Радиоимпульсный фазометр Советский патент 1984 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано в радиотехнических фазовых системах. Известен радиоимпульсный фазометр, содержащий два канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных входного блока и смесителя, выход которого связан с фазоиндикатором, причем гетеродинные входы смесителей подключены к подстраиваемому генератору, общему для обоих каналов 1 . Недостатком этого фазометра является значительная погрешность измерения при большой скважности и малой длительности радиоимпульсов, обусловленная тем, что фазоиндикатором в этом случае усредняется ограниченный объем данных о фазовом сдвиге. Известен такжерадиоимпульсный фазометр, содержащий два входньпс блока, два смесителя, два измерительных канала, соединенных своими первыми входами со смесителями, а выходами с фазоиндикатором, две линии задержки, амплитудный детектор, усилительограничитель и опорный генератор (гетеродин), причем выходы первого и вторрго входных блоков присоединены соответственно через первую и вторую линии задержки к первым входам первого и второго смесителей, выход первого входного блока через последовательно включенные амплитудный, детек тор и усилитель-ограничитель присоеди иен к вторь)м входам каналов, выходы опорного генератора подключены к третьим и четвертым входам каждого из двух каналов, выход каждого из каналов при соединен соответствен 1О к гетеродинному входу первого и второго смесителей, каждый из изме.рут.ельныхюанапов содержит первьш и второй фазовые детекторы фазовращатель, пороговое устройство, подстраиваемьй генератор, управляющий элемент, ключ управления, запоминающее устройство,формирователь управляющего напряжения и сумматор, причем первые входы первого и второго фазовых детек тора .соединены с выходами смесителя, а выход пер во го фазового детектора через ключ управления и запоминающее устройство подключен к первому входу сум матора, второй вход которого через по следовательно включенные формирователь управляющего напряжения и пороговое устройство присоединены к выходу второго фазового детектора, второй вход которого подсоединен к выходу фазо вращателя, выход сумматора через управляющий элемент подключен к входу подстраиваемого генератора zJ. Однако указанный фазометр характеризуется недораточной помехоустойчивостью в случае наличия помех в интервале между радиоимпульсами, обусловленной возможностью ложных срабатываний вследствие прохождения помех через входные блоки и линии задержки на смесители обоих измерительных каналов. Кроме того, фазометр не обеспечивает распределения входной информации по измерительным каналам в случае, если опорный и сигнальный радиоимпульсы следуют по одному каналу. Цель изобретения - повьшение помехоустойчивости при одновременном разделении сигналов по двум каналам. Для достижения указанной дели в радиоимпульсньй фазометр, содержащий первый амплитудньй детектор, первый и второй пороговые элементы, первьй измерительный канал, состоящий из блока ФАПЧ и первого смесителя, второй измерительньш канал, состоящий из второго смесителя, гетеродин и фазоиндикатор, присоединенньм к выходам измерительных каналов, дополнительно введены второй амйлитудный детектор, два одновибратора, триггер,четыре ключа, при этом в первьш измерительный канал введены первьй фильтр, и пятый ключ, вход которого соединен с выходом блока ФАПЧ, а выход - с входом первого смесителя, выходом соединенного с входом первого фильтра,.а выход последнего является выходом первого измерительного канала, а во второй из1мерительный канал введен второй фильтр, выход которого является вькодом второго измерительного канала, а вход соединен с выходом второго смесителя, при этом вторые входы смесителей соединены с выходами гетеродина, высокочастотные входы первого, второго, третьего и четвертого ключей соединены с входной клеммой фазометра, выход первого ключа через последовательно соединенные первый амплитудный детектор и первьй пороговый элемент соединен с входом первого одновибратора и управляющими входами второго ключа и блока ФАПЧ, при этом вход последнего соединен с выходом второго клича, выход третьего ключа через посгадовательно соединенные второй амглитудный детектор и второй пороговьй элемент соединен

31118

с входом второго одновибратора и управляющими входами четвертого и пятого ключей, при этом выход четвертого ключа соединен с входом второго смесителя, а выходь одновибраторов соединены соответственно с входами установки нуля и единицы триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами первого и третьего ключей.

На фиг. 1 показана структурная схема радиоимпульсного фазометра; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие его работу.

Радиоимпульсньй фазометр содержит первый ключ 1, второй ключ 2, третий ключ 3, четвертый ключ 4, первый амплитудный детектор 5, первый пороговый элемент 6, первьй одновибратор 7, первый измерительный канал 8, триггер 9, второй амплитудный детектор 10 второй пороговый -элемент 11, второй одновибратор 12, второй .измерительньй канал 13, гетеродин 14, фазоиндикатор 15. В состав второго измерительного канала 13 входят смеситель 16 и фильтр 17. В состав первого измерительного канала1 8 входят блок 18 ФАПЧ, пятый ключ 19, смеситель 20 и фильтр 21.

