Осциллографический фазометр Советский патент 1987 года по МПК G01R25/00 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются фазоманипули- рованные сигналы.

Цель изобретения - повышение точности и однозначности визуальной оценки основных параметров принимаемого фазоманипулированного сигнала путем подавления ложных сиг-налов, принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого фазометра.

Фазометр содержит последовательно включенные генератор 1 развертки,электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, второй вход которого соединен с входом фазометра, усили- тель 5 промежуточной частоты, сумматор 6, линию 7 задержки, перемножитель 8, второй вход которого соединен с выходом сумматора 6, полосовой фильтр 9, накопитель 10, второй вход которого соединен с выходом линии 11 задержки, а выход подключен к вертикальному электроду электронно-лучевой трубки 12, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки, ко входу 13 линии 11 задержки, к управляющим входам электронного коммутатора 2 и ключи 14. К выходу генератора 15 опорного напряжения последовательно под- ключены фазовращатель 16 на +90 ,уси- лИтель 17 и горизонтальный электрод электронно-лучевой трубки 18, вертикальный электрод которой через усилитель 19 соединен с выходом генера- тора 15 опорного напряжения. К входу фазометра последовательно подключены фазовращатель 20 на +90°., смеситель 21, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина 3,усилител 22 промежуточной частоты и фазовра-- щатель 26 на +90°. Линия 7 задержки, перемножитель 8 и полосовой фильтр 9 образуют автокоррелятор.

Фазометр работает следующим образом.

Просмотр заданного частотного диапазона D. осуществляется с помощью

генератора 1 развертки, который периодически с периодом Tf, по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генератор 1 развертки формирует горизонтальную развертку ЭЛТ-12, которая использует

ся как ось частот. Причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона.

Принимаемый ФМн-сигнал

U(t)UpCos o t+4(t)+4 ,, где и„,и,,Т,

Ч, (t)

4oN

с

амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала соответственно j манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции причем Ч (t) const при KVt(K+1) ii; , может изменяться скачком на дЧ при (), т.е. на границах между элементарными посылками (,2,3,...,N-1), длительность и количество элементарных посылок,из которых составлен сигнал длитель N-tJ,

поступает на первый вход смесителя 4 и на вход фазовращателя 20 на +90 , на выходе которого образуется сигнал

u;(t)U.,) + V90° , .

Сигнал Uj, (t) поступает на первый вход смесителя 21. На вторые входы смесителей 4 и 21 подается напряже-; ние гетеродИ На 3 линейно изменяющейся частоты

Up(t)Upcos(u t+ л jf t + fp,

ностью Т (Тр

где и , со.

.амплитуда, начальная частота и начальная фаза напряжения гетеродина соответственно ,

скорость изменения частоты гетеродина. На выходах смесителей 4 и 21 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 5 и 22 промежуточной частоты выделяются соответственно следующие напряжения

,

,(t)+

1345133

U(t)Uпpcos u,pt + 1 y t2-Cf(t)+Ч,p, . 4,(t) L,(t-t3, )-(t).

0 t т , с

U2(t)U,p-c:os np-90°j ,

где U,,,

K - коэффициент передачи смесителей;

u)j,p . - (jj, - промежуточная частота;

пр г с

Напряжение UgCt) с выхода усилителя 22 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 23 на+90, на выходе которого образуется напряжение

10

Указанное напряжение пр собой ФМн-сигнал на частот и, линейная частотная мод нем уже отсутствует. Напря с выхода полосового фильтр пает на вход накопителя 10 после накопления и превыше вого уровня воздейств

равляющий вход электронног тора 2, отключая гетеродин ратора 1 развертки, на вхо задержки, на управляющий в

15 14, открывая его, и на вер электрод ЭЛТ 12, горизонта трод которой соединен с вт дом генератора 1 развертки момента процесс поиска ФМн

, - .

Uj(t)U,p-cos

-4(t)-90%904%p U p.,pt -ь + t )%. ,.

Напряжения U(t) и Uj(t) поступают на два входа сумматора 6, на выходе которого образуется напряжение

Uj,(t)U(t)+U2(t)U5. cos tJnpt + + 1),(t) + %, ,

где U 2 .

Указанное напряжение поступает на первый вход перемножителя 8 и на вход линии 7 задержки, на выходе которой образуется напряжение

- np(t-t,,)-H

U4(t)Ug(t-t3)),

+ lf,(. )-4 ,(t:- tj,)+ f,p, ,

где tj, - время задержки линии 7 задержки,

которое поступает на второй вход перемножителя 8.

На выходе автокоррелятора (полосового фильтра 9). образуется следующее напряжение биений:

,(t) U5,t+ vp(t)+4j, 0 t Т .

