ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК G01D7/10 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к индикаторным устройствам, и может использоваться для индикации быстро изменяющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации параметров сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией (ЛЧМ-МФМн).

Известны индикаторные устройства, наиболее близким к предлагаемому является индикаторное устройство, выбранное в качестве прототипа, которое, обеспечивает поиск и обнаружение в заданном частотном диапазоне Df сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией, визуальную оценку их основных параметров и подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам. Однако при панорамном приеме целесообразно не давить, а использовать дополнительные каналы. Это позволяет расширить диапазон частотного поиска сложных сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина.

Целью изобретения является расширения диапазона частотного поиска сложных сигналов ЛЧМ-МФМн без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены последовательно соединенные второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, первый фазовращатель на 90^о, первый сумматор, другой вход которого подключен к выходу первого усилителя промежуточной частоты, и первый ключ, выход которого соединен с первым входом первого блока анализа, второй фазовращатель на 90^о, включенный между вторым выходом гетеродина и одним входом второго смесителя, последовательно соединенные первый перемножитель, один вход которого подключен к другому входу второго смесителя и к выходу широкополосного усилителя, первый полосовой фильтр и первый амплитудный детектор, выход которого подключен к другому входу первого ключа, последовательно соединенные фазовращатель на 90^о, вход которого подключен к выходу второго усилителя промежуточной частоты, второй сумматор, второй перемножитель, другой вход которого подключен к выходу широкополосного усилителя, второй полосовой фильтр, второй амплитудный детектор и второй ключ, другой вход которого подключен к выходу второго сумматора, последовательно соединенные третий полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу первого перемножителя, третий амплитудный детектор и третий ключ, другой вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу второго перемножителя, четвертый амплитудный детектор и четвертый ключ, другой вход которого подключен к выходу второго сумматора, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом блока поиска, а также второй, третий и четвертый блоки анализа, выполненные аналогично первому блоку анализа, первые входы которых подключены к выходам соответственно второго, третьего и четвертого ключей, вторые входы - к второму выходу блока поиска, а выходы всех блоков анализа соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1. Структурная схема блока анализа изображена на фиг. 2. Структурная схема обнаружителя изображена на фиг. 3. Вид осциллограм показан на фиг. 4. Частотная и временная диаграммы, поясняющие работу устройства, представленны на фиг. 5, 6 и 7.

Индикаторное устройство содержит последовательно включенные приемную антенну 1, широкополосный усилитель 2, первый смеситель 3, второй вход которого через гетеродин 6 соединен с первым выходом блока 5 поиска, первый сумматор 11, второй вход которого через последовательно включенные первый фазовращатель 7 на + 90^о, второй смеситель 4, второй вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя 2, второй усилитель 9 промежуточной частоты и второй фазовращатель 10 на + 90^осоединен с вторым выходом гетеродина 6, второй выход которого соединен с выходом широкополосного усилителя 2, первый полосовой фильтр 13, первый амплитудный детектор 14, первый ключ 15, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 11, первый блок 16 анализа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 5 поиска, и элемент ИЛИ 32, выход которого подключен к блоку 5 поиска. К выходу второго усилителя 9 промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель 17 на - 90^о, второй сумматор 18, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя 8 промежуточной частоты, второй перемножитель 19, второй вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя 2, второй полосовой фильтр 20, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 18, и второй блок 23 анализа, второй вход которого соединен со вторым выходом блока 5 поиска, а выход подключен ко второму входу элемента ИЛИ 32. К выходу первого перемножителя 12 последовательно подключены третий полосовой фильтр 24, третий амплитудный детектор 25, третий ключ 26, второй вход которого соединен с выходом первого сумматора 11, и третий блок 27 анализа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 5 поиска, а выход подключен к третьему входу элемента ИЛИ 32. К выходу второго перемножителя 19 последовательно подключены четвертый полосовой фильтр 28, четвертый амплитудный детектор 29, четвертый ключ 30, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора 18, и четвертый блок 31 анализа, второй вход которого соединен с вторым выходом блока 5 поиска, а выход подключен к четвертому входу элемента ИЛИ 32.

