ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1994 года по МПК G01D7/10 

Изобретение относится к индикаторным и регистрирующим приборам и может использоваться для индикации быстро изменяющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации пара- метров широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).

Наиболее близким к предлагаемому является индикаторное устройство, которое обеспечивает визуальный анализ параметров широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией, но имеет сравнительно низкую точность индикации и не позволяет осуществлять пеленгацию источ- ника их излучения .

Целью изобретения является повышение точности индикации с возможностью точной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией.

Достигается это тем, что в устройство введены последовательно соединенные вторая антенна, второй широкополосный усилитель, модулятор, первый фазовый детектор, ключ и вертикально-отклоняющие пластины второй ЭЛТ, последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к другому входу ключа, третья дифференцирующая цепь, второй генератор развертки и горизонтально-отклоняющие пластины второй ЭЛТ, элемент задержки, включенный между выходом генератора прямоугольных импульсов и другим входом модулятора, последовательно соединенные фазовращатель на 90^о, вход которого подключен к выходу первого широкополосного усилителя, а выход - к другому входу первого фазового детектора, второй фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу широкополосного усилителя, и индикатор.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вид возможных осциллограмм; на фиг. 3 - принцип пеленгации источника излучения ЛЧМ сигналов фазовым методом в одной плоскости; на фиг. 4, 5 и 6 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Индикаторное устройство содержит первую антенну 1, первый широкополосный усилитель 2, частотный детектор 3, первую дифференцирующую цепь 4, вторую дифференцирующую цепь 5, первый генератор 6 развертки, первую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), вторую антенну 8, второй широкополосный усилитель 9, фазовращатель 10 на 90^о, первый фазовый детектор 11, индикатор 12, генератор 13 прямоугольных импульсов, линию 14 задержки, модулятор 15, второй фазовый детектор 16, ключ 17, третью дифференцирующую цепь 18, второй генератор 19 развертки и вторую ЭЛТ 20. Причем к выходу первой антенны 1 последовательно подключены широкополосный усилитель 2, частотный детектор 3, дифференцирующая цепь 4, дифференцирующая цепь 5, генератор 6 развертки и горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 7, вертикально-отклоняющие пластины которой соединены с выходом дифференцирующей цепи 4. К выходу антенны 8 последовательно подключены широкополосный усилитель 9, фазовый детектор 11, второй вход которого через фазовращатель 10 на 90^о соединен с выходом широкополосного усилителя 2, и индикатор 12. К выходу генератора 13 прямоугольных импульсов последовательно подключены линия 14 задержки, модулятор 15, второй вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя 9, фазовый детектор 16, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя 10 на 90^о, ключ 17, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 прямоугольных импульсов, и вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 20, горизонтально отклоняющие пластины которой через последовательно включенные дифференцирующую цепь 18 и генератор 19 развертки соединены с выходом генератора 13 прямоугольных импульсов.

Пеленгация источника излучения широкополосных ЛЧМ сигналов осуществляется фазовым методом, которому свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла.

Действительно, согласно формуле
Δϕ= 2sinα , где d - расстояние между антеннами (измерительная база);
λ- длина волны;
α- угол прихода радиоволн; устройство тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы d/λ. Однако с ростом d/λ уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаз превосходит значение 2π , т. е. наступает неоднозначность отсчета.

Способ устранения неоднозначности пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигналов, реализуемый в предлагаемом устройстве, основан на использовании фазовой манипуляции одного из ЛЧМ-сигналов и дополнительной амплитудной манипуляцией выходного напряжения второго фазового детектора. В результате этого образуется импульсное напряжение, по характеру которого визуально можно определить квадрант, в котором находится измеряемая разность фаз между двумя принимаемыми ЛЧМ-сигналами.

Индикаторное устройство работает следующим образом.

Принимаемый ЛЧМ-сигнал
U₁(t)= V_c˙cos(2 π f_c t+π γ t²+ϕ₁), 0≅t≅τ_и ,
U₂(t)= V_c˙cos(2 π f_c t+π γ t²+ϕ₂), где V_c, f_c, ϕ₁, ϕ₂, τ_и- амплитуда, начальная частота, начальные фазы и длительность сигналов; с выходов антенн 1 и 8 поступают на входы широкополосных усилителей 2 и 9. Напряжение U₁(t) (фиг. 4а) с выхода широкополосного усилителя 2 поступает на входы частотного детектора 3 и фазовращателя 10 на 90^о. На выходе частотного детектора 3 образуется видеоимпульс V₃ (фиг. 4б), форма которого соответствует закону линейной частотной модуляции. Указанный видеоимпульс с выхода частотного детектора 3 поступает на вход дифференцирующей цепи 4, выходной импульс V₄ (фин. 4б) которой подается на вертикальный электрод ЭЛТ 7 на вход дифференцирующей цепи 5. На выходе последней образуются короткие разнополярные импульсы (фиг. 4г). При этом положительным коротким импульсом запуска- ется, а отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 6 развертки. Сформированное пилообразное напряжение V₆ (фиг. 4д) используется в качестве напряжения развертки и поступает на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 7. На экране ЭЛТ 7 образуется импульс (фиг. 4в), длительность которого пропорциональна длительности τ_ипринимаемого ЛЧМ-сигнала, амплитуда пропорциональна скорости изменения частоты γвнутри импульса, а площадь осциллограмм пропорциональна девиации частоты Δ f_д(Δ f_д= γ˙τ_и)принимаемого ЛЧМ-сигнала (фиг. 2а).

Для визуальной оценки основных параметров принимаемого ЛЧМ-сигнала на экран ЭЛТ 7 наносится координатная частотно-временная сетка.

