Устройство для контроля параметров линейно-частотно-модулированных сигналов Советский патент 1985 года по МПК G01R23/00 

с.тробируемого усилителя н выходом первого порогового блока, а второй вход - с выходом второго порогового блока, первый вход третьего элемента И соединен с выходом третьего порогового блока, первый вход четвертого элемента И соединен с выходом второго триггера, вход четвертой диффше.1ч ирующёй цепочки соединен с BTOptiM входом четвертого элемента И, втсьрьм входом третьего элемента И, вйщрдом формирователя интервала измерения, первый ТВ ход второго счетчика импульсов соёДинен с выходом третьего элемента И, первый вход третьего счетчика импульсов соединен с

001ЯЙ

выходом четвертото элемеитя II, я второй вход - с вторым входом второго счетчика импульсов, вторым входом первого счетчика импульсов и выходом четвертой дифференцирующей цепочки, выход первой дифферен;цирующей цепочки соединен с входом первого амплитудного детектора, второй вход первого триггера соединён с входом формирователя интервала измерения и выходом второй дифференцирующей цепочки, выход второй линии задержки соединен с входом формирователя эталонных импульсов, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И,

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ, содержащее первые дифференцирующую цепочку, амплитудный детектор, триггер, линию задержки и пороговый блок, формирователь эталонных импульсов и первый элемент И, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с выходом формирователя интервала измерения, а выход - с первым входом первого счетчика ймпуЛьсов, входящая шина устройства через последовательно соединенные второй амплитудный детектор, первьш усилитель-ограничитель и вторую дифференцирующую цепочку соединена с входом второй линии задержки, отличающееся тем, что, с .целью расширения функциональных возможностей и повышения точности, в него введены последовательно соединенные фазовращатель и третья линия задержки, смеситель, второй усилитель-ограничитель,-фильтр нижних частот, пиковый детектор, третья дифференцирующая цепочка, стробируемый усилитель, два вычитающих блока, аттенюатор, второй пороговый блок, третий пороговый блок, второй триггер, третий и четвертый элементы И, четвертая дифференцирующая цепочка, второй и третий счетчики : импульсов, первый вход смесителя соединен с выходом третьей линии задержки, а второй - с входами фазовращателя и второго амплитудного детектора, вход второго усилителяограничителя соединен с ВБГХОДОМ смесителя, а выход - с входом первой дифференцирующей цепочки и первым входом первого триггера, вход фильтра нижних частот соединен с выходом первого амплитудного детектора и входом первой линии задержки, а выход - с входом пикового детектора, вход третьей дифференцирующей цепочки соединен с выходом .первого триггера, а выход - с первым входом первого элемента И, первый вход стробируемого усилителя соединен с выходом пикОвого детектора, первый вход первого вычитающего блока соединен с входом первого порогового блока и выходом первой линии задержки, первьй вход второго вычитающего блока соединен с вторым входом первого вычитающего блока и выходом стробируемого усилителя, выход аттенюатора соединен с вторым входом второго вычитающего блока, вход второго порогового блока соединен с выходом первого вычитающего блока, вход третьего порогового блока соединен с выходом второго вычитающего блока, первый вход второго триггера соединен с входом аттенюатора, вторым входом

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для использования при измерении в заданном интервале времени числа линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) радиоимпульсов, у которых междупериодные отклонения начальной частоты или междупериодные отклонения скорости изменения частоты, или внутриимпульсные отклонения от линейного закона изменения частоты превышают заданные допуски.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности за счет одновременного раздельного измерения в заданном интервале времени чис- ла ЛЧМ-радиоимпульсов, внутриимпульсные отклонения от линейного закона изменения частоты, междупериодные отклонения скорости изменения частоты и междупериодные отклонения начальной частоты которых превышают заданные допуски.

На фиг.1 приведена структ урная схема предлагаемого устройства; на фиг.2-4 -эпюры, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит первую линию 1 задержки, смеситель 2, первый усилитель-ограничитель 3, первую диффррендируюшую цепочку 4, первый

амплитудный детектор 5, фазовращатель 6, первый триггер 7, фильтр 8 нижних частот, вторую линию 9 задержки, второй амплитудный детектор 10, вторую дифференцирующую цепочку 11, пиковый детектор 12, первый пороговой блок 13, второй усилительограничитель 14, первый элемент И 15, стробируемый усилитель 16, первый

вычитающий блок 17, третью дифференцирующую цепочку 18, второй вычитающий блок 19, аттенюатор 20, второй пороговый блок 21, третью линию 22 задержки, формирователь 23

эталонных импульсов, третий пороговый блок 24, второй триггер 25, формирователь 26 интервала измерения, второй 27, третий 28 и четвертый 29 элементы И, четвертую

дифференцирующую цепочку 30, первьш 31, второй 32 и третий 33 счетчики импульсов.

