Осциллографический фазометр Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где применяются сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манинуляцией (ЛМ-ФМн).

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей фазометра путем поиска по частоте сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцие

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого фазометра; на фиг,2 - осциллограммы для сигналов с различной кратностью фазовой манипуляции; на фиг.З - структурная схема накопителя.

Фазометр содержит последовательно включенные генератор 1 развертки, электронн1 1{1 коммутатор 2, гетеродин 3, смесителгз 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, первую ЭЛТ 9, генератор 10 опорного напряжения, Фпзоирагчатель 11 на 90 , усилитель 12, вторую ЭЛТ 13, усилитель 14, амплитудный ограничитель 15, перемножитель 16, полосовой фильтр 17 и третью ЭЛТ 18.

Накопитель В (фиг.З) содержит умножители l, 19, и 19а, частоты соответственно на два, четьфе и восемь, анализаторы 20, 2()( , 20.,, 20 j спектра, блоки 21, j 21 и 21 сравнения, пороговые элементы 22,, 22,, и 22, и элемент ШИ 23.

В осциллографическом фазометре последовательно соединень1 генератор

1развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, второй вход которого соединен с входом фазометра, усилитель 5 промежуточной частоты, амш1итуд ый ограничитель

15 и накопитель 8, второй вход которого через линию 7 задержки соединен сего выходом, а выход соединен с вторым входом электронного коммутатора

2и вертикальным электродом ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. К выходу амплитудного ограничителя 15 последовательно подключены ключ 6, второй вход которого соединен с выходом накопителя 8, перемножитель 16, второй вход которого соед1П1еН с входом фазометра, полосовой ф1шьтр 17 и вертикальный э.чектрод ЭЛТ 18, горизонтальный

электрод которой соединен г нтор)1м выходом генератора 1 развертки. К выходу генератора 10 опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель 11 на 90, усилитель 12 и горизонтальный электрод ЭЛТ 13, вертикальный электрод которой через усилитель 14 соединен с выходом генератора 10 опорного напряжения, а управляющий электрод соединен с выходом ключа 6.

Принцип работы предлагаемого фазометра основан на поиске в заданном

диапазоне частот Df сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и визуальной оценке основных его параметров: несущей частоты со,, , величины скачков фазы uq , кратности фазовой манипуляции m и закона амплитудной модуляции М (t) на экране трех ЭЛТ. Фазометр работает следующим образом,

Просмотр заданного диапазона частот Df осуществляется с помощью генератора 1, который периодически с периодом Tf по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3.

Одновременно генератор 1 формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 9 и 18, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона.

Принимаемый сигнал с комбинированной модулированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ-ФМн)

и (О 41 l+M(c) )+ср.

где Uj ,u,, - амплитуда, несущая частота и начальная фаза сигнала;

М (t) - модулирующая функция 5амплитудной модуляции;

4 j((t:) -, манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем g4t(t) const при

kr.; t () и может изменяться скач ком на ULf при , т.е. на границах между эле- ментарньми посылками (,2,..,, N-1) ; - длительность и количество элементарных посылок, из которых

5

п

состоит сигнал длительностью Т (T.Ne) , поступает на первый вход смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение гетеро/щна 3 линейноиэ- меняющейся частоты

.г

г W4J,

cos (cO t -Tljt +Cf) ,

где и

г

U

г

Чг

амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина;

скорость изменения частоты гетеродина На выходе смесителя 4 образуется

напряжение комбинационных частот.

Усилителем 5 выделяется напряжение

только промежуточной частоты

У т

и,р (t) 4J,p Um(0 , ,pt- -tf tbTTjft +q .p, 1- K.U.Jr ;

К, - коэф(1)ициент передачи смесителя;C0n. промежуточная частота;

Ч г,р Ч с-Ч г,

которое после накопления и превышения порогового уровня и пор в накопителе 8 воздействует на управляющий вход электронного коммутатора 2, от- ,ключая гетеродин 3 от генератора 1, на управляющий вход ключа 6, открывая его, а на вертикальный электрод. ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1. С этого момента процесс поиска АМ-ФМн сигналов прекращается.

