УЧЕБНЫЙ ПРИБОР ПО РАДИОТЕХНИКЕ Российский патент 2008 года по МПК G09B23/18 

Предлагаемый прибор относится к учебным приборам и тренажерам по радиотехнике и позволяет наглядно демонстрировать режимы последовательного поиска импульсных сигналов по частоте, принципы построения устройства исключения повторного измерения и регистрации несущей частоты непрерывных сигналов.

Известны устройства, используемые в качестве учебных приборов (авт. свид. СССР №1.495.720,1.770.974; патенты РФ №2.003.181, 2.051.425, 2.260.193 и другие).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Учебный прибор по радиотехнике» (патент РФ №2.003.181, G09B 23/18, 1992), который и выбран в качестве прототипа.

Указанные устройство позволяет имитировать входные сигналы РЛС с различающимися временными параметрами, демонстрировать процессы поиска сигналов по частоте панорамным приемником и исследовать режимы последовательного поиска сигналов.

Основу известного устройства составляет панорамный приемник, для которого характерно наличие избыточной информации о несущей частоте входного сигнала. Это обусловлено тем, что любой непрерывный сигнал попадает в полосу пропускания Δf_п панорамного приемника в каждом цикле его перестройки. Поэтому избыточность получаемой информации определяется количеством циклов перестройки гетеродина.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей прибора путем наглядной демонстрации процесса измерения несущей частоты принимаемых сигналов с исключением повторного измерения и регистрации несущей частоты непрерывных сигналов.

Поставленная задача решается тем, что учебный прибор по радиотехнике, содержащий, в соответствии с ближайшим аналогом, последовательно включенные первый высокочастотный генератор, модулятор и первый счетчик, последовательно включенные генератор развертки, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, видеоусилитель и вертикально-отклоняющие пластины первой электронно-лучевой трубки, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены со вторым выходом генератора развертки, при этом к первому выходу генератора развертки подключен второй счетчик, к выходу видеоусилителя подключен третий счетчик, отличается от ближайшего аналога тем, что он снабжен вторым и третьим высокочастотными генераторами, тремя переключателями, сумматором, пороговым блоком, тремя ключами, измерителем частоты, блоком сравнения кодов, блоком памяти, линий задержки и второй электронно-лучевой трубкой, причем к выходу модулятора последовательно подключены первый переключатель и сумматор, второй вход которого через второй переключатель соединен с выходом второго высокочастотного генератора, третий вход - через третий переключатель соединен с выходом третьего высокочастотного генератора, а выход подключен ко второму входу смесителя, к выходу амплитудного детектора последовательно подключены пороговый блок, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, измеритель частоты, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов, блок памяти, блок сравнение кодов, второй вход которого соединен с выходом измерителя частоты, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом видеоусилителя, и вертикально-отклоняющие пластины второй электронно-лучевой трубки, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены через линию задержки с первым выходом генератора развертки.

Структурная схема предлагаемого прибора представлена на фиг.1. Вид возможных осциллограмм показан на фиг.2. Частотно-временные диаграммы, поясняющие режимы последовательного поиска импульсных сигналов по частоте и процедуру измерения несущей частоты принимаемых сигналов с исключением повторного измерения и регистрации несущей частоты непрерывных сигналов, изображены на фиг.3.

Прибор содержит модель РЛС 1, последовательно включенные первый высокочастотный генератор 2,модулятор 3, первый переключатель 17, сумматор 16, второй вход которого через второй переключатель 18 соединен с выходом второго высокочастотного генератора 14, третий вход - через третий переключатель 19 соединен с выходом третьего высокочастотного генератора 15, смеситель 8, второй вход которого через гетеродин 7 соединен с первым выходом генератора 5 развертки, усилитель 9 промежуточной частоты, амплитудный детектор 10, видеоусилитель 11 и вертикально-отклоняющие пластины первой электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) 13, горизонтально-отклоняющие пластины которой соединены со вторым выходом генератора 5 развертки, последовательно подключенные к выходу амплитудного детектора 10 пороговый блок 20, первый ключ 21, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 7, измеритель 22 частоты, второй ключ 24, второй вход которого соединен с выходом блока 23 сравнения кодов, блок 25 памяти, блок 23 сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом измерителя 22 частоты, третий ключ 27, второй вход которого соединен с выходом видеоусилителя 11, и вертикально-отклоняющие пластины второй ЭЛТ 28, горизонтально-отклоняющие пластины которой через линию задержки 26 соединены с первым выходом генератора 5 развертки. При этом к выходу модулятора 3 подключен первый счетчик 4, к первому выходу генератора 5 развертки подключен второй счетчик 6, к выходу видеоусилителя 11 подключен третий счетчик 12.

Прибор работает следующим образом.

Прибор позволяет демонстрировать два режима.

В первом режиме прибор позволяет демонстрировать процессы поиска сигналов по частоте панорамным приемником и исследовать режимы последовательного поиска импульсных сигналов.

Во втором режиме прибор позволяет демонстрировать прочее измерение несущей частоты непрерывных сигналов с исключением повторного измерения и регистрации текущей частоты данных сигналов.