Входная шина соединена с входом фазовращателя 6, с вторым входом смесителя 2 и с входом детектора 10, выход фазовращателя 6 через линию 1 задержки соединен с первым входом смесителя 2, выход которого через усилитель-ограничитель 3 соединен с входом цепочки 4 и с первым входом триггера 7, выход цепочки 4 через детектор 5 соединен с входами линии 9 и фильтра 8, выход детектора 10 через усилитель-ограничи-.

тель 14 - с входом цепочки 18, выход которой соединен с вторым входом триггера 7 и с входами линии 22 и формирователя 26, выход линии 22 задержки соединен с входом формирователя 23, выход которого соединен с вторым входом элемента И 15, выход триггера 7 через цепочку 11 соединен с первым входом элемента И 15, выход которого соединен с :первым входом элемента И 27, выход формирователя.26 соединен с вторыми входами элементов И 27-29, и с входом цепочки 30, выход которой соединен с вторыми входами счетчиKOS 31-33, выход элемента И 27 соединен с первый входом счетчика 31, выход фильтра 8 - с входом детектора 12, выход которого соединен с первым входом усилителя 16, выход последнего соединен с вторым входом блока 17 и с первым входом блока 19, выход линии 9 - с первым входом блока 17 и с входом блока 13, выход последнего соединен с вторым входом усилителя 16, с входом аттенюатора 2 и с первым входом триггера 25, выход аттенюатора 20 - с вторым входим блока 19, выход которого через блок 24 соединен с первым входом . элемента И 28, выход которого соединен с первым входом счетчика 32,выход блока 17 через блок 21 соединен с вторым входом триггера 25, выход которого соединен с первым входом элемента И 29, выход последнего соединен с первым входом счетчика ДЗ.

Устройство работает следующим образом.

С входа устройства ЛЧМ-сигналпоступает одновременно- на вход фазовращателя 6, на второй вход смесителя 2 и-на вход детектора 10, На выходе последнего формируется видеоимпульс (фиг,2 и), соответствующий огибакщей исходного ЛЧМ-сигнала. Импульс с выхода детектора 10 поступает на вход усилителя-ограничителя 14-, на выходе которого формирует- ся прямоугольный видеоимпульс (фиг,2 &) длительностью, равной длительности входного ЛЧМ-сигнала,

С выхода усилителя-ограничителя 14 импульс поступает на вход цепочки 18 на выходе которой формируются импульсы (фиг,2 в), причем положительный .импульс соответствует по времени

началу входного ЛЧМ-сигналаi Положительный импульс с выхода цепочки 18 поступает одновременно на вхо линии 22, на второй вход триггера 7 и на вход формирователя 26, синхронизируя тем самым работу всего устройства с началом входного ЛЧМ-сигнала .

Формирователь 26, представляющий собой формирователь импульсрв, осуществляет управление элементами И, 27-29, открырая их на время, равное заданному интервалу измерения -иам и закрывая их на время равное времени индикации счетчиков (фиг,2% ), Кроме того, импульс с выхода формирователя 26 через, це- почку 30 поступает на вторые входы счетчиков -31-33 (фиг,2 и),.осуществ: ляя положительным импульсом сброс поI казаний счетчиков импульсов перед каждым новым интервалом измерения. Таким образом, счетчики 3J-33 осуществляют счет импульсов, поступающих на их первые входы за один интервал измерения Формирователь 26 может быть выполнен з виде делителя на триггерах. Меняя коэффициент деления делителя, можно устанавливать требуемый интервал измеренияj оп ределяющий объем статистической выборки.

Входной ЛЧМ-сигнал поступает на второй вход смесителя 2 непосредственно, а на первый вход смесителя 2 через фазовращатель бив линию 1,Таким образом, на входы смесителя 2 подаются незадержанный и задержанный в линии 1 задержки на время Т«. ЛЧМ-сигналы:

(t)V,cc,(t)clt.C(Ul)

У при . TC - - о

.hsb(.,,,

-SiH Y,

при %..t 45+%, .