Первый (второй, третий и четвертый) блок анализа 16 (23, 27 и 31) содержит последовательно подключенные к выходу первого (второго, третьего и четвертого) ключа обнаружитель 33, второй вход которого через первый элемент 34 задержки соединен с его выходом, пятый ключ 36, второй вход которого соединен с выходом ключа 15 (22, 26, 30) первый умножитель 37 частоты на восемь, пятый полосовой фильтр 38, первый делитель 39 частоты на восемь, шестой полосовой фильтр 40, второй элемент 41 управляемой задержки, третий перемножи- тель 42, второй вход которого соединен с выходом ключа 15 (22, 26, 30), седьмой полосовой фильтр 43, второй умножитель 44 частоты на восемь, восьмой полосовой фильтр 45, второй делитель 46 частоты на восемь, девятый полосовой фильтр 47, фазовый детектор 48, второй вход которого соединен с выходом генератора 52 опорного напряжения, фильтр 49 нижних частот и формирователь 50 управляющего сигнала, выход которого соединен с вторым входом второго элемента 41 управляемой задержки. К выходу обнаружителя 33 подключен вертикальный электрод первой ЭЛТ 35, горизонтальный электрод который соединен с вторым выходом блока 5 поиска. К выходу обнаружителя 33 последовательно подключены пятый ключ 51, второй выход которого соединен с выходом седьмого полосового фильтра 43, первый частотный детектор 53 и модулирующий электрод второй ЭЛТ 55, вертикальный электрод которого соединен с выходом генератора 52 опорного напряжения, а горизонтальный электрод через третий фазовращатель 54 на + 90^о соединен с выходом генератора 52 опорного напряжения. К выходу шестого полосового фильтра 40 последовательно подключены второй частотный детектор 56, первая дифференцирующая цепь 57, вторая дифференцирующая цепь 58, генератор 59 развертки и горизонтальный электрод третьей ЭЛТ 60, вертикальный электрод который соединен с выходом первой дифференцирующей цепи 57.

Обнаружитель 33 содержит последовательно подключенные к информационному входу 61 третий умножитель 63 частоты на восемь, второй измеритель 64 ширины спектра, блок 65 сравнения, второй вход которого через первый измеритель 62 ширины спектра соединен с информационным входом 61, и пороговый блок 66, второй вход которого соединен с входом 67 сброса.

Индикаторное устройство работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частоты D_f осуществляется с помощью блока 5 поиска, который периодически с периодом T_п по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 6. Одновременно блок 5 формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 35, которая используется как ось частот и соответствует полосе обзора заданного диапазона частот D_f. Ключи 15, 22, 26, 30, 36 и 51 в исходном состоянии всегда закрыты.

Частота настройки W_н и полоса пропускания ΔW_п усилителей 8 и 9 промежуточной частоты выбраны следующим образом:
W_н = W_пр; ΔW_п = 2W_пр.

Частота настройки W_н1 и полоса пропускания ΔW₁ полосовых фильтров 13 и 20 выбраны следующим образом:
W_н1 = W_г ; ΔW₁ = 2W_пр.

Частота настройки W_н2 полоса пропускания ΔW₂ полосовых фильтров 24 и 28 выбраны следующим образом:
W_н2 = 2W_г; ΔW₂ = 2W_пр.

Если сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией (ЛЧМ-МФМн) U_c(t)= U_c˙cos(W_ct+π γt²+ϕ_c);

0≅t≅τ_и , где U_c, W_c, ϕ_c, τ_и - амплитуда, начальная несущая частота, начальная фаза, длительность сигнала;
γ = - скорость изменения частоты внутри импульса;
Δ f_∂- девиация частоты;
ϕ_K(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг. 7 а), причем ϕ_K(t) = const при K τ_э < t < (K + 1) τ_э и может изменяться скачком при t = K τ_э , т. е. на границах между элементарными посылками (К = 1, 2, . . . , N - 1);
τ_э , N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью τ_и ( τ_и = N τ_э ); принимается по основному каналу на частоте W_c, то он с выхода приемной антенны 1 через широкополосный усилитель 2 поступает на первые входы смесителей 3, 4 и перемножителей 12 , 19. На второй вход первого смесителя 3 с первого выхода гетеродина 6, подается напряжение линейно изменяющейся частоты
U_г1(t)= U cos(W_гt+π γ₁t²+ϕ_г) ;
0≅t≅T_п , где U_г, W_г, ϕ_г, T_п - амплитуда, начальная частота, начальная фаза, период повторения напряжения гетеродина;
γ₁= - скорость изменения частоты гетеродина.

Указанное напряжение с второго выхода гетеродина 6 поступает на вход первого фазовращателя 7 на + 90^о, на выходе которого образуется напряжение U_г2(t)= U_г˙cos(W_гt+π γ₁t²+ϕ_г+90^о);
0≅t≅T_п
Это напряжение подается на второй вход второго смесителя 4. На выходах смесителей 3 и 4 образуется напряжение комбинационных частот (фиг. 6 а): W_c1= W_c+2 π˙γ t-W_г-2 π˙γ₁ t= W_пр-2 π(γ₁-γ), W_c2= W_г+2 π˙γ₂˙ t-W_c-2 π˙γ ˙t, где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал; второй индекс обозначает номер гармоники частоты гетеродина, участвующей в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала;
2W_г, γ₂ - вторая гармоника частоты гетеродина и скорость ее изменения ( γ₂ = = 2 ˙γ₁).

