Осциллографический фазометр Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

ОЭ Ор

оэ ю to

Фи&1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются фазоманипулирован- ные (ФМн) сигналы, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1247778.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей фазометра путем определения кодовой структуры принимаемого ФМн сигнала.

На .фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого фазометра-, на фиг.2 - примерный вид осциллограмм; на фиг.З - структурная схема блока циклического преобразования сигнала; на фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого фазометра.

Устройство (фиг.1) содержит генератор .1 развертки, злектронньй коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, ЭЛТ 9, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90°, усилитель 12, ЭЛТ 13, усилитель 14, п-отводную линию 15.1-15.П задержки, блок 16 циклического преобразования сигнала, генератор 17 тактовых импульсов, счетчик 18, п ключей 19.1- 19.п, перемножитель 20, фильтр 21 нижних частот, пороговый блок 22, ключ 23 и блок 24 регистрации.

Устройство содержит последовательно включенные генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, второй вход которого соединен с выходом накопителя 8, гетеродин 3, смеситель 4, второй вход которого соединен с входом фазометра, усилитель 5 промажу- точной частоты, накопитель 8, второй вход которого соединен с выходом линии 7 задержки, и вертикальный электрод ЭЛТ 9, горизонтальный, электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. К выходу генератора 10 опорного напряжени я последовательно подключены фазовращатель 11 на 90°, усилитель 12 и горизон- тальный электрод ЭЛТ 13, вертикальный электрод которой через усилитель 14 соединен .с выходом генератора 10, а управляющий электрод через ключ 6 соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты. К выходу ключа 6 последовательно подключены п-отводная ли линия 15.1-15.п задержки, п ключей

19.1-19.п, вторые входы которых соединены с выходами счетчика 18, перемножитель 20, второй вход которого через блок 16 циклического преобразования сигнала соединен с выходом ключа 6, фильтр 21 нижних частот, по- роговьш блок 22, ключ 23, второй вход которого через счетчик 18 соединен с

выходом генератора 17 тактовых импульсов, и блок 24 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот D( осуществляется с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Т по пилообразному закону перестраивает частоту гетеро дина 3. Одновременно генератор 1 раз5

0

5 О

0

5

вертки формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 9, которая используется как ось частот. Причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона. Ключи 6, 19.1-19.п., 23 всегда в исходном состоянии закрыты. Принимаемьм ФМн сигнал Uj{t). Uc cos w t + tf(t)+(,

О : t TC, где Uc , ojc TC j - соответственно

амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала-, ( (t) - манипулируемая

составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем i(t) const спри (к+ 1)«1 и может изменяться скачком на и if при t К , т.е. на границах между элементарными посылками (к ...NJ,

поступает на первый вход смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 линейно изменяющейся частоты

Ur(t) Ur- CosCuJ t+ 9it2 + ),

где Uj., cOj., Lff- соответственно амплитуда, начальная частота и начальная фаза

напряжения гетероВЫ .

2 -- - скорость перестройки

частоты гетеродина. На выходе смесителя 4 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 5 промежуточной частоты вьщеляется напряжение только промежуточной частоты

Unp (t) Unp-C0s tunpt + Lf (t) - +t/np, 0 . t . T, где и

inp

1

np

к

: KU.Up,

- коэффициент передачи, сме-

сителяJ (.-uir - промежуточная частота,

fпp c - fг

Это напряжение представляет собой сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн). Оно поступает на вход накопителя 8 и после накопления и превьшения порогового уровня и в накопителе 8 воздействует на управляющий вход электронного коммутатора 2, отключая гетеродин 3 от генератора 1 развертки, на управляющий вход ключа 6, открьшая его, и на вертикальный электрод ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. С этого момента процесс поиска ФМн сигналов прекращается.. При этом на экране ЭЛТ 9 образуется импульс (частотная линейка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет несущую частоту Ыс принимаемого ФМн сигнала (фиг.2а)

Время накопления и пороговьй уро

вень Uppp в накопителе 8 выбираются такими, чтобы этот -уровень не превышали случайные помехи.

Для визуальной оценки величины с сачков фазы кратности фазовой манипуляциитпринимаемого ФМн сигнала используется ЭЛТ 13с круговой разверткой. Причем круговая развертк формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота Шрко-. торого равна промежуточной частоте

ШПР принимаемого ФМн сигнала

, ,(o

ЫПР). Напряжение генератора 10 поступает через усилитель 14 на верти- кальньй электрод, а через фазовращатель 11 на 90° и усипитель 12 - на горизонтальный электрод ЭЛТ 13, на управляющий электрод которой через открытый ключ 6 поступает ФМн сигнал

0

0

j

5

Unp(t) и„р. созГс р t + 1/ц (t) + + %р 1 , О . t . Т,

промежуточной частоты с выхода усилителя 5. Следовательно, напряжение генератора 10 используется для образования круговой развертки луча ЗЛТ 13, а принимаемый ФМн сигнал ) промежуточной частоты осуществляет модуляцию его яркости. На экране ЭШ 13 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг.2,5-г). Количество точек определяет кратность фазовой манипуляции т, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы принимаемого ФМн сигнала. При неравенстве частот Ыо и to р яркостные метки будут двигаться по окружности с разностной частотой.