где V к Vj - амплитуды ЛЧМ-сигнала на втором и первом входах смесителя 2 соответственно;f fgt4f - начальная частота

ЛЧМ-сигнала и междупериодные отклонения if этой частоты от номинального значения начальной частоты 0;

,tAb

скорость изменения частоты ЛЧМ-сигнала и междупериодные отклонения лЪ скорости изменения частоты от номинального значения Ьр ;

F(t) HAF(t-5 -незадержанная и задержанная функции, описывающие внутриимпульсные отклонения частоты от линейного закона;

f - начальные фазы ,и снгнала на втором и первом входах смесителя 2 соответственно За счет применения фазовращртеля 6 достигается равенство начальных фаз ЛЧМ-сигнала на входах смесителя 2, т.е. Аппроксимируя вольт-амперную характеристику детектора смесителя экспоненциальной функцией

i io(exp(aU)-l,

раскладьшая ее в ряд по функциям Бесселя и опустив, промежуточные преобразования, переменную составляющую тока промежуточной частоты на выходе смесителя можно представить в виде

Uj (t)V3Cos 2/7rj,,6tMF(t) (3)

при tj,,tirc .

Из выражения (3) следует-, что сигнал на выходе смесителя 2 содержит информацию о начальной частоте f входного ЛЧМ-сигнала, его скорости изменения частоты b и о внутриимпульсных отклонениях от линейного закона изменения частоты ilF(t).

Сигнал и с выхода смесителя 2 через усилитель 3, которьй необходим для устранения паразитной амплитудной модуляции, поступает одновременно на вход цепочки 4 и на первый вход триггера 7, С выхода первой дифференцирующей цепочки сигнал поступает на вход первого амплитудного детектора 5, на выходе которого сигнал (фиг.З и) вида

Vj+4U(t) при tiCc

(4)

О

при .i

t fс

где Vg - амплитуда постоянной составляющей сигнала, пропорциональная величине Ь; 4U(t) - .отклонения амплитуды сигнала от среднего значения Ug, пропорциональные величине 4F(t).

Фронт импульса на выходе первого детектора 5 задержан относительно начала входного ЛЧМ-сигнала на время Tj ., , равное времени задержки в первой линии 1 задержки, а длительность импульса t равна fj TC - . . Сигнал Ug с вьпсода детектора 5 поступает одновременно на вход линии 9 и на вход фильтра 8. На выходе фильтра 8.формируется импульс (фиг.З б), амплитуда V которого пропорциональна амплитуде Vg на выходе детектора 5. Сигнал Ug с выхода детектора 5, . задержанный на время з..2 в линии 9 (фиг.З в), поступает на первый вход блока 17 и на вход блока 13. Причем величина Tj. j выбирается из условия , - ВремЯ установления амплитуды V на выходе фильтра 8.