Однако в полосу пропускания ΔW_п усилителей 8 и 9 промежуточной частоты попадает только напряжение с частотой W_г1. U_пр1(t)= U_пр1˙cos(W_прt+π γ t²+ ϕ_K(t)-π γ₁ t +ϕ2п

Напряжение с выхода второго усилителя 9 и промежуточной частоты поступает на входы фазовращателя 10 на + 90^о и 17 на - 90^о, на выходах которых образуются напряжения:
U_пр3(t)= U_пр1˙cos(W_прt+π ˙γ t²+ϕ_K(t)-π γ₁ t²+ϕ_пр1-90^о+90^о)= = U_пр1˙cos(W_прt+π ˙γ t²+ϕ_K(t)--π γ₁ t²+ϕ_пр1), U_пр4(t)= U_пр1˙cos(W_прt+π γ t²+ϕ_K(t)-π γ₁ t²+ϕ_пр1-90^о-90^о)= = -U_пр1˙cos(W_прt+π γ t²+ϕ_K(t)-π γ₁ t²+ϕ_пр1),
Напряжения U_пр1(t) и U_пр3(t) поступают на два входа сумматора 11, на выходе которого образуется напряжение U_Σ1(t)= U_Σ1˙cos(W_прt+π˙γ t²+ϕ_K(t)-π γ₁ t²+ϕ_пр1), 0≅t≅τ_и, где U_Σ1 = 2U_пр1.

Напряжения U_пр1(t) и U_пр4(t), поступающие на два входа сумматора 18, на его выходе компенсируются. Напряжение U_Σ1 (t) с выхода сумматора 11 поступает на второй вход перемножителя 12, на выходе которого образуется напряжение
U₁(t)= U₁˙cos(W_г t+π γ₁ t²+ϕ_г)+U₁˙cos(2(W_c+W_г)t+2 π γ t²+ +2 ϕ_K(t)-π γ₁ t²+2 ϕ_c-ϕ_г)
0≅t≅τ_и, где U₁ = 1/2 ˙K₂ ˙U_c ˙U_Σ1;
К₂ - коэффициент передачи перемножителя.

Полосовым фильтром 13 выделяется напряжение
U₂(t)= U₁˙cos(W_г t+π γ₁ t²+ϕ_г),
0≅t≅τ_и, которое после детектирования в амплитудном детекторе 14 поступает на управляющий вход ключа 15, открывая его. При этом напряжение U_Σ1(t) с выхода сумматора 11 через открытый ключ 15 поступает на вход первого блока 16 анализа, а именно, на первые входы обнаружителя 33, ключа 36 и перемножителя 42. На выходе умножителя 63 частоты на восемь обнаружителя 33 образуется колебание U₃(t)= U_Σ1˙cos(8 W_пр t+8 π γ t²-8 π γ₁ t²+8 ϕ_пр1) , 0≅t≅τ_и, в котором фазовая манипуляция уже соответствует.
Ширина спектра Δf₈ воссьмой гармоники сигнала определяется длительностью τ_и и сигнала (Δf₈ = 1/τ_и), тогда как ширина спектра Δf_cпринимаемого сигнала определяется длительностью τ_э его элементарных посылок ( Δf_c = 1/ τ_э), т. е. ширина спектра восьмой гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала Δf_c/ Δf₈ = N.

Следовательно, при умножении частоты принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала на восемь его спектр "сворачивается" в N раз. Это обстоятельство и позвоялет обнаружить ЛЧМ-МФМн сигнал даже тогда, когда его мощность на входе устройства меньше мощности шумов помех.