Напряжение Upp (t) с выхода усилителя 5 промежуточной части поступает на вход амплитудного ограничителя 15, на выходе которого образуется напряжение

и, (О UoCos Q„pt + c,(t;)

в котором амплитудная модуляция устранена и присутствует только фазовая манипуляция (ФМн).

Если на вход накопителя 8 поступает ОФМн-сигнал (t) 0,1 и, то на выходе умножителей 19,, 19 2. и 19j частоты образуются колебания соответственно :

U,(t) Uo Cos(2GDnpt-27yt +2efnp); Ui(t)Uo cos(4Unp t-47j t%4q np) ; и,(с)и„. со5(8и„р t-8 :ryt +8cfn(,);

Так как 2t;(t)0,27 j 4cp(t)-0,47 ; 8cf(t )0,8 Тг, то в указанных колебаниях манипуляция фазы уже отсутствует, Ширина спектра второй bfg, четвертой 4 и восьмой U fg гармоник определяется длительностью сигнала

Tj. л Af 4 ufg 1/Т, тогда как ширина спектра if. ОФМн-сигнала определяется длительностью его элементарных посьшок (), т.е. ширина спектра указанных гармоник в N раз меньше ширины спектра входного сигнала

N

Следовательно, при умножении час- тоты ОФМн-сигнала на два, четьфе и восемь его спектр сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить ОФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе накопите- ля меньше мощности шумов. Ширина

спектра входного сигнала измеряется с помощью анализатора 20 спектра, ширина спектра второй bf , четвертой д и восьмой гармоник

8

сигнала измеряется с помощью анализаторов 20,, 20 и 20 спектра. Напряжения и,, Uj и и,, пропорциональные , f4 6 соответственно, с выходов анализаторов 20,, 202 и 20 спектра поступают на первые входы блоков 21, , 21 и 2Ц сравнения, на вторые входы которых подается напряжение и с выхода анализатора 20 спектра, пропорциональное uf,. Так как , , и и,, то на выходе блоков 21,, 212 и 21J образуются положительные импульсы, которые превышают пороговый уровень в пороговых элементах 22,, 22 и 22, и через элемент ИЛИ 23 поступают на выход.

Если на вход накопителя 8 поступает сигнал с двукратной ФМи

ч.а)о, -1-,7, -|-7, то

на выходе умножителя 19f на два образуется фазоманипулированный сигнал, а на выходе умножителей 19, и 19, частоты на четыре и восемь образуются коле- бания ) HU} (t) соответственно, т.е. в указанных каналах осуществляется свертка входного сигнала .

Если на вход накопителя 8 поступает сигнал с трехкратной фазовой манипуляцией

3

4

LvP.(t)0, . ,

то свертка его спектра осуществляется только на выходе умножителя 1 Эг, частоты на восемь. При этом положительное напряжение формируется только на выходе блока 21j сравнения.

Время накопления и пороговый уровень и

пор

в накопителе 8 выбирают

таким, ,1 этот уровень не превышал случайные помехи. При этом па экране ЭЛТ 9 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтально развертке одпоз- начно определяет несучцую частоту и)с принимаемого сигнала с комбинированной амплитудной модуляпией и фазовой манипуляцией (фиг.2а).

Для визуальной оценки величины скачков фазы дср и кратности фазовой манипуляции m принимаемого сиг}1ала используют ЭЛТ 13 с Круговой разверткой, причем круговая развертка формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота со которого равна промежуточной частоте принимаемого сигнала: сОд Напряже- ние генератора 10 поступает через усилитель 14 на вертикальный электрод а через фазовращатель 1 1 и уси1П1тель 12 - на горизонтальный электрод ЭЛТ 13

на управляющий электрод которой чере открытый ключ 6 поступает ФМн-сигнал Ug (t) промежуточной частоты с выхода амплитудного ограничителя 15. 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 окр окности (фиг.2в, г, д) . Количество точек определяет кратность фазовой манипуляции т, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы принимаемого сигнала. При неравенстве частот со и сОрр яркостные метки будут сдвигаться по окружности ( раз- )1остной частотой.

