Имитатор радиосигналов Советский патент 1984 года по МПК G09B23/18 

ел ел Изобретение относится к устройствам, предназначенным для операторов, работающих с аппаратурой, обеспечиваю 11,ей безопасное вождение транспортных средств, таких как самолеты, корабли и т.н., на которых используется радионавигационная аппаратура, позволяющая определять местоположение объекта по прини.маемым сигналам станции ради.онавигационных систем. Известен имитатор радиосигналов, содержащий задающий генератор, соединенный с формирователями сигналов и формирователей последовательностей импульсов, подключенным к входам формирователей сигналов, выходы которых через фильтр соединены с выходным устройством, в качестве которого может быть аттенюатор сигналов, усилитель, блок изменения свойст з радиоканала, к которому через аттенюатор присоединен генератор флуктуационных помех 1 . Недостатком известного устройства является невысокая эффективность подготовки операторов к работе в реальных условиях. Цель изобретения - повышение эффективности подготовки операторов к работе в реальных условиях. Указанная цель достигается тем, что имитатор радиосигналов, содержащий задающий генератор, выход которого связан с первыми входами формирователя последовательностей импульсов, первые выходы которого связаны с входами формирователей сигналов, выходы формирователей сигналов связаны с входами фильтра, выход которого связан с выходным блоком, имеет узел регулировки числа импульсов, узел синхронизации и формирователь управляющих сигналов, первый вход которого связан дополнительно с выходом задающего генератора, второй вход формирователя управляющих сигналов связан с выходом узла синхронизации, входы которого связаны с вторыми выходами формирователя последовательностей импульсов, третий выход формирователя последовательностей импульсов соединен с первым входом узла регулировки числа импульсов, вторые входы которого связаны с выходами формирователя управляющих сигналов, быход узла регулировки числа импульсов соединен с вторым входом формирователя последовательностей импульсов. На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3 - варианты выполнения схем отдельных узлов. Устройство содержит задающий генератор 1, формирователь 2 последовательностей импульсов, делители 3 частоты на счетчиках, разряды 4 делителей частоты; дещифраторы 5, формирователь 6 сигналов, фильтр 7,выходной блок 8, узел 9 регулировки числа импульсов, формирователь 10 управляющих сигналов, узел 11 синхронизации, делитель 12 частоты на триггерах, логические схемы И 13, логическую схему ИЛИ 14; дещифратор 15, логическую схему И 16, формирователь 17 кодов, преобразователь 18 код-интервал времени. В предлагаемом устройстве задающий генератор 1 соединен с формирователем 2, состоящим из делителей 3 частоты, разряды 4 которых соединены последовательно, и дешифраторов 5. Выходы формирователя 2 соединены с формирователями 6 сигналов, и далее через фильтр 7 с выходным блоком 8.Узел 9 регулировки числа импульсов включен во входную цепь одного из разрядов делителя 3 частоты. Управляющие входы узла 9 соединены с формирователем 10 управляющих сигналов, который соединен с разрядами делителя 3 частоты через узел 11 синхронизации. Формирователь 10 управляющих сигналов состоит из делителя - счетчика 12 и логических схем И 13. Узел 9 регулировки числа и.мпульсов состоит из логических схем 13 и 14, но может быть выполнен и в виде логической схемы И 13. Формирователь 10 управляющих сигналов может состоять из делителя 12, дещифратора 15 или реализуется в виде формирователя 17 кодов и преобразователя 18 кодинтервал времени. Работа устройства происходит следующим образом. Периодический опорный сигнал с задающего генератора 1 поступает на формирователь 2 последовательностей импульсов, в котором частота его делится до требуемого значения в делителях 3 на счетчиках с двоичными и двоично-десятичными разрядами 4, а число импульсов и их взаимное временное положение относительно друг друга задается логическими схемами-дешифраторами 5, соединенными с разрядами 4 делителей 3 частоты. Выходные сигналы дешифраторов 5, являющиеся выходными сигналами формирователя 2 последовательностей импульсов, поступают на формирователи б сигналов, которые при поступлении входного импульса формируют выходной радиоимпульсный сигнал, при этом формирователь 6сигналов является фактически преобразователем формы сигнала и может быть как аналогового типа, так и цифрового. Сформированные радиоимпульсные сигналы с формирователей 6 подаются через фильтр 7на выходной блок 8, где устанавливается требуемый уровень сигналов (с помощью усилителей или аттенюаторов), они смешиваются с сигналами помех (флуктуационных, узкополосных), формируемых внещними устройствами и т. п. Сформированный таким образом выходной сигнал поступает

на выход (выходной разъем), откуда поступает на испытываемую аппаратуру или на рабочее место оператора.