Высокочастотные входы первого ключа 1, второго ключа 2, третьего ключа 3, четвертого ключа 4 присоеди7 нены к входной клемме фазометра. Выход первого ключа 1 через, последовательно соединённые амплитудный детектор 5 и пороговьй элемент 6 подключен к управляющим входам ключа 2 и блока 18 ФАПЧ, а .также к входу одновибратора 7. Выход одновибратора 7 подключен к входу установки нуля триггера 9, Выход третьего ключа 3 через последовательно соединенные амплитудный детектор 10 и пороговый . элемент 11 подключен к управляющим входам четвертого и пятого ключей 4 и 19, а также к входу одновибратора 12. Выход одновибратора 12 подключен к входу установки единицы триг гера 9. Прямой выход триггера 9 подключей к управляющему входу первого ключа 1. Инверсный выход триггера 9 подключен к управляющему входу третьего ключа 3. Выход второго ключа 2 подключен к сигнальному входу первого измерительного канала б. Выход четвертого ключа 4 подключен к сигнальному входу второго измерительного

канала 13. К гетеродинным входам измерительных каналов 8 и 13 подключен гетеродин 14, а вькоды измерительных каналов 8 и 13 подсоединены к фазоиндикатору 15. Во втором измерительном канале 13 один вход смесителя 16 подключен к сигнальному входу канала 13, а другой вход к гетеродинному входу канала 13. К выходу смесителя 16 присоединен фильтр 17, выход которого является выходом.измерительного канала 13. В первом измерительном канале 8 сигнальный и управляющий входы канала подключены к одноименным входам блока 18 ФАПЧ, выход которого присоединен к входу ключа 19. Выход ключа 19 соединен с одним входом смесителя частот 20, другой вход которого служит гетеродинным вводом первого измерительного канала 8. Выход смесителя 20 подключен к входу фильтра 21, выход которого является выходом первого измерительного канала 8, а запрещающий вход первого канала 8 подключен к управляющему входу ключа 19.

. Радиоимпульсный фазометр работает следующим образом.

Блок 18 ФАПЧ, состоящий из соединенных в кольцо ФАПЧ фазового детектора, ключа, запоминающего блока, элемента управления и перестраиваемого генератора, подстраивается под чатоту высокочастотного заполнения радиоимпульсного сигнала при наличии высокого потенциала на его управляющем входе.

В противном случае блок 18 ФАПЧ отключен от сигнального входа канала 8 и работает в режиме хранения фазы высокочастотного заполнения ранее действовавшего радиоимпульса.

В исходном состоянии на Прямом выходе триггера 9 присутствует сигнал 1, на инверсном выходе триггера 9 - сигнал О, на выходах пороговых элементов 6 и 11 присутствуют сигналы 0. Таким образом, первый ключ 1 открыт, а второй ключ 2, третий ключ 3 и четвертый ключ 4 закрыты. Следовательно, на сигнальные вхо ды измерительных каналов 8 и 13 сигналы не поступают. Фазоиндикатор 15 показывает нулевой сдвиг фаз.

