Панорамный измеритель частоты радиосигналов Советский патент 1987 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться для поиска, обнаружения и измерения частоты радиосигналов в широком частотном диапазоне.

Цель изобретения - устранение неоднозначности и повьшения точности измерения частоты сигналов путем подавления ложных сигналов, принимаемы по зеркальному каналу.

На фиг,1 представлена структурная схема предлагаемого измерителя, на фиг.2 - частотная диаграмма, поясняющая принцип работы измерителя.

Устройство содержит приемную анте ну 1, генератор 2 развертки, гетеро- дин 3, первый фазовращатель на , первый смеситель 5, второй смеситель 6, первый регулируемый фазовра- щатель 7, второй регулируемый фазовращатель 8,первьт усилитель 9 промежуточной частоты, второй усилитель 10 промежуточной частоты, первый узкополосный фильтр 11, второй узкополосный фильтр 12, второй детектор 13, третий детектор 14, вы- читатель 15, первый фильтр 16 нижних частот, первый инверсный усилитель 17, фазовый детектор 18, вто- рой фильтр 19 нижних частот, второй инверсный усилитель 20, второй фазовращатель на 9021, сумматор 22, первый дедектор 23, видеоусилитель 24, калибратор 25, осциллографический индикатор 26.

К выходу приемной антенны 1 подключены два канала, каждый из которых содержит последовательно включенные смеситель 5(6), второй вход кото рого соединен через гетеродин 3 с первым выходом генератора 2 развертки, регулируемый фазовращатель 7(8), усилитель 9(10) промежуточной частоты, узкополосный фильтр 11(12) и детектор 13(14), к выходам каналов последовательно подключены вычита- тель 15, фильтр 16 нижних частот и инверсный усилитель 17, два выхода которого соединены с вторыми входа- ми усилителей промежуточной частоты 9 и 10 соответственно, к выходам узкополосных фильтров 11 и 12 последовательно подключены фазовый детектор 18, фильтр 19 нижних частот и инверсный усилитель 20, два выхода которого соединены с вторыми входами регулируемых фазовращателей 7 и 8 соответственно, к выходам -усилителя 10 промежуточной частоты последовательно подключены фазовращатель на 90 21, сумматор 22, второй вход которого соединен с выходом усилителя 9, детектор 23, видеоусилитель 24 и вертикальный электрод ос- циллографического индикатора 26, горизонтальный электрод которого соединен с вторым выходом генератора 2 развертки. К первым входам фазовращателей 7 и 8 подключен калибратор 25.

Подавление ложных сигналов, принимаемых на зеркальной частоте uJ , основано на использовании двух каналов приема, в которых сигналы преобразуются в более низкую одинаковую для обоих каналов промежуточную частоту, усиливаются, а затем суммируются. Причем в одном из каналов принимаемый сигнал сдвигается по фазе на 90° как на высокой частоте, так и на промежуточной частоте. Это приводит к тому, что сигналы промежуточной частоты, принимаемые на зеркальной частоте uJ , на входе сумматора оказываются в противофазе. Следовательно, при суммировании таки сигналы подавляются. Однако полное подавление указанных сигналов возможно только при идентичности приемных каналов. Реальные усилители промежуточной частоты, входящие в соста каналов, имеют отличающиеся характеристики. Различия увеличиваются за счет элементов, предшествующих усилителям промежуточной частоты. Для устранения неидентичности приемных каналов вводится комплексная (амплитудно-фазовая) система идентификации которая использует гармонический калибровочный сигнал, получаемый от отдельного генератора, частотаоО которого отличается от промежуточной частоты и)„р на некоторую величину uuJ (фиг.2). При малой aoJ калибровочный сигнал несет информацию о неидентичности приемных каналов на промежуточной частоте З в билу корреляции близ ких значений частотных характеристик

Если на входы усилителей 9 и 10 промежуточной частоты подать одинаковые по амплитуде и базе калибровочные сигналы, то на их выходах из-за разных комплексных коэффициентов передачи сигналы будут отличаться. При этом разность амплитуд выходных калибровочных сигналов можно использовать

3129

для управления модулем коэффициента передачи каждого усилителя промежуточной частоты, а разность фаз - для управления фазовым сдвигом в усилителях промежуточной частоты.

Панорамный измеритель частоты радиосигналов работает следующим образом.