В рассмотренном случае формирования сигналы повторяются с периодом, определяемым коэффициентом деления делителей 3 частоты. Текущее значение временного положения импульсных сигналов в цикле работы и число импульсов определяется дешифраторами 5. Взаимное временное положение групп сигналов, формируемых соответствующими функциональными группами узлов делитель 3 - дешифратор 5, определяется начальными условиями работы делителей 3, устанавливаемых оператором.

При формировании сигналов с периодически изменяющимся относительно текущего значения временным положением на узел регулировки числа импульсов поступают управляющие импульсные сигналы с формирователя 10, на который подаются сигналы с делителя 3 частоты через узел 11 синхронизации.

Если с формирователя 10 подается ряд (а) импульсных сигналов на запрет (подстановку) импульса, то во входном сигнале рязряда 4 делителя 3 частоты оказывается запрещенным (дополнительно подставленным) соответствующее число (а) импульсов, следовательно выходной сигнал делителя 3 частоты формируется с задержкой (опережением) на время а-Тбх, где Тех- период входного сигнала разряда 4 делителя 3 частоты, во входную цепь которого включен узел 8, т.е. временное положение формируемого делителя 3 и дешифратором 5 сигнала изменяется относительно стандартного текущего значения на величину аТвх , соответствующую числу импульсов управления.

При поочередном запрете и подстановке импульсов временное положение формируемого сигнала последовательно смещается на заданную величину в сторону отставания и опережения относительно стандартного текущего значения. С формирователя 10 управляющих сигналов на узел 9 поступают импульсы команд на запрет (подстановку) импульсов, с помощью узла 11 синхронизации осуществляется привязка по времени импульсов команд к сигнальным импульсам во входной цепи разряда делителя, проходящим через узел 9.

Формирователь 10 управляющих сигналов строится на делителе 12 частоты и логических схемах И 13. Узел 11 синхронизации обеспечивает синхронизацию сигналов управления формирователя 10, строится на логических схемах (И, ИЛИ, НЕ и т.н.) и представляет собой в общем случае дешифратор, соединенный с разряда.ми 4 делителя 3 частоты формирователя 2 последовательностей импульсов.

В зависимости от требуемого характера изменения временного положения формируемого сигнала используется та или иная структура узла 9 регулировки числа импульсов. При изменении временного положения импульсов только в сторону отставания по отношению к текущему положению число импульсов во входном сигнале разряда делителя частоты должно быть уменьшено, т.е. в этом случае в узле 9 регулировки числа импульсов используется логическая схема И 13, (схема запрета, совпаден ия), на управляющий вход которой подается запрещающий сигнал от формирователя 10 управляющих сигналов, синхронизированный с импульсами в цепях делителя частоты с помощью узла 11 синхронизации.

При уменьшении временного положения импульсов только в сторону опережения по отношению к текущему положению, число импульсов во входном сигнале разряда делителя частоты должно быть увеличено, т.е. в этом случае в узле 9 регулировки числа импульсов используется логическая схема ИЛИ 14, на второй вход которой подаются импульсы от формирователя 10 управляю цих сигналов, они подставляются в промежуток между входными импульсами разря.аа 4 делителя, и таким образом, число входных импульсов разряда 4 делителя -счетчика возрастает, цикл работы делителя сокращается на соответствующую величину, a-Tji, где а - число до11ОЛ)ительных импульсов.

При изменении временного положения импульсов в обе стороны относительно текущего положения узел 9 регулировки числа импульсов содержит как логические схемы И 13, обеспечивающие запрет входных счетных импульсов, так и логические схемы ИЛИ 14, с помощью которых осуществляется подстановка дополнительных импульсов.

Формирователь iO управляющих си|-налов обеспечивает формирование импульсов управления для узла 9 регулировки числа импульсов, его структура зависит от требуемого закона изменения времепного положения. Например, в случае простого периодического закона пзменения временного положения формируемых сигналов формирователь 10 может быть выполнен на триггерах и логических схемах в виде делнтеля 12 частоты с заданпым коэффициентом деления и дешифратора (фиг. 1). Пря этом период изменения временного положения сигнала определяется (1м входного сигнала формировате.)я 0 п ко-яЬфиц.чентом К деления делителя 12 частоты, т.е. .

В этом случае узел 1 синхронизации может быть выполнен в впл.е дешифратора, соединенного с разрядами 4 делителя 3 частоты формирователя 2. Узел 9 регулировки числа импульсов в этом случае выпо,лняется в виде логических схем И 13, ИЛИ 14, включенных последователь} о во входной цепи

одного из рязрядов 4 делителя 3 частоты формирователя 2 последовательности импульсов (фиг. 1).

В случае периодического изменения временного положения формируемого сигнала на заданный интервал времени в сторону отставания формирователь 10 управляющих сигналов может быть выполнен в виде делителя 12 частоты или делителя частоты с дешифратором 15 (фиг. 2). При этом делитель 12 частоты определяет период управляющего сигнала, а дешифратор 15 - длительность управляющего импульса.