U 1/2 , ;

Kj -- коэффициент передачи перемножителя 8;

частота напряжения биений; 4, W(,ptj-|- irj- начальная фаза напряжения биений;

Указанное напряжение представляет собой ФМн-сигнал на частоте биений и, линейная частотная модуляция в нем уже отсутствует. Напряжение Ug(t) с выхода полосового фильтра 9 поступает на вход накопителя 10, где оно после накопления и превышения порогового уровня воздействует на управляющий вход электронного коммутатора 2, отключая гетеродин 3 от генератора 1 развертки, на вход линии 7 задержки, на управляющий вход ключа

14, открывая его, и на вертикальный электрод ЭЛТ 12, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. С этого момента процесс поиска ФМн-сигналов

прекращается.

Если на вход накопителя 10 поступает ОФМн-сигнал t Р,,. (t)0, ifj, тона его выходе образуются следующие гармонические колебания

U,j(t) и cos (2i05t+24); U6(t) Us cos (4ujt+44 );

U7(t) Us cos (8to t+84 j), , 0 t Т ,

a так как 2(t) 0,2 л, 44, (t) 0,47, 84 n(t)0,8 « , TO в указанных колебаниях манипуляция фазы уже отсутствует. Ширина спектра второй гармоники Afg, четвертой jif и восьмой

Af. определяется длительностью Т, сигнала (Af Af , ifg 1/Т ), тогда как ширина спектра ОФМн-сигнала опре- деляется длительностью его элементарных посылок (f 1/ t ) , т.е. ширина спектра указанных гармоник стала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала:

LL if.

с

4ft Af,

N

s

2 4

Следовательно, при умножении частоты ОФМн-сигнала на два, четыре и восемь его спектр сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить ОФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе накопителя меньше мощности шумов.

Время накопления и пороговый уровень Ufiop в накопителе 10 выбирается таким, чтобы этот уровень не превышал случайные помехи.

П ри этом на экране ЭЛТ 12 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтальной развёртке однозначно определяет несущую частоту принимаемого ФМн-сиг- нала.

Для визуальной оценки величины скачков фазы и кратности фазовой манипуляции принимаемого ФМн-сиг- нала используется ЭЛТ 18 с круговой разверткой. Причем круговая развертка формируется с помощью генератора 15 опорного напряжения, частота oij, которого выбирается равной частоте биений w принимаемого ФМн-сигнала ()j). Напряжение генератора 15 поступает через усилитель 19 на вертикальный электрод, а через фазовращатель 16 на +90° и усилитель 17 на горизонтальный электрод ЭЛТ 18, на управляющий электрод .которой через открытый ключ 14 поступает ФМн-сиг- нал на частоте биений to с выхода полосового фильтра 9. Следовательно, напряжение генератора 15 используется для образования круговой развертки луча ЭЛТ 18, а принимаемьш ФМн- сиГнал на частоте биений осуществляет модуляцию его яркости. На экране ЭЛТ 18 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности. Количество точек определяет кратность В фазовой манипуляции, а угловое расстояние между

10

15

ружения следующего ФМн-сигнала рабо фазометра происходит аналогичным о разом.

Описанная выше работа фазометра соответствует случаю приема ФМн-си нала по основному каналу на частоте сО .

Если ФМн-сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте и) , на выходе усилителей 5 и 22 промеж точной частоты выделяются следующи напряжения:

U(t)Unp-cos u)pt- i j ,t + %(t) Uj(t)U,p.

пр+

где w W - Ыг - промежуточная час 1

А

t-)iy,t2+ (ty 90 ,

-np

о t.: т,,

20

тота.

Напряжение U.Ct)

25

с выхода усил ля 22 промежуточной частоты поступ на вход фазовращателя 23 на на выходе которого образуется напр жение

Uз(t)U„pcos w,pt- / J t2 (t) - -Ч „р+90%90 -U,p.),pt - 30 (t), Т,

Напряжения U (t) и Uj{t), посту щие на входы сумматора 6, на его вы де компенсируются. Для этого оба к ла выбираются идентичньми. Следованими равно величине скачков фазы рри- 35 тельно, ложный сигнал, принимаемый

нимаёмого ФМн-сигнала. При неравенстве частот Wj, яркостные метки движутся по окружности с разностной частотой.

Время задержки 1- линии 11 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМн-сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 12 и 18, По истечении этого вре- .мени напряжение с выхода линии 11 задержки поступает на вход сброса накопителя 10 и сбрасывает его в начальное состоя ние. При этом электронный коммутатор 2 переводится в свое исходное состояние, при котором гетеродин 3 оказывается подключенным к выходу генератора 1 развертки, а ключ 14 закрывается, т.е. переводится в свое исходное состояние. С этого момента просмотр заданного частотного диапазона Do и поиск ФМн- сигналов продолжается. В случае обна40

45

на зеркальной частоте и , подавляе

о

Если ФМн-сигнал принимается по первому комбинационному каналу на ч тоте л) , то на выходе усилителей и 22 промежуточной частоты выделяю следующие напряжения:

U,(t)Upp-cos cJ pt+ i j;t -4 ,(t) + M np

C0s c0 pt4lfy t -4(t) +

4 np-90°J , О t Т

Ujt)Uop

, .. пр

где to

С

пр

2и

.,промежуточная

50

55

частота; Yg- скорость изменения второй гармоники частоты гетерод на.

