JPH0549122B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0549122B2 JPH0549122B2 JP61258125A JP25812586A JPH0549122B2 JP H0549122 B2 JPH0549122 B2 JP H0549122B2 JP 61258125 A JP61258125 A JP 61258125A JP 25812586 A JP25812586 A JP 25812586A JP H0549122 B2 JPH0549122 B2 JP H0549122B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- signal
- phase difference
- signals
- trigonometric function
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measuring Phase Differences (AREA)
- Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は一般計測機器、レーダーなどにおける
同一周波数の複数個の入力される正弦波または余
弦波の信号（この発明においては三角関数信号と
いう）の位相差を検出する信号位相差検出装置に
関する。
同一周波数の複数個の入力される正弦波または余
弦波の信号（この発明においては三角関数信号と
いう）の位相差を検出する信号位相差検出装置に
関する。
一般計測機器における信号位相測定、あるいは
位相差を検出する方向探知機またはレーダーなど
でアンテナ素子に受信した信号の位相変化または
信号間の位相差検出など、位相値または位相差を
測定する場合、種々の方法が周知である。アナロ
グ的方法としては、２信号の乗積から求めたり、
あるいはデイジタル的方法として、一定のしきい
値で方形波に変換し、位相比較器で方形波の位相
差を検出するなどしている。
位相差を検出する方向探知機またはレーダーなど
でアンテナ素子に受信した信号の位相変化または
信号間の位相差検出など、位相値または位相差を
測定する場合、種々の方法が周知である。アナロ
グ的方法としては、２信号の乗積から求めたり、
あるいはデイジタル的方法として、一定のしきい
値で方形波に変換し、位相比較器で方形波の位相
差を検出するなどしている。
上記の位相差測定方法は、瞬時的に位相差を検
出するものでなく、信号の数波について平均して
位相差を検出するものである。このため、このよ
うな位相差測定方法を違法電波の方向探知などに
応用する場合、極く短い期間だけ間歇的に発射さ
れるような違法電波については位相差の測定がで
きなくなるという問題がある。また２信号の位相
差を直接に測定する位相比較器はその位相差が±
180°をこえると、進み遅れの判別が必要で、その
判別回路を付加する必要がある。
出するものでなく、信号の数波について平均して
位相差を検出するものである。このため、このよ
うな位相差測定方法を違法電波の方向探知などに
応用する場合、極く短い期間だけ間歇的に発射さ
れるような違法電波については位相差の測定がで
きなくなるという問題がある。また２信号の位相
差を直接に測定する位相比較器はその位相差が±
180°をこえると、進み遅れの判別が必要で、その
判別回路を付加する必要がある。
本発明の目的は、上記問題点を除去して、瞬時
的な位相差を検出することのできる信号位相差検
出装置を提供することにある。本発明の対象とす
る三角関数信号は、数学的に規定された特性を有
するので、その特性を利用して簡単な位相差検出
方法を得ようとするものである。
的な位相差を検出することのできる信号位相差検
出装置を提供することにある。本発明の対象とす
る三角関数信号は、数学的に規定された特性を有
するので、その特性を利用して簡単な位相差検出
方法を得ようとするものである。
本発明の信号位相差検出装置は、複数個の同一
周波数の入力三角関数信号をそれぞれπ／２だけ
遅延する手段と、前記入力三角関数信号およびそ
の遅延信号を、少なくとも１つの特定時点で同時
にサンプリングする手段と、前記サンプリング値
をＡ／Ｄ変換する手段と、各入力三角関数信号に
つき前記特定時点のサンプリング値と、その遅延
信号のサンプリング値との比から、位相角を演算
する手段と、算出された位相角から各入力三角関
数信号の位相差を検出する手段とを有するもので
ある。
周波数の入力三角関数信号をそれぞれπ／２だけ
遅延する手段と、前記入力三角関数信号およびそ
の遅延信号を、少なくとも１つの特定時点で同時
にサンプリングする手段と、前記サンプリング値
をＡ／Ｄ変換する手段と、各入力三角関数信号に
つき前記特定時点のサンプリング値と、その遅延
信号のサンプリング値との比から、位相角を演算
する手段と、算出された位相角から各入力三角関