С выхода фильтра 8 сигнал поступает на вход детектора 12, на выходе которого формируется импульс (фиг.З г), амплитуда V , которого пропорциональна амплитуде V на выходе фильтра 8 нижних частот, а длительность t выбирается из условия Ту4- , Т, где Т - перио следования входных импульсов. Сигнал с выхода детектора 12 поступает на первый вход усилителя 16, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока 13 (фиг.З ). Причем длительность импульса на выходе блока 15 равна длительности импульса на выходе линии 9, а амплитуда V выбирается достаточной для того, чтобы усилитель 16 находился в состоянии Открыто и сигнал с первого входа проходил на выход Таким образом, на выходе усилителя 16 формируется прямоугольньй импульс (фиг.З е), длительность и временное положение которого равны длительности и временному положению импульса на выходе линии 9, а амплитуда V пропорциональна V на выходе детектора Сигнал с выхода усилителя Т6 поступает на второй вход блока 17 и на первый вход блока 19. Таким образом, сигнал на первом входе блока 17 (фиг.З в) имеет вид JjUgt.UWjK, при %,..ry. . и при ..; .Т.С , где К - коэффициент передачи по амплитуде линии 9, Сигнал на втором входе блока 1 (фиг.З ё ) имеет вцц ) ПР« 4..-, б при ,tij:,ii-t7T ff,i/ где V . к,, Kg, К - коэффициенты пер дачи по амплитуд соответственно фильтра 8j детек тора 12 и усилит ля 16. . . На выходе блока 17 присутствуе сигнал .(t) (фиг.З :) вида () - KrU,(t), где % К 1/К,,. Сигнал на выходе блока 17 можн также записать в виде Ij t JiiUW при r.,.r,,.t.r,f., .у 1о при ..(, . U гд dU(t) - отклонения амплитуды от нулевого значения, пропорЦиональные внутриимпульсным отклонениям частоты от линейного закона. aF(t) в исз4одном ЛЧМ-сигнале. Сигнал вида (7) с выхода блока 17 поступает на вход блока 21 имеющего два пороговых уровня VpoRi и -Vnop., (фиг.З Tie). . Если амплитуда сигнала на вход блока- 21 больше +У„ор2.или меньше 2 , тогда на его выходе появляется положительньш импульс (фиг.З у). Первый появившийся импульс с выхода блока 21-поступает второй вход триггера 25 и перевод его из состояния О в состояние 1. На первьй вход триггера 25 поступает импульс с выхода блока 86 и своим срезом переводит триггер 25 из состояния 1 в состояние О. На выходе триггера 25 формируется прямоугольньш импульс (фиг.Зи ), который поступает на первый вход элемента И 29. Импульс на выходе триггера 25 появляется только тогда, когда амплитуда сигнала на входе блока 21, пропорциональная внутриимпульсным отклонениям, частоты от линейного закона AF(t)3станет больше +Vmfa или меньше -V,a -2 Значениями .2. .j. °преде- ляется допуск на величину AF(t) внутриимпульсных отклонений зако- . на изменения частоты от линейного. Импульсы с выхода триггера 25, совпадающие по времени с импульсом ,, на выходе формирователя 26, поступают через открытьй. элемент И 29 на первьй вход счетчика 33, Таким образом, счетчик 33 осуществляет счет ЛЧМ-радиоимпульсов,в пределах интервала измерения, у которых внутриимпульсные отклонений частоты от линейного закона ЛF(t) превьппают заданный допуск. Режим допускового контроля скорости изменения частоты b осуществляется следующим образом. « На выходе детектора $ сигнал имеет вид (4), где Vg - амплитуда постоянной составляющей сигнала, пропорциональная величине Ь, но так как величина b имеет междупериодные отклонения лЬ скорости изменения частоты от номинального значения Ь и равна b можно величину Vg представить в виде 3 , где V g - амплитуда постоянной составляющей сигнала, пропорциональная номинальной величине скорости изменения частоты -sV - междупериодные отклонения амплитуды постоянной составляющей сигнала от. величины Vgp , пропорциональные междупериодным отклонениям скорости изменения частоты ЛЬ от номинального значения b о. Сигнал вида (6) с выхода усилителя 16 (фиг.4 и) поступает на первьй вход блока 19. Учитывая, что 7, Vg,±&Vs , а V.,4 V,. К 2- Кэ- К , можно выражение (6) представить в .V -oiiVjKiKjK, при при ,, i .г На второй вход блока 19 подаетс сигнал с выхода блока 13 через аттенюатор 20, который служит для установки необходимой амплитуды им пульса на втором входе блока 19, Таким образом, на второй вход блока 19 поступает сигнал (фиг,4 5) вида b, при ,+.26Ut,., О при где V Vo - амплитуда импульса, соответствзпощая номинальной скорости изменения частоты Ь На выходе блока 19 присутствует сигнал (фиг.4 б) вида U.,5(t)K/U.,(t)-U,g (t), где К7 1/К2- Кз К. Сигна.п на выходе блока 19 можно также представить в виде (i( Р .г О . при. .tj..i7T,r,, , где iiUj - междупериодные отклонени амплитуды сигнала от нулевого значения, пропорциональные междупериодным отклонениям скорости изменения частоты ЛЪ от номинального зна чения bj . Сигнал вида (10) с выхода блока 19 поступает на блок 24, имеющий два пороговых уровня Vi и пор. 3 (фиг.4 6). Если амплитуда импульса на входе блока 24 больше +Vnop,3 или меньше -V.,, , на выходе блока 24 появляется положи-, тельный иипульс (фиг.4 г). Значениями +V р- и -V(iop.3 определяется допуск на величину &Ъ междупериодных отклонений скорости изменения частоты от номинального значения b в исходном Л Ш-сигнале. Если ве личина АЪ превьшает допустимые зна чения, на выходе блока 24 появляет ся импульс, поступающий на первьй 6,10 вход элемента И 28, на второй вход которого поступает импульс с выхо- .д да формирователя 26, открывая его на время интервала измерения тг . Импульсы с выхода блока 24, совпадающие по времени с интервалами измерения , поступают через открытый элемент И 28 на первый вход счетчика 32. Таким образом, с«етчик 32 осуществляет счет ЛЧМ-радиоимпульсов в пределах, интервала измерения, у которых междупериодные отклонения скорости изменения частоты йЪ от, номинального значения Ь превышают заданный допуск. Режим допускового контроля начальной частоты f ЛЧМ-сигнала осуществляется следующим образом. Из выражения (3) следует, что начальная фаза Чз сигнала на выходе смесителя 2 равна fз iwt-j.f, где f fl4f - начальная частота ЛЧМ-сигнала; uf. междупериодные отклонения начальной частоты ЛЧМ-сигнала от номинального значения fg , Таким образом, начальная фаза сигнала на выходе смесителя 2 содержит информацию о междупериодных отклонениях начальной частоты ЛЧМ-сигнала 4f от номинального.значения (,. Сигнал с выхода смесителя 2 через усилитель 3 поступает на первый вход триггера 7, на второй вход которого поступает сигнал с выхода цепочки 18 (фиг,2 Б), Импульс положительной полярности с выхода цепочки t8, соответствзпощий по времени началу ЛЧМ-сигнала, поступает на второй вход триггера 7 и переводит его из состояния 1 в состояние О, Когда амплитуда сигнала на первом входе триггера 7 превьшает порог срабатывания, он переводится из состояния О в состояние 1, Момент времени, когда триггер 7 переводится из состояния О в состояние 1, .зависит от начальной фазы /j сигнала на выходе смесителя 2. Таким образом, на выходе триггера 7 формируется сигнал, длительность которого Т-, пропорциональна начальной фазе Чз сигнала вида (3), а значит, проn