В первом режиме приборов позволяет воспроизвести процесс обнаружения серии импульсных сигналов РЛС кругового обзора панорамным приемником. При этом переключатель 17 замыкается.

Высокочастотный сигнал

U(t)=U_ccos(2πf_ct+ϕ_c),

где U_c, f_c, ϕ_c - амплитуда, несущая частота и начальная фаза высокочастотного сигнала;

от генератора 2 поступает на модулятор 3. Модуль РЛС 1, состоящая из последовательно включенных высокочастотного генератора 2 и модулятора 3, позволяет моделировать три различных периода обращения Т₁, Т₂, Т₃ РЛС кругового обзора и соответственно три различных длительности импульсных пачек τ₁, τ₂, τ₃, попадающих в зону обзора приемного устройства.

Далее промодулированный сигнал поступает через переключатель 17 и сумматор 16 на первый вход смесителя 8, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 7 линейно-изменяющиеся частоты.

U_Г(t)=U_Гcos(2πf_Гt+πγt²+ϕ_Г), 0≤t≤Т_П,

где U_Г, f_Г, ϕ_Г, Т_П - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения напряжения гетеродина;

- скорость перестройки частоты гетеродина 7 в заданном диапазоне частот D_f.

Изменение частоты гетеродина 7 по линейному закону осуществляется путем подачи линейно измеряющегося управляющегося напряжения на гетеродина 5 развертки. Это же напряжение поступает на счетчик 6 для регистрации числа перестроек приемника.

Преобразованный смеситель 8 сигнал выделяется его нагрузкой на промежуточной частоте f_пр (f_пр=f_c-f_Г, где f_c - частота настройки высокочастотного генератора 2, f_Г - частота гетеродина) и поступает для дальнейшего усиления в усилитель 9 промежуточной частоты, где происходит основное усиление сигнала. После детектирования детектором 10 и усиления в видеоусилителе 11 выделенный моделирующий сигнал поступает для сендикации на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 13 и счетчик 12. В счетчике 12 фиксируется импульсы совпадения входной серии импульсов, попадающих в полосу пропускания Δf_п приемника при его периодической перестройке с периодом Т_П (фиг.3, а, б).

Период повторения Т_П можно изменить, изменяя режим генератора 5 развертки, а следовательно, можно изменить и скорость изменения частоты гетеродина 7. Тем самым при фиксированных величинах Т_И, τ_И и D_f можно демонстрировать достижение границ быстрого и медленного поисков. Визуально эти границы наблюдаются при следующих совпадениях показаний счетчиков на некотором интервале наблюдения Т_набл (Т_набл>>Т_П).

Границы быстрого поиска соответствует совпадению показаний счетчиков 4 и 12 (N₄=N₁₂, где N₄ - число, зафиксированное счетчиком N; N₁₂ - число, зафиксированное счетчиком 12) на Т_набл.

Граница медленного поиска соответствует совпадению показаний счетчиков 6 и 12 (N₆=N₁₂, где N₆ - число, зафиксированное счетчиков 6; N₁₂ - число, зафиксированное счетчиком 12) на Т_набл. Между этими границами находится область вероятного поиска (поиска со средней скоростью).

Предусмотренная в приборе возможность имимации сигналов РЛС с разминающимися временами параметрами Т₁, τ₁; Т₂, τ₂; Т₃, τ₃ - позволяет продемонстрировать изменение границ достоверных поисков при фиксированных диапазоне поиска D_f и ширине полосы пропускания Δf_п приемника, путем перехода к анализу процесса формирования импульсов совпадения для входных сигналов с различными временными параметрами.

Для наглядной демонстрации принципа исключения повторного измерения и регистрации частоты двух непрерывных сигналов используются два высокочастотных генератора 14 и 15, вторая ЭЛТ 28 и другие дополнительные блоки. Причем, чтобы продемонстрировать два периода Т_П перестройки гетеродина 7 начало горизонтальной развертки ЭЛТ 28 сдвинуть относительно начала горизонтальной развертки ЭЛТ 13 на время τ₃=Т_П.

Переключатель 17 размыкается, и переключатель 18 замыкается, непрерывный сигнал на частоте f_c (фиг.3, в) с выхода высокочастотного генератора 14 через замкнутый переключатель 18 и сумматор 16 поступает на первый вход смесителя 8. После преобразования по частоте, детектирования и превышения порогового уровня в пороговом блоке 20, указанный сигнал поступает на управляющий вход ключа 21. В исходном состоянии ключи 21, 24 и 27 всегда закрыты. При этом частота гетеродина f_Г1 в данный момент времени t₁ (фиг.3, в, г) через открытый ключ 21 поступает на вход измерителя 22 частоты, где и измеряется. Код измеренной частоты f_Г1 поступает на первый вход блока 23 сравнения кода, на второй вход которого подаются коды измеренных ранее частот гетеродина из блока 25 памяти. В исходном состоянии в блоке 25 памяти информация отсутствует.