数信号の位相差を検出する手段とを有するもので
ある。
三角関数信号は、±π／２の位相差により正弦
波信号と余弦波信号とが相互に変換する。そこ
で、第２図に示すように、入力が正弦波信号Ｓ(t)
＝Esin（wt＋α）として、この信号とこの信号を
π／２遅延回路３で遅延した信号とをサンプル・
ホールド回路１，２で特定のtN時点でサンプリン
グパルス１００によりサンプリングすると、前者
からＳ（tN）＝Esin（wtN＋α）、後者からＣ（tN）＝
Esin（wtN＋α＋π／２）＝Ecos（wtN＋α）の値が
得られる。したがつて、tN時点における入力三角
関数信号の位相角θ（tN）（＝wtN＋α）は次式で
与えられる。
波信号と余弦波信号とが相互に変換する。そこ
で、第２図に示すように、入力が正弦波信号Ｓ(t)
＝Esin（wt＋α）として、この信号とこの信号を
π／２遅延回路３で遅延した信号とをサンプル・
ホールド回路１，２で特定のtN時点でサンプリン
グパルス１００によりサンプリングすると、前者
からＳ（tN）＝Esin（wtN＋α）、後者からＣ（tN）＝
Esin（wtN＋α＋π／２）＝Ecos（wtN＋α）の値が
得られる。したがつて、tN時点における入力三角
関数信号の位相角θ（tN）（＝wtN＋α）は次式で
与えられる。
θ（tN）＝tan-1〔Ｓ（tN）／Ｃ（tN）〕
Ｓ（tN）／Ｃ（tN）の極性が正であれば、θ（tN）
は極座標系内の第１象限内と第３象限内のそれぞ
れに一つずつ定まり、Ｓ（tN）／Ｃ（tN）の極性が
負であればθ（tN）は第２象限内と第４象限内の
それぞれに一つずつ定まる。θ（tN）がいずれの
象限内に存在するかは、Ｓ（tN）とＣ（tN）の個々
の極性の組合せから決定できる。
は極座標系内の第１象限内と第３象限内のそれぞ
れに一つずつ定まり、Ｓ（tN）／Ｃ（tN）の極性が
負であればθ（tN）は第２象限内と第４象限内の
それぞれに一つずつ定まる。θ（tN）がいずれの
象限内に存在するかは、Ｓ（tN）とＣ（tN）の個々
の極性の組合せから決定できる。
すなわち、Ｓ（tN）とＣ（tN）の極性がいずれも
正であれば、θ（tN）は第１象限内に存在するこ
とになり、Ｓ（tN）とＣ（tN）の極性がいずれも負
であれば、θ（tN）は第３象限内に存在すること
になる。また、Ｓ（tN）の極性が正でＣ（tN）の極
性が負であれば、θ（tN）は第２象限内に存在す
ることになり、Ｓ（tN）の極性が負でＣ（tN）の極
性が正であれば、θ（tN）は第４象限内に存在す
ることになる。
正であれば、θ（tN）は第１象限内に存在するこ
とになり、Ｓ（tN）とＣ（tN）の極性がいずれも負
であれば、θ（tN）は第３象限内に存在すること
になる。また、Ｓ（tN）の極性が正でＣ（tN）の極
性が負であれば、θ（tN）は第２象限内に存在す
ることになり、Ｓ（tN）の極性が負でＣ（tN）の極
性が正であれば、θ（tN）は第４象限内に存在す
ることになる。
このように１つの正弦波信号の瞬時の位相角が
求まるので、２つの正弦波信号S1(t)＝E1sin（wt
＋α1）、S2(t)＝E2sin（wt＋α2）の位相差（α1−
α2）は、この２つの正弦波信号につき、同時点に
おける瞬時の位相角θ1（tN）およびθ2（tN）を求め、
その差をとることで求めることができる。この方
法ではtN時点の信号測定値から（α1−α2）を求め
ているが、（α1−α2）自体は時点に関係なく、波
形の位相差である。
求まるので、２つの正弦波信号S1(t)＝E1sin（wt
＋α1）、S2(t)＝E2sin（wt＋α2）の位相差（α1−
α2）は、この２つの正弦波信号につき、同時点に
おける瞬時の位相角θ1（tN）およびθ2（tN）を求め、
その差をとることで求めることができる。この方
法ではtN時点の信号測定値から（α1−α2）を求め
ているが、（α1−α2）自体は時点に関係なく、波
形の位相差である。
以下、本発明の一実施例につき、図面を参照し
て説明する。第１図は実施例として、２信号間の
位相差検出装置の回路ブロツク図である。２信号
のうち、E1sin（wt＋α1）で表わされる信号S1(t)
１０２が直接にサンプル・ホールド回路１０に入
力するとともに、π／２遅延回路１４を経た信号
１０２′がサンプル・ホールド回路１１に入力す
る。同様に、２信号のうちE2sin（wt＋α2）ので
表わされる信号S2(t)１０３が、直接にサンプル・
ホールド回路１２に、およびπ／２遅延回路１５
を経た信号１０３′がサンプル・ホールド回路１
３に入力する。上記信号１０２′，１０３′はそれ
ぞれ−E1cos（wt＋α1）、−E2cos（wt＋α2）であ
る。
て説明する。第１図は実施例として、２信号間の
位相差検出装置の回路ブロツク図である。２信号
のうち、E1sin（wt＋α1）で表わされる信号S1(t)
１０２が直接にサンプル・ホールド回路１０に入
力するとともに、π／２遅延回路１４を経た信号
