Осциллографический фазометр Советский патент 1986 года по МПК G01R25/00 

Изобретейие относится к радиоиз- мерительной технике и может быть использовано в радиолокаций и связи, где широко, применяются фазоманипу- лированные (ФМн) сигналы.

Основными параметрами ФМн-сигна- лов являются несущая частота W , величина скачков фазы АI, кратность фазовой манипуляции m (основание модулирующего хода), закон фазовой ма- нипуляции, длительность и количество N элементарныз посылок, из которых составлен ФМн-сигнал длительностью Т .

В общем случае на одной несущей частоте можно одновременно передавать сообщения от п источников, т.е использовать п-кратную фазовую манипуляцию. Наибольшее распространение получили однократная, двукратная и трехкратная .фазовые манипуляции.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей, фазометра путем поиска по частоте фазомаиипулированного сигнала и ви- зуалыюй оценки его.основных параметров.

На Флг.1 показана структурная схема предлагаемого фазометра; на фиг.2 - вид осциллограмм для сигна- лов с различной кратностью фазовой мaнипyляции на фиг.З - структурная схема накопителя.

Фазометр содержит последовательно включенные, генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, второй вход которого соединен с входом фазометра, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ б, ЛИН1ПО 7 задержки и накопитель 8, второй вход которого соединен с выхо дом усшхителя 5 промежуточной частоты,, а выход накопителя 8 подключен к второму входу электронного коммутатора 2, входу линии 7 задержки и вертикальному электроду ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки, К выходу генератора 10 опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель 11 на 90, усгшитель 12 и горизонтальный электрод ЭЛТ 13, вертикальный электрод которой через усилитель 14 соединен с выходом генератора 10 опорного напряжения.

Принцип работы предлагаемого фазо Метра основан на поиске в заданном

диапазоне частот ФМн-сигнала и визуальной оценке основных его параметров (несущей частоты WE величины скачков фазы и кратности фазовой манипуляции т) на экране двух ЭЛТ.

Фазометр работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот осуществляется с помощью генератора 1 развертки, которьм периодически с периодом Т по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генератор 1 развертки формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 9, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона.

Принимаемьш ФМн-сигнал

U(,(t)V(,cos (Jgt+ fк(t)- ,

V,

,

f.(t)

-амплитуда, несущая частота и начальная фаза сигнала;

-манипулируемая составляющая, отображающая закон фазовой манипуляции, 4(t)const при к t (к+1) l и может изменяться скачком на лЧ при L, , т.е. на границах элементарными посылками (,2,...,N),

тупает на первый вход смесителя- на второй вход которого подается ряжение гетеродина 3

Up (t)VpCos(U)t+ Iff),

где V

г амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина. На выходе смесителя 4 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 5 выделяется напряжение только промежуточной частоты

Unp(t)V,,,cosi.u«pt-bVt)-f f,

пр

где V.

пр

2 с

К - коэф4зициент передачи iсмесителя;

(f Ц. - промежуточная частота;

fnp, промезкуточная фаза, которое после накопления и превышения порогового уровня VfjQp в накопителе 8 воздействует на управляющий вход электронного коммутатора 2, отключая гетеродин 3 от генератора 1 развертки, на управляющий вход ключа 6, открывая его, и на вертикальный электрод ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой .соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. С этого момента процесс поиска ФМн-си налов прекращается.

Накопитель может быть выполнен в различных вариантах. Один из возможных вариантов представлен на фиг.З, где введены следующие обозначения :

15,152,15 - умножители частоты соответственно на два, четыре и восемь;

16 ,16,162,16, - анализаторы спектра;

17 1 2 ,1 7 - блоки сравнения}

18 ,18 ,18;5 - пороговые элементы 19 - элемент ИЛИ.

Если на вход накопителя 8 поступает нулевой ФМн-сигнал, то на выходе умножителей 15, 15., 15.j часто- ты образуются следующие гармонические колебания соответственно:

и (t)(2u,pt+2V);

U,(t)-Vnp cos

nr

(

);

U.,(t)V,pCos(8u)pt+8.if,p) при 0 t Tf ,

где У„, }kV,Vr;

k - коэффициент передачи смесителя,

np Wg-Wr- промежуточная частота, H ppcM j- р- промежуточная фаза.

Так как 2 4(t)0,2 И: ; 44(t)0,4S 8 f((t)0,8 , то в указанных колебаниях манипуляция фазы уже отсутствует. Ширина спектра второй &f, , четвертой if. и восьмой fj гармоник определяется длительностью сигнала Т;; (й л af Ут5, тогда как ширина спектра ОФМн-сигнала определяется длительностью его элементарных посылок, т.е. ширина спектра указанных гармоник стала в N раз меньше ши рины спектра входного сигнала

&fc - : м df, -Af л,

г-

12477784

Следовательно, при умножении нулевого ФМн-сигнала на два,

25

30

и восемь его спектр сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позво- 5 ляет обнаружить нулевой ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе накопителя меньше мощности шумов. Ширина спектра if. входного сигнала измеряется с помощью анализато 0 ра 16 спектра, ширина спектра второй afg , четвертой восьмой л гармоник сигнала изг-теряется с помощью анализаторов 16, , 165 и 16 спектра. Напряжения V , V и V, пропорциоt5 нальные &f , df., fg соответственно, с выходов анализаторов 16, 162 и 16 спектра поступают на первые входы блоков 17, 17 и 17j сравнения, на вторые входы которых подается напря

20 жение V с выхода анализатора 16 спектра, пропорциональное л. Так

5

как и и

1

,,, .