)

Одновременно ФМн сигнал Upp(t)

5

5

0

5

(фиг.4,5) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ 6 поступает на входы п-отводной линии 15.1-15.П задержки и блока 16 циклического преобразования сигнала. Блок циклического преобразования сигнала (фиг.З) содержит перемножитель 25, линию 26 задержки, полосовые фштьт- Q ры 27, перемножители 28, линию 29задер- -жки и полосовой фильтр 30. В блоке 1б ФМн сигнал Ufjp (t) поступает на первый вход перемножителя 25, на второй вход которого подается тот же сигнал, задержанный в линии 26 задержки на величину i) , (фиг. 4, г) ,

Unp (t - f jt ) и пр. cos Г Wnp(t D.) -+ V;, (t - e,) +t/np, 0 t TC.

Причем время задержки i выбирается кратным дпительности элементарных посыпок i( S, К fl J . В частном случае , (фиг. 4, г).

На выходе перемножителя 25 образуется следующее результирующее колебание

t+ v.(t) -V.(t)X

U,(t) Uj, созГ2-и;

- Ыпр , + X cos с u) 0 t T

If, (t - ,

np

c

1,1

) + 2 (/„p + U, (t)- ,(t-f,,),

где U, -К,и2„р,

K - коэффициент передачи перемножителя 25, из которого полосовым фильтром 27, настроенным на удвоенную промежуточную частоту 2и)„р, наделяется сумматорное напряжение (фиг. 4, е) .

U(t) U cosC2

1

Si

„pt +if.

(t) - }, +4Kl(,) +

0 t, . TC,

фазач/, (t) которого определяется вы- ражением (фиг.4,;)

tf,(t) ((t) + l/,(t - a,).

В качестве модулирующей функции M(t) (фиг. 4, Of) используется М-после- довательность, символы которой можно описать рекурентным соотношением вид

х,; ,-.,® , ® ... ® + ,vm, где а; 0,1 - коэффициенты формирунице г о по л и нома

А(Х) Х Ф а,Х ® а,Х2 ® ... ф

ь. /

© .

- знак сложения по модулю два;

Указанный сдвиг устанавливает однозначное соответствие между кодовой структурой принимаемого ФМн сигнала и функций преобразования, которая задана параметрами tj, и „ линий 26 и 29 задержки (Фиг.4,и),

в«в А(Х), B(-X)J ,

где А(Х) - формирующий полином, определяющий кодовую структуру принимаемого ФМн сигнала-.

ь.х ЬоХ° ® , ® ...

функция преобразование, номера j нулевых коэффициентов, bj которой определяются как Cj -Sf, и , а коэффициент bo 1. определения циклического сдви

Изобретение может быть использовано в радиолокации и связи, где широко изменяются фазоманипулирован- ные сигналы, и позволяет расширить функциональные возможности фазометра. Устройство содержит генератор (Г) 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, электронно-лучевые трубки 9 и 13, Г 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90°, усилители 12 и 14, блок 16 циклического преобразования сигнала. В фазометр введены п-отводная линия 15.1, ..., 15.п задержки, Г 17 тактовых импульсов, счетчик 18, п ключей 19.1, ..., 19.П, ключ 23, перемножитель 20, фильтр 21 нижних частот, пороговый блок 22 и блок 24 регистрации. Предлагаемый фазометр обеспечивает не только визуальную оценку несущей частоты, величину скачков фазы и крайность фазовой манипуляций принимаемого сигнала, но и определяет его кодовую структуру. 4 ил.

m - разрядность М-последо-20 га & напряжение Up(t) с выхода блока 16 циклического преобразования сигнала поступает на первый вход пе- ремножителя 20, на второй вход которого подается сигнал Unp(t) с выхода

вательности, период которой определяется как N 2 - 1 . Напряжение U(t) с выхода полосока 16 циклического преобразования сигнала поступает на первый вход пе- ремножителя 20, на второй вход которого подается сигнал Unp(t) с выхода

вого фильтра 27 поступает на первый 25 усилителя 5 промежуточной частоты чевход перемножителя 28, на второй вхо которого подается сигнал (фиг.4,з)

Unp(t - ) Unp-cos Wnp (t- ( + %(t - Cj,) + ifnpJ 0 it . T.c с выхода линии 29 задержки, величина задержки f, которой выбирается такж кратной длительности элементарных посыпок Оц( (2 К ). В частном случае . У 3 Сц (фиг.4,з). На выходе перемножителя 28 образуется результирующее ко лебание

(t) U.j,cosDtJnpt -ЫПР ( + + + ) + i/K (t -Cj,) + i/k(t

- 2 jO + ,p3+ Uij- cosTWnpt -I- U)

- г-) ) + t/K (t) + If (t X ( b j.ij - г -5,1

- tf, (t ) + if,p7,

)

)1. 1,

где U, ,.