Поиск сигналов в заданном частотном диапазоне Dj осуществляется с noмощью генератора 2 развертки, который периодически с периодом Т по пилообразному закону изменяет настройку гетеродина 3. Одновременно генератор 2 управляет горизонтальной раз- верткой луча осциллографического индикатора 26, которая используется как ось частот. Для удобства пользования такой частотной осью перестройка гетеродина- 3 и развертка луча осуществляются линейно. В зтом случае шкала частот будет равномерной по всей I

длине линии развертки. Принимаемый сигнал U(t)( +Ч, ) ,

где Ug, u, Чд- амплитуда несущая

частота и начальная фаза сигнала соответственно,

с выхода приемной антенны 1 поступает на первые входы смесителей 5 и 6. Причем на первый вход смесителя 6, указанный сигнал поступает .через фазовращатель на 90°4. На вторые входы смесителей 5 и 6 подается напряжение гетеродина 3

U(tXVCos(, t+Jty t +t, ), где U, iii. , Чг - амплитуда, начальная частота и начальная фаза напряжения гетеродина

Df

Ufa

соответственноi

„иг а to

-- - скорость изменения

частоты гетеродина

ufo, - девиация частоты. На выходе смесителей 5 и 6 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями промежуточной частоты 9 и 10 выделяются следуюпще напряжения соответственно:

U,(t)U,Cos(uJ,pt+71V ), Uj(t)UjCos(u)pt+5lV t +V 90),

где U, i К, и, и,

и.

5

fO 520

25

30

0

5

924

К - коэффициент передачи первого канала приема-, K,j - коэффициент передачи второго канала приема u)p-u. промежуточная частота.

На входы усилителей промежуточной частоты 9 и 10 через регулируемые фазовращатели 7 и 8 соответственно с выхода калибратора 25 поступает гармонический калибровочный сигнал

U,,(t)(uJ t +Ч ).

С выходов усилителей промежуточной частоты 9 и 10 калибровочные сигналы вьщеляются узкополосными фильтрами 11 и 12 и после детектирования в детекторах 13 и 14 поступают на вычитатель 15 системы амплитудной идентификации. При неравенстве модулей коэффициентов передачи приемных каналов (К, К ) на частоте i- на выходе вычитателя 15 появляется напряжение (положительное или отрицательное) , которое через фильтр 16 нижних частот и инверсный усилитель 17 воздействует на вторые входы усили- . телей 9 и 10 ттромежуточной частоты изменяя их коэффициенты передачи таким образом, что напряжение на выходе вычитателя 16 стремится к нулю. При этом коэффициенты передачи усилителей 9 и 10 промежуточной частоты оказываются практически одинаковыми на частоте иЗ калибровочного сигнала.

С выходов узкополосных фильтров 11 и 12 калибровочные сигналы поступают на систему фазовой идентификации, состоящую из фазового детектора 18, фильтра 19 нижних частот, инверсного усилителя 20 и двух регулируемых фазовращателей 7 и 8. При наличии фазовой неидентичности приемных каналов на выходе фазового детектора 18 появляется напряжение (положительное или отрицательное), которое через фильтр 19 нижних частот и инверсный усилитель 20 воздействует на вторые входы фазовращателей 7 и 8, изменяя фазовые сдвиги калибровочньрс сигналов, так как выходное напряжение фазового детектора 18 стремится к нулю. Так достигается фазовая идентификация приемных каналов. Наличие сильной корреляции между модулями коэффициентов передачи и между их аргументами на частотах информационного ;uJ и калибровочного и) сигналов позволяет утверждать прак

51

тическое равенство модулей коэффициентов передачи и равенство их аргументов на промежуточной частоте.

Следовательно, на выходах усилителей промежуточной частоты 9 и 10 образуются напряжения

и, (t)U,COs(cJ,t +1ti1t ,Г,

U(t)U,cos(u)pt +jry tVv-90 ), где I, U, U,.

Напряжение ) с выхода усилителя промежуточной частоты 10 поступает- на вход фазовращателя на 90 2 на выходе которого образуется напряжение

U3(t)UoCos(4 +ЧПР).

Полученное напряжение U(t) поступает на первый вход сумматора 22, на второй вход которого подается напряжение U,(t) с выхода усилителя про- межуточной частоты 9. На выходе сумматора 22 образуется напряжение

U,(t)2U«cos(u)p t+n-i t + f„p),

которое поступает после детектирова- кия в детекторе 23 и усиления в видеоусилителе 24 на вертикальный электро осциллографического индикатора 26, на горизонтальный электрод которого подается напряжение генератора 2 развертки. На экране осциллографи- индикатора 26 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет несущую частоту обнаруженного сигнала.

Описанная выше работа измерите- ля соответствует случаю приема сих- нала по основному каналу на частоте и). (фиг.2) .