На вход фазометра радиоимпульсы поступают парами в таком виде, как это показано на фиг. 2ot, причем между первым и вторым радиоимпульсами. а также между отдельными парами ра,дио1шпульсов всегда присутствуют помехи, . которые в паузах между радиоимпульсами могут исказить результаты измерения фазовых сдвигов ;. Пусть на вход фазометров посту: пила первая пара радиоимпульсов, между высокочастотными заполнениями которых требуется измерить фазовый сдвиг. Первый из поступивших радиоимпульсов через открытый первый ключ 1 поступает на вход амплитудного детектора 5, напряжение навыходе которого повторяет форму огибающей радиоимпульса (фиг. 25). Когда напряжение на выходе детектора 5 достигает уровня срабатывания элемента 6, на его выходе появляется сигнал 1 {фиг. 2 в ), которой открывает второй ключ 2 и поступает на управляющий вход измерительного канала 8, подготавливая к работе блок 18 ФАПЧ. Через открытьй второй ключ 2 первьй радиоШ1пульс (фиг. 2 к) проходит на сигнальный вход измерительного канала В в результате чего в работу включается блок 18 ФАПЧ. По окончайии первого радиоимпульса на выходе порогового элемента 6 сигнала 1 переходит в сигнал О, который с выхода порогового элемента 6 закрывает второй ключ 2 и переводит блок 18 ФАПЧ в режим хранения фазы высокочастотного запол нения радиоимпульсов. Таким образом, на сигнальный вход измерительного ка нала 8 сигналы и помехи не поступают не воздействуют на блок 18 ФАПЧ и не мешают его работе в режиме хранения фазы. В момент перехода на выходе порогового элемента 6 1 в О.одновибратор 7 вырабатывает короткий импульс (фиг. 2-U), который поступает на вход установки нуля триггера 9 На прямом выходе триггера 9 появляет ся сигнал О (фиг. 2 Э ) , а на инверсном выходе триггера 9 появляется сиг нал 1 (фиг. 2 и). Сигнал О с пря мого выхода триггера 9 закрывает пер вьй ключ 1 и тем самым предотвращает поступление на вход амплитудного детектора 5 второго радиоимпульса и по мех. Сигнал 1 с инверсного выхода триггера 9 открьшает третий ключ 3, подготавливая фазометр к приемуЕТОрого радиоимпульса. При поступлении на вход фазометра второго радиоимпульса последний следует через открытый третий ключ 3 ha вход амплитудного детектора 10, напряжение на выходе которого повторяет форму огибающей радиоимпульса (фиг. 2 е). Когда напряжение на выходе амплитудного детектора 10 достигает уровня срабатывания порогового элемента 11, на его выходе появляется сигнал 1 (фиг. 2,Х), который открывает четвертый ключ 4 и пропускает- второй радиоимпульс на сигнальный вход измерительного канала 13 (фиг. 2л) . ) Кроме того, сигнал с выхода порогового элемента 11 поступает на запрещающий вход измерительного канала 8 и открывает ключ 19. Таким образом, на смеситель 20 приходит сигнал с выхода блока 18 ФЛПЧ,а на смеситель 16 - высокочастотное заполнение второго исследуемого радиоимпульса. В изм рительных каналах 8 и 13 происходит перенос фазовых сдвигов на сигналы промежуточной частоты, которые вьщеляются фильтрами 17 и 21. Сигналы промежуточной частоты поступают на фазоиндикатор 15, где фазовый сдвиг измеряется и индицируется, причем измерение происходит до тех пор, пока на входе фазометра присутствует второй радиоимпульс. , По окончании исследуемого радиоимпульса на выходе порогового элемента 1 1 сигнал 1 переходит в О (фиг.- 2ж), который с выхода порогового элемента 11 закрывает четвертый ключ 4 и.ключ 19. В момент перехода сигнала в О одновибратор 12формирует короткий импульс (фиг. 23) , который поступает на вход установки единицы триггера 9. Таким образом, на прямом выходе.триггера 9 появляется сигнал 1 (фиг. 23), открывающий первый ключ 1, а на инверсном выходе триггера 9 появляется сигнал О (фиг. 2 и), закрывающий третий ключЗ. Цикл измерения фазового сдвига на этом заканчивается. В конце цикла измерения второй ключ 2 и четвертьй ключ 4 закрыты, поэтому помехи не воздействуют на измерительные каналы В и 13 и не могут исказить результат измерения, зафиксированный в фазоиндикаторе 15. Первый ключ 1 в конце цикла измерения открыт и тем самым устройство готово к следующему циклу измерения. Команды, разрешающие прохождение входных сигналов в измерительные каналы, подаются на второй ключ 2 и четвертый ключ 4 только при

поступалении на вход устройства следующей пары радиоимпульсов, и как результат этого предотвращаются ложные срабатывания измерительных каналов 8 и 13. Кроме того, предлагаемое устройство позволяет распределить следующие по одному каналу.первый (опорный и второй исследуемый радиоимпульсы по двум различным каналам фазометра.

Использование новых элементов и связей выгодно отличает предлагаемое

устройство от известного: становится возможным измерение фазовых сдвигов между высокочастотными, заполнениями радиоимпульсов, следукяцих как по одному, так и по двум каналам; повышается помехоустойчивость устройства, поскольку помеха воздействует на Ьлод измерительного канала в течение года, равного длительности радиоимпульса, что позволяет понизить мощность помехи.

фиг.1

РАДИОИМПУЛЬСНЫЙ ФАЗОМЕТР, содержащий первый амплитудный детектор, первый И второй пороговые элементы, первый измерительный канал, состоящий из блока фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) и первого смесителя, второй измерительный канал, состоящий из второго смесителя, гетеродин и фазоиндикатор, соединенный с выходами измерительных каналов, о т ли чающий с я тем, что, с целью повьшения помехоустойчивости при одновременном разделении сигналов по каналам, в него дополнительно введены второй амплитудный детектор, два одновибратора, триггер, четыре ключа, при этом в первый измерительный канал введены первый фильтр и пятый ключ, вход которого соединен с вь1ходом блока ФАПЧ, .а выкод - со входом первого смесителя, выходом соединенного с входом первого фильтра, а выход последнего является выходом первого измерительного канала, а во второй измерительный канал введен второй фильтр, выход которого является выходом второго измерительного канала, а вход соединен с выходом второго смесителя, при этом вторые входы смесителей соединены с выходами гетеродина, высокочастотные входы первого, второго третьего и четвертого ключей соединены с входной клеммой фазометра, выход первого ключа через последовательно соединенные первый амплитудный детектор и первый пороговый элемент соединен с входом первого одновибратора и управляющими входами второго ключа (О и блока ФАПЧ, при этом вход последнего соединен с выходом второго ключа, выход третьего ключа через последовательно соединенные второй амплитудный детектор и второй пороговый элемент соединен с входом второго одновибратора и управляющими -входами четверто- го и пятого ключей, при этом выход четвертого ключа соединен с входом второго смесителя, а выходы одновибраторов 00 соединены соответственно с входами ус;о i тановки нуля и единицы триггера, прямой :АЭ д и инверсный выходы которого соединены с управлянщими входами первого и третьего ключей.