Узел 11 синхронизации в виде дешифратора на логической схеме И 16 соединяет в этом случае разряды 4 делителя 3 частоты формирования 2 с входом делителя узла 10. Узел 9 в этом случае может быть реализован в виде схемы И 13 (совпадания), на которую поступает сигнал с дещифратора 15 узла 10. При этом запрещается число импульсов п , где 3 - длительность импульса запрета, ТБХ - период запрещаемых импульсов - входных импульсов следующего разряда делителя 3 частоты.

Если длительность импульса запрета изменяется по некоторому закону, то величина смещения временного положения формируемых сигналов также изм.еняется в соответствии с этим законом. Задание тОго или иного требуемого закона обеспечивается структурой узла 10 и в общем виде она может быть представлена в виде соединения двух узлов формирователя 17 числовых кодов и преобразователя 18 код-интервал времени, т.е. код-длительность импульса. Формирователь 17 кодов определяет закон изменения кодов чисел, т.е. порядок следования кодов, а преобразователь 18 обеспечивает формирование импульса управления, длительность которого соответствует коду числа, подаваемому из формирователя кодов. В качестве формирователя - датчика кодов может быть использован, например, делитель-счетчик (двоичный, двоично-десятичный), в этом случае коды чисел изменяются линейно в сторону возрастания или убывания, например от О до Kmai(oT К,даДО 0) если в качестве формирователя кодов исполь зуется реверсивный счетчик, то в случае реверсирования при переполнении разрядной сетки коды чисел изменяются поочередно от О до КпвдИ от КтмДО О, если в качестве формирователя 17 кодов используется датчик случайных чисел (или генератор псевдослучайных чисел), то временное положение сигналов изменяется по случайному (псевдослучайному ) закону.

На общую структуру устройства это принципиального влияния не оказывает, но позволяет расширить функциональные возможности устройства в части имитации

самых разнообразных вариантов сигналов.

Структура преобразователя код-интервал времени может быть различной, в простейшем случае это дешифратор в виде одной или нескольких логических схем И, ИЛИ в более сложных случаях - счетчик с пред варительной записью числа и др. Более сложные структуры узлов обеспечивают более сложные структуры формируемых сигналов. Все блоки устройства могут быть реализованы на стандартных узлах и элементах.

2 Так, например, формирователи сигналов могут быть реализованы в виде генераторов ударного возбуждения с LC-контурами, на выходе которых формируется радиоимпульсный сигнал при поступлении на вход видеоимпульсного сигнала, возможна реа0 лизация в виде цифрового трансверсального фильтра на счетных или регистрах сдвига и логических схемах.

Фильтр 7, обеспечивающий пропускание составляющих спектра полезного сигнала, подавляющий и ослабляющий паразитные составляющие спектра, возникшие в процессе формирования, реализуется в виде полосового фильтра на LC элементах или активных RC-фильтрах с заданной полосой пропускания.

Выходной блок, обеспечивает формирование сигналов заданного уровня, смешение различных сигналов и т.п., он реализуется на усилителях, аттенюаторах, сумматорах сигналов, преобразователях уров5 ня и т.п., т.е. на широко известных элементах, реализация которых технических трудностей не представляет.

Эффективность предлагаемого устройства определяется тем, что оно позволяет имитировать радиоимпульсные сигналы, в то.м числе и сигналы, временное положение которых может изменяться периодически по некоторому закону относительно текущего временного положения, это расширяет возможности использования имитатора как в процессе обучения операторов, так и в процессе испытания радиоаппаратуры и контроля ее параметров в условиях, максимально приближенных к реальным, позволяет заменить натурные испытания в рабочей зоне радионавигационной системы испытаниями и обучением в лабораторных

УСЛОВИЯХ.

ИМИТАТОР РАДИОСИГНАЛОВ, содержащий задающий генератор, выход которого связан с первыми входами формирователя последовательностей импульсов, первые выходы которого связаны с входами формирователей сигналов, выходы которых связаны с входами фильтра, выход которого связан с выходным блоком, отличающийся тем, что, с целью более эффективной подготовки операторов к работе в реальных условиях, он имеет узел регулировки числа импульсов, узел синхронизации и формирователь управляющих сигналов, первый вход которого связан дополнительно с выходом задающего генератора, второй вход формирователя управляющих сигналов связан с выходом узла синхронизации, входы которого связаны с вторыми выходами формирователя последовательностей импульсов третий выход формирователя последовательностей импульсов соединен с первым входом узла регулировки числа импульсов, вторые входы которого связаны с выходами формирователя управляющих сигналов, выход узла регулировки числа импульсов соединен с вторым входом формирователя последовательностей импульсов.

/«

/J

ч ч

/г

фиг.1

/ч /ч

/ ч ч/ ч ч

Выход

От длона 11

17

10

На лок 9

фиг.З