пропорциональна начальной частоте ЛЧМ-сигнала f. Учитывая, что

f ft if, можно

представить в виде

T, e,.,t.c,

где 4-J значение длительности импульса на выходе триггера 7, соответствующее номинальному значению начальной частоты f(J ЛЧМсигнала;

/ЗГ, - междупериодные -отклонения длительности импульса от значения Т о, пропорциональные междупериодным отклонениям начальной частоты 4 f ЛЧМ-сигнала от номинального значения f . Сигнал с выхода триггера 7 через цепочку 11 поступает на первый вход элемента И 15, на второй вход .которого поступает сигнал с выхода формирователя 23, На вход последнего подается импульс с выхода цепочки 18, задержанный на время (Г. g в линии 22, Таким образом, на выходе формирователя 23 формируется импульс, задержанный относительно начала ЛЧМ-сигнала на величину 1-, и имеющий длительность , Причем j величины .з и Г выбираются из ; условия bj.,3 Kt.o Р этом положительный импульс на первом входе элемента И 15 находится по времени точно посередине импульса длительностью 12 втором входе, Это соответствует тому, что начальная частота f ЛЧМ-сигнала равна номинальной f, На выходе первого элемента И 15 появляется импульс только тогда, когда положительный импульс на первом входе не совпадает по време ни с импульсом f на втором входе. Так как временное положение положительного импульса на первом входе элемента И 15 относи200186 2 .

тельно начала ЛЧМ-сигнала равно длительности выходного импульса . триггера.7, а значитj пропорционально междупериодным отклонениям начальной частоты f ЛЧМ-сигнала от номинальнЬго значения f, поэтому длительность импульса 2 на втором -. входе первого элемента И 15 определяет допустимые значения.между10 периодных отклонений начальной частоты df ЛЧМ-сигнала от номинального значения f , Таким образом, на выходе элемента И 15 появляется импульс только тогда, когда между15 периодные отклонения начальной час-, тоты df ЛЧМ-сигнал а относительно номинального значения f, превысят допустимые значения. Импульсы с выхода элемента И 15 поступают- на

20 первый вход элемента И 27, на вто- рой вход которого поступает импульс с выхода формирователя 265 открывая его на время интервала измерения иэм Импульсы с выхода

25 элемента И 15, совпадающие по времени с интервалом измерения , поступают через открытьш элемент И 27 на первый вход счетчика 31, Следовательно, счетчик 31 осуществ. 30 ляет счет ЛЧМ-радиоимпульсо.ёг в пределах интервала измерения, у которых междупериодные отклонения начальной частоты 4f от номинального значения , превьш1ают заданный до-

35 ,,

Таким образом, предлагаемое устройство для контроля параметров ЛЧМ-сигналов позволяет производить раздельное измерение в заданном

Q интервале времени числа ЛЧМ-радиоимпулБсов, у которых в,нутриимпулЕ.сные отклонения от линейного закона изменения частоты, междупериодные отклонения начальной частоты и

f междупериодные отклонения скорости изменения превышают заданные допуски.