Ширина спектра Δf_c входного сигнала измеряется с помощью измерителя 62, ширина спектра Δf₈ восьмой гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 64. Напряжение U и U₈, пропорциональные Δf_c и Δf₈соответственно, с выходов измерителей 62 и 64 поступают на два входа блока 65 сравнения. Так как U >> U₈, то на выходе блока 65 сравнения образуется положительный импульс, который поступает на вход порогового блока 66, где сравнивается с пороговым напряжением U_пор. Пороговое напряжение U_пор выбирается таким, чтобы этот уровень не превышал случайные помехи. Пороговое напряжение U_пор превышается только при обнаружении ЛЧМ-МФМн сигнала. При превышении порогового напряжения U_порв пороговом блоке 66 формируется постоянное напряжение, которое через элемент ИЛИ 32, поступает на управляющий вход блока 5 поиска, переводя его в режим остановки, на вход элемента 34 задержки, на управляющие входы ключей 36 и 51, открывая их, и на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 35. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона и поиск ЛЧТМ-МФМн сигналов прекращается на время визуального анализа основных параметров обнаруженного сигнала, которое определяется временем задержки τ_э элемента задержки 34. При этом на экране ЭЛТ 35 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет начальную несущую частоту W_cобнаруженного ЛЧМ-МФМн сигнала (фиг. 4 а).

При остановке блока 5 поиска на выходе сумматора 11 образуется напряжение (фиг. 7 б), U_Σ2(t)= U_Σ1 cos(W_пр t+π˙γ t²+ϕ_K(t)+ϕ_пр1), 0≅t≅τ_и, которое через котрытые ключи 15 и 36 поступает на вход умножителя 37 частоты на восемь. На выходе умножителя частоты на 8 образуется напряжение U₄(t)= U_Σ1˙cos(8 W_пр t+8 π γ t²+8 ϕ_пр1), 0≅t≅τ_и, которое выделяется полосовым фильтром 38 и поступает на вход делителя 39 частоты на восемь. На выходе последнего образуется напряжение (фиг. 7 в) U₅(t)= U₁ cos(W_пр t+π˙γ t²+ϕ_пр1), 0≅t≅τ_и, которое представляет собой ЛЧМ сигнал на промежуточной частоте и выделяется полосовым фильтром 40. Это напряжение поступает на информационный вход элемента 41 управляемой линии задержки, на выходе которого образуется напряжение U₆(t)= U₅(t-t)= U_Σ1 cos(W_пр(t-t)+π˙γ(t-τ)²+ϕ_пр1) , 0≅t≅t_и, Это напряжение поступает на второй вход перемножителя 42, на первый вход которого подается напряжение U_Σ2(t) (фиг. 7 б) с выхода ключа 15. На выходе перемножителя 42 образуется напряжение биений (фиг. 7 з) U_б1(t)= U_б˙cos(W_б t+ϕ_K(t)+ϕ_б), 0≅t≅t_и, где U_б = 1/2 ˙K₂ ˙U_Σ1²,
W_б= 2 π γ τ - частота биений,
ϕ_б= W_пр t-π γ t² - начальная фаза биений,
которое представляет собой ФМн сигнал на частоте биений. Причем частота биений W_б определяется скоростью изменения частоты γсигнала и величиной задержки τ.

Напряжение биений U_б1(t) (фиг. 7 з) выделяется полосовым фильтром 43 и поступает на вход умножителя 44 частоты на восемь, на выходе которого образуется гармоническое колебание
U_б2(t)= U_б˙cos(8 W_б t+8˙ϕ_б), 0≅t≅t_и, выделяемое полосовым фильтром 45 и поступающее на вход делителя 46 частоты на восемь, на выходе которого образуется напряжение (фиг. 7 и)
U_б3(t)= U_б˙cos(W_б t+ϕ_б), 0≅t≅t_и, Это напряжение представляет собой гармоническое колебание на частоте биений, которое выделяется полосовым фильтром 47 и поступает на первый вход фазового детектора 48, на второй вход которого подается напряжение с выхода генератора 52 опорного напряжения
U₀(t) = U₀˙cos(W₀t + ϕ₀), где U₀, W₀, ϕ₀ - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения генератора.

Если указанные напряжения отличаются друг от друга по частоте и фазе, то на выходе фазового детектора 48 образуется управляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения частоты биений W_б от частоты W₀генератора 52 опорного напряжения. Управляющее напряжение выделяется фильтром 49 нижних частот и с помощью формирователя 50 управляющего сигнала воздействует на управляющий вход элемента 41 управляемой задержки, изменяя величину задержки τ так, чтобы выполнялось равенство W_б = = 2 π γt = W₀.

Для визуальной оценки величины скачков фазы Δ ϕ и кратности m фазовой манипуляции принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала используется ЭЛТ 55, выполненная с круговой разверткой. При этом круговая развертка формируется с помощью генератора 52 опорного напряжения, частота W₀которого поддерживается равной частоте биений W_б(W₀ = W_б) c помощью системы фазовой автоподстройки частоты.