Для визуальнс5й оценки мс лулирую- Heit функции М (О амплитудной модуляции принимаемого ЛМ-ФМн-сигнала

используется ЭЛТ 18 с линейноГ разверткой. При этом ФМп-сигнал U(t) с выхода амплитудного ограничителя 15 через открыт. ключ 6 поступает на второй вход перемножителя 16, на

первый вход которого подается принимаемый АМ-ФМн-сигнал U, (t) с входа фазометра. В результате перемножения указанных сигналов на выходе перемножителя 16 (тбразуется результирующее колебание

L j(t)Uj UM(t). cosCuvt+ .Vt: +1 + 1 +М (t; Я . с о s (2 cj - L ) t +2 p ( t) - и у + 2tF,,,

где

U и.

К.,- коэффициент передачи перем

ножителя,

из которого полосов1.1м фильтром 17 выделяется напряже1П е разностной частоты

П

, (t;) (t)J cos(cj t+ 7:yt + (f,).

Ь

0

0

5

0

5

в которой фазовая манипу.чяция уже отсутствует, а присутствует Tojn,Ko амплитудная модуляция на частоте гетеродина 3. Это напряжение с выхода полосового 11) 17 н ;ступает на вертикальный электрод 3.11 18, на го- ризонтальн1,1й электрод которой подается напряжение с второг о выхода генератора 1 развертки. В результате на экране ЭЛТ 18 г1оявляется осциллог рам- ма yVt 1-сигнала в врще (t) (|Ьиг.2б).

Время Г, задержки ;п1нии 7 задержки выбирают таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого /V 1-ФМп-сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 9, 13 и 18. По истечении этого времени напряжение с выхода / задержки поступает на вход сброса накопителя 8 и сбрасывает его элемент 22,, 222 и 22, в нача:П)Ное состояние. При этом электронны; коммутатор 2 пере- ВОД11ТСЯ в исходное состояние, котором гетеро; цн 3 оказ|,ваетс,ч подключенным к выxп/ y -ене15ато15а 1 развертки, а ключ 6 зак 1ывается , т , е . переводится в Исходное состоян ;е. С этого момента просмотр заданногс частотного д 1апазо11а i поиск AI -iE MH-t;nr- HcLioi прод(5.гскаются, в случае обнаружения следующего ЛМ-ФНн-сигнала фазометр работает аналогично.

Если на вход фазометра поступает ФМн-сигнал, то его параметры визуально оцениваются на экранах ЭЛТ 9 и 13.

Если на вход фазометра поступает Ш 1-сигнал, то его параметры визуально оцениваются на экранах ЭЛТ 9 и 18.

Таким образом, предлагаемый осцил- лографический фазометр по сравнению с прототипом позволяет не только оценить фазовый сдвиг между двумя гармоническими сигналами и осуществить поиск в заданном диапазоне частот фазоманипулированных сигналов и визуальную оценку их основных параметров, но и обеспечить поиск в заданном диапазоне частот сигналов с амплитудной модуляцией и сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и визуальную оценку их основных параметров (несущую частоту, величину скачков фазы, кратность фазо

вой манипуляции и чакон амп.читудной модуляции), что расширяет функциональные возможности осциллографичес- кого фазометра.

Формула изобретения

Осциллографический фазометр по авт.св. № 1247778, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей фазометра путем поиска по частоте сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, в него введены последовательно соединенные перемножитель, полосовой фильт и вертикальный электрод введенной третьей ЭЛТ, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора развертки, а также амплитудный ограничитель, включенный между выходом усилителя промежуточной частоты, первым входом ключа и вторым входом накопителя.

00

/ilf

ff т f ч 2 x.f

Изобретение может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются сигналы с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства. Фазометр содержит генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточ- ной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, ЭЛТ 9 и 13, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90°, усилители 12 и 14 и амплитудный ограничитель 15. Введение перемножителя 16, полосового фильтра 17 и ЭЛТ 18 позволяет не только оценить фазовый сдвиг между двумя гармоническими сигналами и осуществить поиск в заданном диапазоне частот фазоманипулированных сигналов и визуальную оценку их основных параметров, но и обеспечить поиск в заданном диапазоне частот сигналов с ампли- s тудной модуляцией и сигналов с комбинированной амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией и визуальную оценку их основных параметров. 3 ил. S сл тВлод гю

Редактор А.Лежнина

(puz.Z

Составитель Л.Воронина

Техред И.Попович Корректор Е.Рошко

Заказ 4126/43 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Произв((:твенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4.