то на выходе блоков 17 , 17, , 17з образуются положительные импульсы, которые пре вьш1ают пороговый уровень в пороговых элементах 18 , 18,,, 18 и через элемент ИЛИ поступают на выход. Если на вход накопителя 8 поступает сигнал с двукратной фазовой манипуляцией (t)0, -|, , , то на

выходе умножителя 15 частоты на два образуется ФМн-сигнал Ч ц (t)0, li , 2/, З й , а на выходе умножителей

частоты на четыре 15 и восемь 15j - гармонические колебания L (t) и Ut(t) соответственно, т-е. в указанных каналах осуществляется свертка входного сигнала.

0 Если на вход устройства поступает сигнал с трехкратной фазовой манипуляцией 4(t)0, |, |, |л, , |Я, 1-Я

Н

ся только на выходе умножителя 15з частоты на восемь. При этом положительное напряжение формируется только на выходе блока 17 сравнения.

0 Время накопления и пороговый уровень и. в накопителе 8 выбирается таким, чтобы этот уровень не превышали случайные помехи. При этом на экране 9 образуется импульс (частот5 ная метка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет несущую частоту принимаемого ФМн-сигнала (фиг. 2,а).

то свертк.а спектра осуществляетДля визуальной оценки величины скачков фазы лЧи кратности фазовой манипуляции m принимаемого ФМн-сиг- нала используется ЭЛТ 13 с круговой разверткой. Причем круговая развертка формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота которого равна промежуточной частоте принимаемого ФМн-сигнала ( o ti.f - На- пряжение генератора 10 поступает че- рез усилитель 14 на вертикальный электрод, а через фазовращатель 11 и yci-шитель 12 - на горизонтальный электрод ЭЛТ 13, на управляющий электрод которой через открытый ключ 6 поступает ФМн-сигнал (t) проме-- жуточной частоты с выхода усилителя 5. Следовательно, напряжение генератора 10 используется для образования круговой развертки луча ЭЛТ 13, а принимаемый ФМн-сигнал промежуточной частоты осуществляет модуляцию его яркости. На экране ЭЛТ 13 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг. 26,в,г). Количество точе определяет кратность фазовой манипуляции т, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы принимаемого ФМн-сигнала. При неравенстве частот РО и Ырряркостные метки двигаются по окружности с разностной частотой.

Время tj задержки линии 7 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМн-сигнала, наблюдая осциллограммь на экранах ЭЛТ 9 и 13. По истечении этого времени напряже- ние с выхода линии 7 задержки поступает на вход сброса накопителя 8 и сбрасывает его элементы 18, 18, 18j, в начальное состояние. При этом электронный коммутатор 2 переводитг ся в свое исходное состояние, при котором гетеродин 3 оказывается подключенным к выходу генератора 1 развертки, а ключ 6 закрывается, т.е. переводится в свое исходное состоя- ние. С этого момента просмотр заданного частотного диапазона и поиск ФМн-сигналов продолжается. В случае обнаружения следующего ФМн-сигнала работа фазометра происходит аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемый ос- циллографический фазометр по сравнению с известным позволяет визуально оценить не только фазовый сдвиг между двумя гармоническими сигналами, но и обеспечивает поиск в заданном диапазоне частот фазоманипулирован- ных сигналов и визуальную оценку их основных параметров (несущую частоту величину скачков фазы и кратность фазовой манипуляции).

формула изобретения

Осциллографический фазометр, содержащий последовательно включенные генератор опорного напряжения, фазовращатель на 90, усилитель и горизонтальный электрод первой ЭЛТ, . вертикальный электрод которой через усилитель соединен с выходом генера- тора опорного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей фазометра путем поиска по частоте фазоманипулированного сигнала и визуальной оценки его основных параметров, он снабжен второй ЭЛТ и последовательно включенными генератором развертки, электронным коммутатором, гетеродином, смесителем,усилит ел ем промежуточной частоты, ключом, линией задержки и накопителем, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход подключен к второму входу электронного коммутатора, к входу линии задержки и вертикальному электроду второй ЭЛТ, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора развертки, выход ключа соединен с модулирующим электродом первой ЭЛТ, а второй вход смесителя является входом фазометра.

7//г

/2

А Т ff/4

о 77. .0

7//г

/2

А Т

от//

а

О О. о

S

(.2

/ { 7/4/7

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются фазоманипу- лированные (ФМИ) сигналы. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей фазометра. Для этого в устройство, содержащее генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90°, усилитель 12 и ЭЛТ 13, усилитель 14, введены ЭЛТ 9, генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, Ьетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линия 7 задержки, накопитель 8. Цель достигается путем поиска по частоте фазоманипулироваиного сигнала и визуальной оценки его основных параметров (несущей частоты . , величины скачков фазы , кратности фазовой манипуляции т) на экране двух ЭЛТ. Время 3 задержки линии 7 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМН сигнала, наблюдая осциллограммы на. экранах ЭЛТ 9 и 13. 3 ил. (/ tNd 4 00 . Pfy. /

(Риг.5