Напряжение Uj(t) с выхода усилит ля 22 промежуточной частоты поступа на вход фазовращателя 23 на ф +90 , на выходе которого образуется напря жение

5

ружения следующего ФМн-сигнала работа фазометра происходит аналогичным образом.

Описанная выше работа фазометра соответствует случаю приема ФМн-сигнала по основному каналу на частоте сО .

Если ФМн-сигнал принимается по зеркальному каналу на частоте и) , то на выходе усилителей 5 и 22 промежу-. точной частоты выделяются следующие напряжения:

U(t)Unp-cos u)pt- i j ,t + %(t) Uj(t)U,p.

пр+

где w W - Ыг - промежуточная час- 1

А

t-)iy,t2+ (ty 90 ,

-np

о t.: т,,

0

тота.

Напряжение U.Ct)

с выхода усилителя 22 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 23 на , на выходе которого образуется напряжение

Uз(t)U„pcos w,pt- / J t2 (t) - -Ч „р+90%90 -U,p.),pt - (t), Т,

Напряжения U (t) и Uj{t), поступающие на входы сумматора 6, на его выходе компенсируются. Для этого оба канала выбираются идентичньми. Следовательно, ложный сигнал, принимаемый

0

5

на зеркальной частоте и , подавляется.

о

Если ФМн-сигнал принимается по первому комбинационному каналу на частоте л) , то на выходе усилителей 5 и 22 промежуточной частоты выделяются следующие напряжения:

U,(t)Upp-cos cJ pt+ i j;t -4 ,(t) + M np,

C0s c0 pt4lfy t -4(t) +

4 np-90°J , О t Т

Ujt)Uop

, .. пр

где to

С

пр

2и

.,промежуточная

0

5

частота; Yg- скорость изменения второй гармоники частоты гетеродина.

Напряжение Uj(t) с выхода усилителя 22 промежуточной частоты поступает на вход фазовращателя 23 на ф +90 , на выходе которого образуется напряжение

U3(t)

(t) + + ,-90490 U np- cos . - -4,(t), 0. ,.

Напряжения U (t ) и UnCt) поступают на два входа сумматора 6, на выходе которого образуется напряжение

(t} V -coslc t+ ,(t)+,,,. 0 ti Tg .

Указанное напряжение поступает на 15

первый вход перемножителя 8 и на вход Осциллографический фазометр по линии 7 задержки, на выходе которой авт. св. № 1247778, отличаю- образуется напряжениещ и и с я тем, что, с целью повышения точности и однозначности визуи (t)U.,-cosj Wpp (t-tj +Л tj,) альной оценки основных параметров

принимаемого фазоманипулированного сигнала путем подавления ложных сит- налов, принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам, в него вве-,(t-%)+ ,

которое поступает на второй вход перемножителя 8. На выходе перемножитеU(t)Uf-cos(,/t),,, где U) g V7. частота напряжения

30

ля 8 образуется следующее напряжение 25 Де™ последовательно подключенные к биений:входу фазометра первый фазовращатель

на +90, второй смеситель, второй вход которого соединен с вторьм выходом гетеродина, второй усилитель промежуточной частоты, второй фазобиений.вращатель на +90 и последовательно

Так как то напряжение U (t) включенные между выходом первого уси- попадает в полосу пропускания псэ- лителя промежуточной частоты и входами ключа и накопителя сумматор, вторая линия задержки, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом сумматора, и полосовой фильтр.

не

лосового фильтра 9, и ложный сигнал, принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте ляется.

1 , подавая

Составитель А.Шубин Редактор Л.Повхан Техред И.Попович

Заказ 4915/44 Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиг рафическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ложньга сигнал, принимаемый по второму комбинационному каналу на частоте W, , также подавляется.

2.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает повышение точности и однозначности визуальной оценки основных параметров принимаемого ФМн-сиг- нала. Это достигается путем подавления ложных сигналов, принимаемьпс по зеркальному и комбинационным каналам.

Формула изобретения

Корректор М.Демчик

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где применяются фазоманипулирован- ные сигналы. Цель изобретения - по- вьшение точности и однозначности,визуальной оценки основных параметров принимаемого фазоманипулированного сигнала-достигается путем подавления ложных сигналов, принимаемых по кальному и комбинационным каналам. Для этого в устройство дополнительно введены сумматор 6, перемножитель 8, линия 11 задержки, фазовращатели 16 и 20 на +90 и смеситель 21. Кроме того, устройство содержит генератор 1 развертки, коммутатор 2, гетеродин 3 , смеситель 4, усилители промежуточной частоты 5 н 22, линию задержки 7, полосовой фильтр 9, накопитель 10, ЭЛТ 12 и 18, вход 13 линии задержки, ключ 14, генератор 15 опорного напряжения, усилители 17 и 19, фазовращатель 23 на +90. Предложенное устройство, по сравнению с прототипом, обеспечивает повышение точности и однозначности визуальной оценки основных параметров принимаемого фазоманипулированного сигнала. 1 ил. S W со 4 СП со со 14)