Если сравниваемые коды не равны, то блок 23 сравнения кодов формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 24 и 27, открывая их. При этом код измеренной частоты f_Г1 гетеродина в первом цикле его перестройке через открытый ключ 24 поступает в блок 25 памяти, где записывается в его памяти. Видеосигнал (фиг.3, г) в момент времени t₁ с выхода видеоусилителя 11 поступает на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 13 и через открытый ключ 27 на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 28, горизонтально-отклоняющие пластины который через линию задержки 26 соединены с первым выходом генератора 5 развертки. В результате этого на экране ЭЛТ 13 и 28 образуются частотные метки, положение которых на горизонтальных развертках однозначно определяет несущую частоту f₁ непрерывного сигнала высокочастотного генератора 14 (принимаемого непрерывного сигнала) (фиг.2, а).

При втором и последующих циклах перестройки гетеродина 7 непрерывный сигнал на частоте f₁ в момент времени t₂ опять попадает в полосу пропускания Δf_п панорамного приемника. Сравниваемые коды будут равны и на выходе блока 23 сравнения кодов напряжение отсутствует, ключи 24 и 27 остаются закрытыми. На экране ЭЛТ 28 частотная метка отсутствует (фиг.2, б). Следовательно, за счет устройства исключения повторного измерения и регистрации частоты непрерывного сигнала на частоте f₁ только в первом цикле перестройки гетеродина 7 осуществляется визуальная оценка несущей частоты f₁ непрерывного (принимаемого) сигнала и запись кода частоты f_Г1 гетеродина в блок 25 памяти.

Если переключатель 18 разомкнуть, то к устройству подключается генератор 15 непрерывного сигнала на частоте f₂. Устройство исключения повторного измерения и регистрации частоты непрерывного сигнала работает аналогичным образом. При этом код частоты f_Г3, измеренной в момент времени t₃, сравнивается с кодом частоты гетеродина f_Г1, измеренной в момент времени t₁. Так как указанные коды не равны друг другу, то блок 23 сравнения кодов формирует постоянное напряжение, которое открывает ключи 24 и 27. При этом значение несущей частоты f₂ оценивается визуально на экране ЭЛТ 13 и 28 (фиг.2, в), а код частоты гетеродина f_Г3, измеренной в момент времени t₃, записывается в блоке 25 памяти.

Момент времени t4 визуально фиксируется ситуацией, изображенной на фиг.2, г.

Если два переключателя 18 и 19 одновременно замыкается, то к устройству подключаются генераторы 14 и 15 непрерывных сигналов на частотах f₁ и f₂. Эта ситуация визуально отображается на фиг.2, д, е.

Таким образом, предлагаемый учебный прибор по радиотехнике по сравнению с прототипом обеспечивает наглядную демонстрацию процесса измерения несущей частоты принимаемых сигналов с исключением повторного измерения и регистрации несущей частоты непрерывных сигналов тем самым функциональные возможности прибора растеряны.

Предлагаемый прибор относится к учебным приборам и тренажерам по радиотехнике и позволяет наглядно демонстрировать режимы последовательного поиска импульсных сигналов по частоте, принципы построения устройства исключения повторного измерения и регистрации несущей частоты непрерывных сигналов. Достигаемым техническим результатом заявленного прибора является расширение его функциональных возможностей путем наглядной демонстрации процесса измерения несущей частоты принимаемых сигналов с исключением повторного измерения и регистрации несущей частоты непрерывных сигналов. Учебный прибор по радиотехнике содержит модель РЛС, три высокочастотных генератора, модулятор, три счетчика, генератор развертки, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, видеоусилитель, две электронно-лучевые трубки, три переключателя, пороговый блок, три ключа, измеритель частоты, блок сравнения кодов, блок памяти и линию задержки, определенным образом соединенные между собой. 3 ил.

Учебный прибор по радиотехнике, содержащий последовательно включенные первый высокочастотный генератор, модулятор и первый счетчик, последовательно включенные генератор развертки, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, амплитудный детектор, видеоусилитель и вертикально отклоняющие пластины первой электронно-лучевой трубки, горизонтально отклоняющие пластины которой соединены со вторым выходом генератора развертки, при этом к первому выходу генератора развертки подключен второй счетчик, к выходу видеоусилителя подключен третий счетчик, отличающийся тем, что он снабжен вторым и третьим высокочастотными генераторами, тремя переключателями, сумматором, пороговым блоком, тремя ключами, измерителем частоты, блоком сравнения кодов, блоком памяти, линией задержки и второй электронно-лучевой трубкой, причем к выходу модулятора последовательно подключены первый переключатель и сумматор, второй вход которого через второй переключатель соединен с выходом второго высокочастотного генератора, третий вход через третий переключатель соединен с выходом третьего высокочастотного генератора, а выход подключен ко второму входу смесителя, к выходу амплитудного детектора последовательно подключены пороговый блок, первый ключ, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, измеритель частоты, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом блока сравнения кодов, блок памяти, блок сравнения кодов, второй вход которого соединен с выходом измерителя частоты, третий ключ, второй вход которого соединен с выходом видеоусилителя, и вертикально отклоняющие пластины второй электронно-лучевой трубки, горизонтально отклоняющие пластины которой соединены через линию задержки с первым выходом генератора развертки.