Напряжение U_б1(t) (фиг. 7 з) с выхода полосового фильтра 43 через открытый ключ 51 поступает на вход частотного детектора 53, на выходе которого формируется последовательность коротких разнополярных импульсов (фиг. 7 к), временное положение которых соответствует моментам скачкообразного изменения фазы сигнала (фиг. 7 з).

Напряжение U₀(t) с выхода генератора 52 опорного напряжения поступает непосредственно на вертикально-отклоняющие пластины, а через фазовращатель 54 на 90^о - на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 55, образуя на ее экране круговую развертку. Последовательность коротких разнополярных импульсов (фиг. 7 к) с выхода частотного детектора 53 поступает на модулирующий электрод 55, обеспечивая модуляцию ее электронного луча по яркости. При этом на экране ЭЛТ 55 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных по окружности (фиг. 4 б, в, г). Количество точек определяет кратность m фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы принимаемого сигнала. При неравенстве частоты (W_б = W₀) яркостные метки будут двигаться по окружности с разностной частотой и достоверность визуальной оценки кратности m фазовой манипуляции и величины скачков фазы принимаемого сигнала снижается. Для устранения этого используется система фазовой автоподстройки частоты.

Напряжение U₅(t) (фиг. 7 в) с выхода полосового фильтра 40 поступает одновременно на вход частотного детектора 56, на выходе которого образуется видеоимпульс (фиг. 7г ), форма которого соответствует закону линейной частотной модуляции. Указанный видеоимпульс с выхода частотного детектора 56 поступает на вход дифференцирующей цепи 57, выходной импульс (фиг. 7 д) которой подается на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 60 и на вход дифференцирущей цепи 58. На выходе диффе- ренцирующей цепи 58 образуются короткие разнополярные импульсы (фиг. 7 с). Причем положительным коротким импульсом запускается, а отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 59 развертки. Сформированное пилообразное напряжение (фиг. 7 ж) используется в качестве напряжения развертки и поступает на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 60. На экране ЭЛТ 60 образуется импульс (фиг. 7 д), длительность которого пропорциональна длительности τ_и принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала, амплитуда пропорциональна скорости изменения частоты γ внутри импульса, а площадь осциллограммы пропорциональна девиации частоты Δ f_∂(Δ f_∂= γ τ_и) принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала.

Для визуальной оценки основных параметров принимаемого сигнала на экран ЭЛТ 60 наносится координатная частотно-временная сетка.

Следовательно, блок 16 анализа обеспечивает визуальную оценку основных параметров сложного сигнала с комбиниро- ванной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией, принимаемого по основному каналу на частоте W_с.

Время задержки τ элемента 34 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры обнаруженного ЛЧМ-МФМн сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 35, 55 и 60. По истечению этого времени напряжение с выхода элемента 34 задержки поступает на вход 67 сброса обнаружителя 33 (порогового блока 66) и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом блок 5 поиска переводится в режим перестройки, а ключи 36 и 52 закрываются, т. е. переводятся в свои исходные состояния. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона D_f и поиск ЛЧМ-МФМн сигналов продолжается.

В случае обнаружения следующего ЛЧМ-МФМн сигнала работа устройства происходит аналогичным образом.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема сигналов по основному каналу на частоте W_c (фиг. 5).

Если сложный сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией (ЛЧМ-МФМн) принимается по зеркальному каналу на частоте W_з1 (фиг. 6б) U_з(t)= U_з˙cos(W_зt+π γ t²+ϕ_K(t)+ϕ_з), то в смесителях 3 и 4 он преобразуется в напряжения следующих частот:
W_з1= W_г+2π˙γ₁t-W_з-2π γt= W_пр+2π (γ₁-γ),
W_з2= 2 W_г+2π 2t-W_з-2π t.
Однако в полосу W пропускания усилителей 8 и 9 промежуто- попадают только напряжения с частотой W_з1. U_пр5(t)= U_пр2˙cos(W_пр t-π˙γ t²-ϕ_K(t)+π γ₁ t²+ϕ_пр2), U_пр6(t)= U_пр2˙cos(W_пр t-π˙γ t²-ϕ_K(t)+π γ₁ t²+ϕ_пр2+90^о),
0≅t≅τ_и, где U_пр2 = 1/2 ˙K ˙U_з ˙U₁,
W_пр = W_г - W_з - промежуточная частота,
ϕ_пр2= ϕ_г-ϕ_з.