１０２′がサンプル・ホールド回路１１に入力す
る。同様に、２信号のうちE2sin（wt＋α2）ので
表わされる信号S2(t)１０３が、直接にサンプル・
ホールド回路１２に、およびπ／２遅延回路１５
を経た信号１０３′がサンプル・ホールド回路１
３に入力する。上記信号１０２′，１０３′はそれ
ぞれ−E1cos（wt＋α1）、−E2cos（wt＋α2）であ
る。
上記サンプル・ホールド回路１０〜１３は、サ
ンプリングパルス１０１により同時的にtN時点で
サンプリングする。Ａ／Ｄ変換器１６〜１９は、
各サンプル・ホールド回路１０〜１３の出力１０
ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａをそれぞれＡ／Ｄ変
換器１６〜１９によりデイジタル値に変換する。
Ａ／Ｄ変換器は、極性つきのＡ／Ｄ変換器または
オフセツトバイナリＡ／Ｄ変換器を用い、正負の
符号を保持しておく。後記の演算処理器２０は、
上記の極性つきのＡ／Ｄ変換器のときは極性によ
り、オフセツトバイナリＡ／Ｄ変換器のときは符
号ビツトの符号判断により象限決定をする。
ンプリングパルス１０１により同時的にtN時点で
サンプリングする。Ａ／Ｄ変換器１６〜１９は、
各サンプル・ホールド回路１０〜１３の出力１０
ａ，１１ａ，１２ａ，１３ａをそれぞれＡ／Ｄ変
換器１６〜１９によりデイジタル値に変換する。
Ａ／Ｄ変換器は、極性つきのＡ／Ｄ変換器または
オフセツトバイナリＡ／Ｄ変換器を用い、正負の
符号を保持しておく。後記の演算処理器２０は、
上記の極性つきのＡ／Ｄ変換器のときは極性によ
り、オフセツトバイナリＡ／Ｄ変換器のときは符
号ビツトの符号判断により象限決定をする。
Ａ／Ｄ変換器１６〜１９の出力は、それぞれS1
（tN）、C1（tN）、S2（tN）、C2（tN）となる。演算処
理
器２０は、上記信号を入力し、S1（tN）、C1（tN）
から入力信号S1(t)のtN時点における位相角θ1（tN）
およびS2（tN）、C2（tN）から入力信号S2(t)のtN時
点における位相角θ2（tN）を演算し、さらに〔θ1
（tN）−θ2（tN）〕を演算し信号S2(t)、S1(t)の位相
差
（α1−α2）を検出することができる。
（tN）、C1（tN）、S2（tN）、C2（tN）となる。演算処
理
器２０は、上記信号を入力し、S1（tN）、C1（tN）
から入力信号S1(t)のtN時点における位相角θ1（tN）
およびS2（tN）、C2（tN）から入力信号S2(t)のtN時
点における位相角θ2（tN）を演算し、さらに〔θ1
（tN）−θ2（tN）〕を演算し信号S2(t)、S1(t)の位相
差
（α1−α2）を検出することができる。
以上の説明は、２信号の位相差を求める場合で
あるが、２信号以上の場合も、１信号を規準とし
て各信号の位相差を求めれば、全信号の位相関係
を求めることができる。
あるが、２信号以上の場合も、１信号を規準とし
て各信号の位相差を求めれば、全信号の位相関係
を求めることができる。
変形実施例
(1) 第１図に示す実施例では、２信号間の位相差
測定のために４個のＡ／Ｄ変換器を備えるよう
にしている。サンプリングは一周期中の１回だ
けサンプリングして、周期ごとに位相差を測定
する場合が実用上多い。この場合、周波数が非
常に高い場合を除き、最近はＡ／Ｄ変換器の変
換レートが高くなつているので、Ａ／Ｄ変換器
を１個のみにして時分割動作とすることもでき
る。
測定のために４個のＡ／Ｄ変換器を備えるよう
にしている。サンプリングは一周期中の１回だ
けサンプリングして、周期ごとに位相差を測定
する場合が実用上多い。この場合、周波数が非
常に高い場合を除き、最近はＡ／Ｄ変換器の変
換レートが高くなつているので、Ａ／Ｄ変換器
を１個のみにして時分割動作とすることもでき
る。
(2) 次に、実施例においては、信号間の位相差測
定について説明したが、特別の場合は１信号に
ついてもS1（tN）、C1（tN）から時点tNの位相角
を求めることができる。この場合サンプリング
時点tNが規準になつて、位相を決定できる。
定について説明したが、特別の場合は１信号に
ついてもS1（tN）、C1（tN）から時点tNの位相角
を求めることができる。この場合サンプリング
時点tNが規準になつて、位相を決定できる。
なお、π／２遅延回路は、周知のとおり、低周
波の場合は演算増幅器により、高周波の場合は、
格子型移相回路または遅延ケーブル等で実現でき
る。
波の場合は演算増幅器により、高周波の場合は、
格子型移相回路または遅延ケーブル等で実現でき
る。
以上、詳しく説明したように、本発明において
は、複数個の三角関数の特定の同一時点の位相角
を演算し、各三角関数の位相角の差を求めること
によつて波形としての瞬時的な位相差を求めるも
のであるから、極く短い出現期間の電波について
も方向探知が可能になる。三角関数の位相角は、
2πの周期の間の任意の点で求めることができる