из которого полосовым фильтром 30, настроенным на промежуточнук частоту Ы-о выделяется напряжение разностно

Пр

чдстоты (фиг.4,ь)

Up(t) U-j;, + -%i) (/,(t) + t, (t -%i) -

U)

ЯР

(1

+ ..р J,

(t, - 0) /р

(..2 )

фаза которого имеет следующий вид

(фиг.4,и):

fiM 4v(t) +

- (,(t - ) l(t - 0«м),

где 0 - циклический сдвиг, выраженный числом элементарных посылок (в частном случае

е 8);

га & напряжение Up(t) с выхода блока 16 циклического преобразования сигнала поступает на первый вход пе- ремножителя 20, на второй вход которого подается сигнал Unp(t) с выхода

усилителя 5 промежуточной частоты чео

5

рез открытый ключ 6, п-отводную линию 15.1-15.П задержки и соответствующие ключи 19.1-19.П,

и„р (t - t;) Unp- (t - f) +

+ t/K (t -P-,) , 0 t 4 T,

где 2,- задержки n-отводной линии задержки (i 1,2,...,п).

На выходе перемножителя 20 образуется следующее результирующее колебание:

и,(с) и., (t) + u)np( ,- «г) (t - ,0 + ,(t - 0

Ч

-) + flj ) +

nfl ,

+ 2Ц, 4-,(t -0D

ПР

1+ Uy, cos CWnp( ) - l, (t ) +

где и, Wp,

8

413 которого фильтром 21 нижних час- 5 тот вьщеляется низкочастотное напряжение UH(t)

и

1J

0

5

cos Wnp( )Ч +

+ Р; ) +4к(С - ,) - V,(t-fl;) +(/npJ .

Указанное напряжение поступает в пороговый блок 22, где сравнивается с пороговым уровнем пор V Р этом п-отводная линия 15.1-15.П задержки, ключи 1.9.1-19.П и счетчик 18 образуют распределитель. Генератор 17 тактовых импульсов запускается выходным напряжением накопителя 8. Тактовые импульсы с выхода генератора 17 поступают на счетчик 18 с п выходами. Причем

на первом выходе появляется импульс при 1, а втором - при 21 f и т.д. Эти импульсы управляют работой ключей 19.1-19.п.

Если в первом цикле работы низкочастотное напряжение UwCt) не превышает порогового уровня и пор в пороговом блоке 22, то на его выходе напряжение отсутствует, и генератором 17 устанавливается следующее значение задержки

2 2. В случае,

ли при очередном цикле перестройки линии 15.1-15.П задержки будет установлена величина задержки, равная ; h то на выходе фильтра 21 нижних частот выделяется напряжение КцСс) , которое соответствует максимуму автокорреляционной функции где Т о постоянная времени фильтра нижних частот,

го - г, + е J , k 1,2, ...

Указанное напряжение превышает пороговый уровень U , пороговый блок 22 формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход генератора 17 тактовьк импульсов, выключая его, и на управляющий вход ключа 23, открывая его. При этом значение циклического сдвига 0 с выхода счетчика 18 через открытый ключ 23 переписывается в блок 24 регистрации, где по значени можно определить кодовую структуру принимаемого ФМн сигнала. Для этого существуют специальные таблицы соот- ветстрия.

задержки i) линии 7 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМн сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 9 и 13. По истечении этого-времени напряжение с выхода линии 7 задержки поступает на вход сброса накопителя 8 и сбрасывает его в начальное .состояние. При этом электронный коммуе

г

00 о

10

,

15

20

татор 2 переводится в свое исходное состояние, при котором гетеродин 3 оказывается подключенным к выходу генератора 1 развертки, а ключ 6 закрывается, т.е. переводится в свое ис- .ходное состояние. С этого момента просмотр заданного частотного диапазона D j и поиск ФМн С51гнапов продолжается. В случае обнаружения следующего ФМн сиглала работа фазометра происходит аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемый фазометр по сравнению с известным обеспечивает не только визуальную оценку несущей частоты Ы., величины скачков фазы л If и кратности фазовой манипуляции га принимаемого ФМн сигнала, но и позволяет определить его кодовую структуру (закон фазовой манипуляции). Тем самым функциональные возможности фазометра расширены.

25 Формула изобретения

0

5

0

5

Осциллографический фазометр по авт. св. № 1247778, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональньк возможностей путем определения кодовой структуры принимаемого фазоманипулированного сигнала, в него введены последовательно соединенные с выходом ключа п-отводная линия задержки, п ключей перемножительд фильтр нижних частот, .пороговый блок, генератор тактовых импульсов, счетчик, (п+1)-й ключ и блок регистрации, а также блок циклического преобразования сигнала, включенный между выходом ключа и вторым входом перемножителя, при этом вторые входы п ключей соединены с вторым выходом сч етчика, второй вход генератора тактовых импульсов подключен к выходу накопи геля, а выход порогового блока соединен с вторым входом (п+1)-го ключа.

If S

iff «

- 2s Tf

г

о

tl I

Hit)

a

-/

1

II I I I I I

ri ri h h n.

.

. i i 1

. M n

т

oL

; i , i 1

1 i j1-j

Tl П П

X

ЛО

еги

m

к

H ri

H

n