Напряжение U_пр6(t) с выхода второго усилителя 9 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 10 на + 90^о и 17 на - 90^о на выходах которых образуются напряжения: U_пр7(t)= U_пр2˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₁ t²+ϕ_пр2+90^о+90^о)= = -U_пр2˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₁ t²+ϕ_пр2), U_пр8(t)= U_пр2˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₁ t²+ϕ_пр2+90^о-90^о)= = U_пр2˙cos(W -π γ t (t)+π γ₁ t²+ϕ_пр2),
Напряжения U_пр5(t) и U_пр7(t), поступающие на два входа сумматора 11, на его выходе компенсируются.

Напряжения U_пр5(t) U_пр8(t) поступают на два входа сумматора 18, на выходе которого образуется напряжение U_Σ3(t)= U_Σ2˙cos(W_прt-π˙γ t²-ϕ_K(t)+π γ₁ t²+ϕ_пр2), 0≅t≅τ_и, где U_Σ2 = 2U_пр2.

Напряжение U_Σ3 t с выхода сумматора 18 поступает на второй вход перемножителя 19, на первый вход которого подается принимаемый сигнал U₃(t). На выходе перемножителя 19 образуется напряжение U₄(t)= U₂˙cos(W_г t+π γ₁ t²+ϕ_г)+U₂˙cos(2(W_з-W_г)t-2 π γ t²- -2 ϕ_K(t)+π ˙γ₁ t²+2 ˙ϕ_з-ϕ_г) где U₂ = 1/2 ˙K₂ ˙U_з˙U_Σ2 .

Полосовым фильтром 20 выделяется напряжение
U₅(t)= U₂˙cos(W_г t+π γ₁ t²+ϕ_г) 0≅t≅τ_и, которое после детектирования в амплитудном детекторе 21 поступает на управляющий вход ключа 22, открывая его. При этом напряжение U_Σ3(t) с выхода сумматора 18 через открытый ключ 22 поступает на вход блока 23 анализа.

Следовательно, визуальную оценку основных параметров сложного ЛЧМ-МФМн сигнала, принимаемого по зеркальному каналу на частоте W₃, обеспечивает блок 23 анализа.

Если сложный ЛЧМ-МФМн сигнал принимается по первому комбинационному каналу на частоте W_K1 (фиг. 6 в) U_K1(t)= U_K1˙cos(W_K1 t+π γ₁ t²+ϕ_K(t)+ϕ_K1), 0≅t≅τ_и, то в смесителях 3 и 4 он преобразуется в напряжение следующих частот:
W₁₁= W_K1+2 π˙γ t-W_г-2 π γ₁ t, W₁₂= 2 W_г+2 π γ 2 t-W_K1-2 π γ t= = W_пр+2 π(γ₂-γ)t .
Однако в полосу пропускания ΔW_п усилителей 8 и 9 промежуточной частоты попадают только напряжения с частотой W₁₂ U_пр9(t)= U_пр3˙cos(W_прt+π γ t²+ϕ_K(t)-π γ₂ t²+ϕ_пр3) , U_пр10(t)= U_пр3˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₂ t²+ϕ_пр3+90^о),
0≅t≅τ_и, где U_пр3 = 1/2 ˙K₁ ˙U_K1 ˙U_г,
W_пр = 2 W_г , W_K1 - промежуточная частота,
ϕ_пр3= ϕ_г-ϕ_K1
Напряжение U_пр10(t) c выхода второго усилителя 9 промежуточной поступает на выходы фазовращателей 10 на + 90^о и 17 на - 90^о на выходах которых образуются напряжения: U_пр11(t)= U_пр3˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₂ t²+ϕ_пр3+90^о+90^о)= = -U_пр3˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₂ t²+ϕ_пр3), U_пр12(t)= U_пр3˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₂ t²+ϕ_пр3+90^о-90^о)= = U_пр3˙cos(W_прt-π γ t²-ϕ_K(t)+π γ₂ t²+ϕ_пр3),
0≅t≅τ_и,
Напряжения U_пр9(t) и U_пр11(t), поступающие на два входа сумматора 11, на его выходе компенсируются.

Напряжения U_пр9(t) и U_пр11(t) поступают на два входа сумматора 18, на выходе которого образуется напряжение U_Σ4(t)= U_Σ3˙cos(W_прt-π˙γ t²-ϕ_K(t)+π γ₂ t²+ϕ_пр3), 0≅t≅τ_и, где U_Σ3 = 2U_пр3.

Напряжение U_Σ4 (t) с выхода сумматора 18 поступает на второй вход перемножителя 19, на первый вход которого подается принимаемый сигнал U_K1(t). На выходе перемножителя 19 образуется напряжение U₆(t)= U₃˙cos(W_г t+π γ₂ t²+ϕ_г)+U₃˙cos(2(W_K1-W_г)t-2 π γ t²- -2 ϕ_K(t)+π γ₂ t+2 ϕ_K1-ϕ_г); 0≅t≅τ_и,
где U₃ = 1/2˙K₂ ˙U_K1 ˙U_Σ3.