Если сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте uj , то на выходе усилителей 9 и 10 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

и, (t)U,cos(uj pt-1i Vc5-4np), и, (1)и„соз(иЗ„р t- Tti t - V-«-90°) , где и)„р 5 -Of

%f. f. - fc

Напряжение U (с) с выхода усили- теля 10 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя на , на выходе которого образуется напряжение

Uj(t)-U,cos(u)pt- nii с -Ч „р + 180°) -UoCos(u.Vpt-Tiy t - fnp ). Напряжения U, (t) и Uj (t) поступающие на входы сумматора 22, на его вы

5

1

0

5 Q

-j

0

5

92 6

ходе компенсируются. При этом инден- тичность обоих каналов обеспечивается автоматически с помощью комплексной системы идентификации. Следовательно, ложный сигнал, принимаемый по зеркальному каналу на частоте1х), , подавляется.

Формула изобретения

Панорамный измеритель частоты радиосигналов, содержащий последовательно включенные приемную антену, смеситель, второй вход которого через гетеродин соединен с генератором развертки, усилитель промежуточной частоты, последовательно соединенные детектор и видеоусилитель, выход которого соединен с вертикальным электродом осцилрграфического индикатора, горизонтальный электрод которого соединен с вторым выходом генератора развертки, отличающийся тем, что, с целью устранения неоднозначности и повышения точности измерения частоты сигналов путем подавления ложных сигналов, принимаемых по зеркальному каналу, он снабжен двумя фазовращателями на 90 «двумя регулируемыми фазовращателями, двумя инверсными усилителями, двумя фильтрами нижних частот, вторым смесителем, вторым усилителем промежуточной частоты, вторым и третьим детекторами, калибрато- poMj фазовым детектором, вычитате- лем, и двухвходовым сумматором, причем первый регулируемый фазовращатель включен между выходом первого смесителя и входом первого усилителя промежуточной частоты, к выходу которого последовательно подключены первый узкополосный фильтр и второй детектор, к выходу приемной антенны последовательно подключены первьй фазовращатель на 90 , второй смеситель, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина, второй ре гу- лируемый фаз,овращатель, второй усилитель промежуточной частоты, второй узкополосный фильтр, третий детектор, вычитатель, второй вход которого соединен с выходом второго .детектора, первый фильтр нижних частот и первьй инверсный усилитель, два выхода которого соединены с вторыми входами усилителей промежуточной частоты соответственно, к выходу первого узкополосного фильтра по71

следовательно подключены фазовый де тектор, второй вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, второй фильтр нижних частот и второй инверсный усилитель, два выхода которого соединены с вто рыми входами регулируемых фазовращателей соответственно, между выхоНпр

лиг.

2901928

дом первого усилителя промежуточной частоты и входом первого детектора включен сумматор, второй вход которого через второй фазовращатель 5 на 90 соединен с выходом второго усилителя промежуточной частоты, к первым входам регулируемых фазовращателей подключен калибратор.

(jOnp(

Л /50 ,Л

и

CtJc

а).

or

Редактор М.Товтин

Составитель В.Величкин

Техред В.Кадар Корректор И.Эрдейи .

Заказ 7894/40Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фи5.2

Изобретение относится к радиоизмерительной технике. Может использоваться для поиска, обнаружения, измерения частоты радиосигналов в широком частотном диапазоне. Целью изобретения является устранение неоднозначности и повышение точности измерения частоты сигналов подавления ложных сигналов. Введение фазовращателей на 90° 4 и 21, регулируемых фазовращателей 7, 8, инверсных усилителей 17, 20, фильтров нижних частот 16, 19, смесителя 6, усилителя промежуточной частоты 10, детекторов 13, 14, калибратора 25, фазового детектора 18, вычислителя 15, двухвходового сумматора 22, образование новых функциональных связей позволило достичь поставленную цель. Кроме того, устройство содержит приемную антенну 1, генератор развертки 2, гетеродин 3, смеситель 5, усилитель промежуточной частоты 9, узкополосные фильтры 11, 12, детектор 23, видеоусилитель 24, осциллографический индикатор 26. Подавление ложных сигналов, принимаемых на зеркальной частоте, основано на использовании двух каналов приема, в которых сигналы преобразуются в более низкую одинаковую для обоих каналов промежуточную частоту, усиливаются, а затем суммируются. На входе сумматора эти сигналы оказываются в противофазе за счет сдвига в одном из каналов на 90 Следовательно, при суммировании такие сигналы подавляются. 2 1п. S (Л