Напряжение U₁(t) с выхода широкополосного усилителя 2 поступает на вход фазовращателя 10 на 90^о, на выходе которого образуется напряжение U₃(t)= V_c˙cos(2 π f_c t+π γ t²+ϕ₁+90^о)= = V_c˙cos(2 π f_c t+π γ t²+ϕ₁), 0≅t≅τ_и . Это напряжение поступает на первый вход фазового детектора 11, на второй вход которого подается напряжение U₂(t) с выхода широкополосного усилителя 9. На выходе фазового детектора 11 образуется низкочастотное напряжение
Uн(α) = V_н ˙sin Δ ϕ , где V_н = 1/2K₁ ˙V_c²;
К₁ - коэффициент передачи фазового детектора;
Δϕ= ϕ₁-ϕ₂= 2sinα- разность фаз, определяющая направление на источник излучения ЛЧМ-сигналов; которое регистрируется индикатором 12.

Прямоугольные импульсы (фиг. 5а) длительность τ_о и периодом следования Т_о с выхода генератора 13 поступают на вход линии 14 задержки, на выходе которой образуются прямоугольные импульсы (фиг. 5б) ((τ_з= )). Эти импульсы поступают на первый вход модулятора 15, на второй вход которого подается напряжение U₂(t) с выхода широкополосного усилителя 9. Модулятор 15 работает таким образом, что при поступлении модулирующего импульса дискретно изменяется на некоторое значение (3-5^о) относительный фазовый сдвиг напряжения U₂(t). В результате этого по тому же закону изменяется разность фаз между напряжениями U₂(t) и U₃(t), поступающими на два входа фазового детектора 16. Это приводит к тому, что начиная с некоторого момента времени t₁, соответствующего времени задержки τ_злинии 14 задержки ( (t₁= τ_з= )), происходит дискретное изменение амплитуды выходного напряжения фазового детектора 16 (фиг. 5в).

Следовательно, в результате относительной фазовой манипуляции постоянное напряжение на выходе фазового детектора 16 оказывается промодулированным по амплитуде. Ключ 17 предназначен для импульсной манипуляции выходного напряжения фазового детектора 16. В исходном состоянии ключ 17 закрыт и открывается импульсами с выхода генератора 13. Это позволяет преобразовать выходное напряжение фазового детектора 16 в импульсное напряжение (фиг. 5г), по характеру которого можно определить квадрант, в котором находится измеряемая разность фаз Δ ϕ.

С этой целью импульсы (фиг. 5а) с выхода генератора 13 поступают на вход дифференцирующей цепи 18, которой они преобразуются в последовательность коротких импульсов разной полярности. Причем каждым положительным коротким импульсом запускается, а каждым отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 19 развертки, на выходе которого образуются импульсы пилообразной формы (фиг. 5е). Эти импульсы используются для формирования горизонтальной развертки ЭЛТ 20, на вертикальный электрод которой с выхода ключа 17 поступает импульсное напряжение (фиг. 5г). На экране ЭЛТ 20 образуется изображение (фиг. 6б), по характеру которого визуально можно определить квадрант, в котором находится измеряемая разность фаз Δ ϕ между принимаемыми сигналами.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности и устранение неоднозначности отсчета угловой координаты источника излучения широкополосных ЛЧМ-сигналов. Причем повышение точности пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигналов достигается увеличением измерительной базы d. Возникающая при этом неоднозначность отсчета угловой координаты устраняется путем относительной фазовой манипуляции одного из ЛЧМ-сигналов и дополнительной амплитудной манипуляции выходного напряжения фазового детектора 16. В результате этого обpазуется импульсное напpяжение, по хаpактеpу котоpого визуально опpеделяется квадpант, в котоpом находится измеpяемая pазность фаз между двумя пpинимаемыми ЛЧМ-сигналами. Тем самым функциональные возможности устpойства pасшиpены.

Изобретение относится к индикаторным и регистрирующим приборам и может использоваться для индикации быстро меняющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации параметров широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Цель изобретения - повышение точности индикации с возможностью точной пеленгации источника излучения сигналов с ЛЧМ. Индикаторное устройство содержит 2 антенны (1,8), 2 широкополосных усилителя (2,9), 1 частотный детектор (3), 3 дифференцирующие цепи (4,18,5), 2 генератора (6,19) развертки, 2 электронно-лучевые трубки (7,20), 1 фазовращатель (10) на 90, 2 фазовых детектора (11,16), 1 индикатор (12), 1 генератор (13) прямоугольных импульсов, 1 линию (14) задержки, 1 модулятор (15), 1 ключ (17). 1-2-3-4-5-6-7, 4-7, 2-10-11-12, 10-16, 8-9-15-16-17-20, 9-11, 13-14-15, 13-18-19-20. 6 ил.

ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные первую антенну, первый широкополосный усилитель, частотный детектор, первую дифференцирующую цепь, выход которой подключен к вертикально-отклоняющим пластинам первой электронно-лучевой трубки, вторую дифференцирующую цепь, первый генератор развертки и горизонтально-отклоняющие пластины первой электронно-лучевой трубки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности индикации с возможностью точной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией, в него введены последовательно соединенные вторая антенна, второй широкополосный усилитель, модулятор, первый фазовый детектор, ключ и вертикально-отклоняющие пластины второй электронно-лучевой трубки, последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к другому входу ключа, третья диференцирующая цепь, второй генератор развертки и горизонтально-отклоняющие пластины второй электронно-лучевой трубки, элемент задержки, включенный между выходом генератора прямоугольных импульсов и другим входом модулятора, последовательно соединенные фазовращатель на 90^o, вход которого подключен к выходу первого широкополосного усилителя, а выход - к другому входу первого фазового детектора, второй фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу второго широкополосного усилителя, и индикатор.