Полосовым фильтром 28 выделяется напряжение
U₇(t)= U₃ cos(2 W_г t+π γ₂ t²+ϕ_г); 0≅t≅τ_и, которое после детектирования в амплитудной детекторе 29 поступает на управляющий вход ключа 30, открывая его. При этом напряжение U_Σ4(t) с выхода сумматора 18 через открытый ключ 30 поступает на вход блока 31 анализа.

Следовательно, визуальную оценку основных параметров сложного ЛЧМ-МФМн сигнала, принимаемого по первому комбинационному каналу на частоте W_K1, обеспечивает блок 31 анализа.

Если сложный сигнал ЛЧМ-МФМн сигнал принимается по второму комбинационному каналу на частоте W_K2 (фиг. 6 г)
U_K2(t)= U_K2˙cos(W_K2 t+π γ t²+ϕ_K(t)+ϕ_K2), 0≅t≅τ_и, то в смесителях 3 и 4 он преобразуется в напряжения следующих частот:
W₂₁= W_K2+2 π γ t-W_г-2 π γ₁ t , W₂₂= W_K2+2 π γ t-2 W_г-2 π γ₂ t= W_пр-2 π(γ₂-γ)t. Однако в полосу пропускания W_п усилителей 8 и 9 промежуточной частоты попадают только напряжения с частотой W₂₂ U_пр13(t)= U_пр4˙cos(W_прt+π γ t²+ϕ_K(t)-π γ₂ t²+ϕ_пр4) , U_пр14(t)= -U_пр4˙cos(W_прt+π γ t²+ϕ_K(t)-π γ₂ t²+ϕ_пр4-90^о),
0≅t≅τ_и, где U_пр4 = 1/2 ˙K₁ ˙U_K2 ˙U_г,
W_пр = W_K2 - 2W_г- промежуточная частота,
ϕ_пр4= ϕ_K2-ϕ_г
Напряжение U_пр14(t) с выхода второго усилителя 9 промежуточной частоты поступает на входы фазовращателей 10 на + 90^о и 17 на - 90^о, на выходах которых образуются напряжения: U_пр15(t)= U_пр4˙cos(W_прt+π γ t²+ϕ_K(t)-π γ₂ t²+ϕ_пр4) , U_пр14(t)= U_пр4˙cos(W_прt+π γ t²+ϕ_K(t)-π γ₂ t²+ϕ_пр4),
0≅t≅τ_и,
Напряжения U_пр13(t) и U_пр15(t) поступают на два входа сумматора 11, на выходе которого образуется напряжение U_Σ5(t)= U_Σ4˙cos(W_прt+πγ t²+ϕ_K(t)+π γ₂ t²+ϕ_пр4), 0≅t≅τ_и, где U_Σ4 = 2U_пр4.

Напряжения U_пр13(t) и U_пр16(t), поступающие на два входа сумматора 18, на его выходе компенсируются. Напряжение U_Σ5(t) с выхода сумматора 11 поступает на второй вход перемножителя 12, на выходе которого образуется напряжение
U₈(t)= U₄˙cos(2W_г t+π γ₂ t²+ϕ_г)+U₄˙cos(2W_c-W_г)t+2 π γ t²+ +2 ϕ_K(t)-π γ₂ t²+2 ϕ_K2-ϕ_г);
0≅t≅τ_и, где U₄ = 1/2 ˙K₂ ˙U_K2 ˙U_Σ5.
Полосовым фильтром 24 выделяется напряжение
U₉(t)= U₄ cos(2 W_г t+π γ₂ t²+ϕ_г) которое после детектирования в амплитудном детекторе 25 поступает на управляющий вход ключа 26, открывая его. При этом напряжение U_Σ5(t) с выхода сумматора 11 через открытый ключ 26 поступает на вход блока 27 анализа.

Следовательно, визуальную оценку основных параметров сложного ЛЧМ-МФМн сигнала, принимаемого по второму комбинационному каналу на частоте W_K2, обеспечивает блок 27 анализа.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает расширение диапазона частотного поиска сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина. Это достигается использованием зеркального, первого и второго комбинационных каналов приема. (56) Авторское свидетельство СССР N 1682787, кл. G 01 D 7/10, 1991.

Авторское свидетельство СССР
N 1682788, кл. G 01 D 7/10, 1991.

