase ot (t). Thus, at the output of phase detector 6, a signal is generated that carries information about the difference between the high-frequency components of the phase fluctuations oi. (T) and the additive noise p (t) transmitted through the limiter 7, and the low-frequency components of the phase fluctuations C3t. (T) and additive p (t) that passed through the selective filter I. The signal (2) from the output of the selective filter 1, passing through the frequency divider 2, is converted to the form U (t) U, .. (5 where n is the ratio of the fraction of the divider 2 frequency Moreover, the frequency of change of phase si (t) t -J --- NN nf, TVnn "PRPMTRPP / output divider t You remain equal to the frequency of the signal change t, (t) at the input of the frequency divider 2 (2), only the amplitude of the phase fluctuations changes. This is true as long as the signal at the output of the frequency divider 2 remains narrowband. the output of the splitter 2 frequency enters the second selective filter 3 with a pass band and the phase detector A to the second input of which receives a signal from the second selective filter 3 of the form U, (t) + y, (t) l, (6) where Y (t ) - low-frequency fluctuations of the phase of the signal under study, which passed through the second filter 3 with a band pass or. , At the output of the phase detector 4, a signal is formed that carries the 1st information from the fluctuations of the phase y (t) with respect to the even lower frequency process f (t). If the ratio of the center frequency of the filter 3 o / n to its bandwidth & OL is ensured as the same as for the selective filter 1, then the lower limit of the phase fluctuation analysis frequency band will decrease n times, where n is the splitter coefficient 2 frequencies . The signals from the outputs of the phase detectors 4 and 6 with the corresponding transmission coefficients are fed to an adder 5, the output of which generates a signal that carries information as from the high-frequency myNfOBbrx components of the phase & fluctuations. (t) and additive broadband noise / 3 (t), and low-frequency components of the phase fluctuations o (. (t) and located near the additive ium signal | 3 (t). Thus, an introduction to the device for the analysis of phase fluctuations. The limiter allows you to extend the range of analysis of the signal phase fluctuations and take into account the conversion in the limiters of additive broadband noise present in real signals. For example, at a signal frequency of (l) uJ 50 MHz, the phase width of the fluctuation of the aiZ phase is 150 mHz, the range of the analyzed phase fluctuations in the known device is. 50 MHz At the same time, the analysis of phase fluctuations in the proposed device by transporting the spectrum in the limiter up to 50 MHz can be carried out up to 150 MHz. In addition, it is possible to analyze additive high-frequency noise and regular components. For example, when a limiter is applied to the input at a frequency of J 50 MHz and additive interference at a frequency of 149 MHz, the signal at its output is determined by which are highlighted on the phase detector. Similarly, the transducers and noise additive components of the input signal occupy a frequency band occupying IT from O to uJ, where I. is the pulse front length, formed from the signal under study in the limiter. Thus, the upper bound frequency of the fluctuation analysis of the Uve-1280552 phase.

ЭоEo

о),about),

личена в - раз по сравнению сизве- отличающеес  тем, что,Lichnas times as compared to those described above, characterized in that

Claims (1)

стным устрбйством.с целью расширени  диапазона частот Формула изобретени  него введен ограничитель, вход котоQ5 рого соединен с входной клеммойwith the purpose of expanding the range of frequencies The invention formula introduced a limiter, the input of which is connected to the input terminal Устройство дл  анализа флуктуации устройства, а выход - с вторым входом фазы сигнала по авт.св. № 1114974, второго фазового детектора.A device for analyzing the fluctuations of the device, and the output - with the second input of the phase of the signal according to auth.St. No. 1114974, second phase detector. ; анализа флуктуации фазы (Сигнала, в ; phase fluctuation analysis (signal, in