ので２信号間の位相差も確定的に得られ、従来方
法のように２信号の位相差を位相比較器で求める
場合の±πの不確定性がない。したがつてその
分、回路構成が簡単である。
は、複数個の三角関数の特定の同一時点の位相角
を演算し、各三角関数の位相角の差を求めること
によつて波形としての瞬時的な位相差を求めるも
のであるから、極く短い出現期間の電波について
も方向探知が可能になる。三角関数の位相角は、
2πの周期の間の任意の点で求めることができる
ので２信号間の位相差も確定的に得られ、従来方
法のように２信号の位相差を位相比較器で求める
場合の±πの不確定性がない。したがつてその
分、回路構成が簡単である。
第１図は本発明の一実施例の回路ブロツク図、
第２図は位相角測定の原理を説明する図である。 １０〜１３……サンプル・ホールド回路、１
４，１５……π／２遅延回路、１６〜１９……
Ａ／Ｄ変換器、２０……演算処理器、１０１……
サンプリングパルス、１０２，１０３……入力信
号。
第２図は位相角測定の原理を説明する図である。 １０〜１３……サンプル・ホールド回路、１
４，１５……π／２遅延回路、１６〜１９……
Ａ／Ｄ変換器、２０……演算処理器、１０１……
サンプリングパルス、１０２，１０３……入力信
号。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 複数の同一周波数の入力三角関数信号のそれ
ぞれについて位相をπ／２だけずらす位移手段
と、 前記入力三角関数信号のそれぞれについて前記
移相前後の波形を同時にセンプル・ホールドする
サンプル・ホールド手段と、 前記入力三角関数信号のそれぞれについて前記
サンプル・ホールドされた信号をデイジタル信号
に変換するＡ／Ｄ変換手段と、 前記入力三角関数信号のそれぞれについて前記
デイジタル信号の極性及び相互の振幅の比から位
相角を演算し、この位相角の差から前記入力三角
関数信号どうしの位相差を演算する演算手段とを
備えたことを特徴とする信号位相差検出装置。 ２ 前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記各入力三角関数
信号について時間をずらしながら共通使用される
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の信
号位相差検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25812586A JPS63114306A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 信号位相差検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25812586A JPS63114306A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 信号位相差検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63114306A JPS63114306A (ja) | 1988-05-19 |
| JPH0549122B2 true JPH0549122B2 (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=17315854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25812586A Granted JPS63114306A (ja) | 1986-10-31 | 1986-10-31 | 信号位相差検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63114306A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2897795B2 (ja) * | 1991-10-31 | 1999-05-31 | 日本電気株式会社 | サンプルホールド型位相比較回路 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58201081A (ja) * | 1982-05-20 | 1983-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | レ−ダ受信機の自動位相平衡方式 |
-
1986
- 1986-10-31 JP JP25812586A patent/JPS63114306A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63114306A (ja) | 1988-05-19 |
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