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к индикаторным устройствам, и может использоваться для индикации быстро изменяющихся процессов. Сущность изобретения: с целью расширения диапазона частотного поиска сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина устройство содержит приемную антенну 1, широкополосный усилитель 2, смесители 3, 4, блок поиска 5, гетеродин 6, фазовращатели 7, 10, 54 на +90, усилители 8, 9 промежуточной частоты, сумматоры 11, 18, перемножители 12, 19, 42, полосовые фильтры 13, 20, 24, 28, 38, 40, 43, 45, 47, амплитудные детекторы 14, 21, 25, 29, ключи 15, 22, 26, 30, 36, 51, блоки 16, 23, 27, 31, фазовращатель 17 на -90, элемент ИЛИ 32, обнаружитель 33, элементы 34, 41 выдержки, ЭЛТ 35, 55, 60, умножители 37, 44 частоты на восемь, делители 39, 46 частоты на восемь, фазовый детектор 48, фильтр 49 нижних частот, формриователь 50 управляющего сигнала, генератор 52 опорного напряжения, частотные детекторы 53, 56, дифференцирующие цепи 57, 58, генератор 59 развертки. 7 ил.

ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные приемную антенну, широкополосный усилитель, первый смеситель, другой вход которого через гетеродин подключен к первому выходу блока поиска, и первый усилитель промежуточной частоты, первый блок анализа, выполненный в виде последовательно соединенных первого ключа, первый вход которого является первым входом блока анализа, первого умножителя частоты на 8, первого полосового фильтра, первого делителя частоты на 8, второго полосового фильтра, второго элемента задержки, первого перемножителя, третьего полосового фильтра, второго умножителя частоты на 8, четвертого полосового фильтра, второго делителя частоты на 8, пятого полосового фильтра, фазового детектора, фильтра низких частот и формирователя управляющего сигнала, выход которого подключен к управляющему входу второго элемента задержки, обнаружителя, выход которого является выходом блока анализа и подключен к одному входу обнаружителя через первый элемент задержки, к второму входу первого ключа, к вертикально-отклоняющим пластинам первой электронно-лучевой трубки, горизонтально-отклоняющие пластины которой являются вторым входом блока анализа, и к одному входу второго ключа, другой вход которого соединен с выходом третьего полосового фильтра, а выход через первый частотный детектор - с модулирующим электродом второй электронно-лучевой трубки, вертикально-отклоняющие пластины которой подключены к выходу генератора опорного напряжения, к другому входу фазового детектора и через фазовращатель на 90 к горизонтально-отклоняющим пластинам второй электронно-лучевой трубки, другой вход обнаружителя подключен к первому входу первого ключа и к другому входу первого перемножителя, выход второго полосового фильтра соединен через второй частотный детектор, первую дифференцирующую цепь, выход которой подключен к вертикально-отклоняющим пластинам третьей электронно-лучевой трубки, вторую дифференцирующую цепь и генератор развертки с горизонтально-отклоняющими пластинами третьей электронно-лучевой трубки, при этом второй вход блока анализа подключен к второму выходу блока поиска, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона частотного поиска сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина, в устройство введены последовательно соединенные второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, первый фазовращатель на 90^o, первый сумматор, другой вход которого подключен к выходу первого усилителя промежуточной частоты, и первый ключ, выход которого соединен с первым входом первого блока анализа второй фазовращатель на 90^o, включенный между вторым выходом гетеродина и одним входом второго смесителя, последовательно соединенные первый перемножитель, один вход которого подсоединен к другому входу второго смесителя и к выходу широкополосного усилителя, первый полосовой фильтр и первый амплитудный детектор, выход которого подключен к другому входу первого ключа, последовательно соединенные фазовращатель на 90^o, вход которого подключен к выходу второго усилителя промежуточной частоты, второй сумматор, второй перемножитель, другой вход которого подключен к выходу широкополосного усилителя, второй полосовой фильтр, второй амплитудный детектор и второй ключ, другой вход которого подключен к выходу второго сумматора, последовательно соединенные третий полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу первого перемножителя, третий амплитудный детектор и третий ключ, другой вход которого подключен к выходу первого сумматора, последовательно соединенные четвертый полосовой фильтр, вход которого подключен к выходу второго перемножителя, четвертый амплитудный детектор и четвертый ключ, другой вход которого подключен к выходу второго сумматора, элемент ИЛИ, выход которого соединен с входом блока поиска, а также второй, третий и четвертый блоки анализа, выполненные аналогично первому блоку анализа, первые входы которых подключены к выходам соответственно второго, третьего и четвертого ключей, вторые входы - к второму блоку поиска, а выходы всех блоков анализа соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ.