Осциллографический фазометр Советский патент 1988 года по МПК G01R25/00 

4

о

;О Сл

гч

Фи8.1

Изобретение относится к радиоизмерительной технике,, может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются фазоманипулиро- ванные (ФМн) сигналы, и является усо вершеьгствованием извес/ного фазометра по авт.св. № 1247778.

Цель изобретения - повышение точности визуальной оценки основных па раметров ФМн сигналов путем подавления ложных сигналов, принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого (Ьазометра на фиг.2-5 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы фазометра.

Фазометр (фиг.1) содержит генератор 1 развертки, электронный комму татор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуто.чной частоты, первый ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, ЭЛТ 9, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90, усилитель 12, ЭЛТ 13, усилитель 14, амплитудный детектор 15, частотный детектор 16, блок 17 дифференци- ровани/1, первый однополярный вентиль 18, блок 19 совпадения, второй ключ 20, амплитудный детектор 21, видеоусилитель 22, блок 23 сравнения, второй однополярный вентиль 24 и третий ключ 25.

В осциллографическом фазометре последовательно включены 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 промежуточной частоты, накопитель 8, второй вход которого соединен с выходом линии 7 задержки, и вертикальный электрод ЭЛТ 9, гори- зонтальньш электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. К входу фазометра последовательно подключены амплитудньй детектор 21, видеоусилитель 22, блок 23 сравнения, второй вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 15, однополярный вентиль 24 и ключ 25, К выходу усилителя 5 промежуточной частоты последовательно подключены частотный детектор 16, блок 17 дифференцирования, однополярный вентиль 18, блок 19 совпадения, второй вход которого через амплитуд

0 о

Q

5

0

5

ный детектор 15 соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, ключ 20, второй вход которого соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, ключ 25, ключ 6, второй вход которого соединен с выходом накопителя 8, и управляющий электрод ЭЛТ 13, вертикальный электрод, который через усилитель 14 соединен с выходом генератора 10 опорного напряжения, а горизонтальный электрод через последовательно включенные фазовращатель 11 на 90 и усилитель 12 соединен с выходом генератора 10 опорного напряжения.

Фазометр работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот Dr осуществляется с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Т f, 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. Ключи 6, 20 и 25 в исходном состоянии всегда закрыты.

Принимаемый ФМн сигнал

Uc(t) U,,t-Hf,(t)+i/J ; О t TC,

где Uc,fc,Tc М,. амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала;

) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуля- ции, причем Lf(t) const при k Dj,t(k+O4 и может изменяться с качком на л tf при t kl,, т.е. на границах между элементарными посылками (k 1,2,,..,N и . Те N -C),

поступает на вход амплитудного детектора 21 и на первый вход смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 линейно изменяющейся частоты

Ur(t)(2 iTf|.t + n yt +t/rb

где амплитуда, лачальная

частота и начальная фаза напряжения гетеродина;

- скорость изменения частоты гетеродина. На выходе смесителя 4 образуются сигналы комбинационных частот. Усилителем 5 вьщеляется сигнал промежуточной частоты (фиг.Аа)

i J

и

Пр

(t) cos 2trfnpt +

T-y.t2 де Unp k

i/,(t)

пр.

О t Т

CI

5 ,

- коэффициент передачи смесителя} p - промежуточная частота;

i/np t/,-- Указанный сигнал с комбинированной

пр f г

линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией одновременно поступает на входы накопителя 8, амплитудного 15 и частотного 16 детекторов. Амплитудный детектор 15 выделяет огибающую сигнала U,,(фиг.4в), которая поступает на первый вход блока 19 совпадения. Видеосигнал U (фиг.Аг), форма которого соответствует закону изменения частоты преобразованного сигнала (фиг.46), с выхода частотного детектора 16 поступает на вход блока 17 дифференцирования, выходной сигнал U, (фиг.4д) которого через однополярньй вентиль 18 (фиг.4г) поступает на второй вход блока 19 совпадения.

Однополярные вентили 18 и 24 пропускают только положительные импульсы. Так как напряжения иуу (фиг.4в) и (фиг.4е), поступающие на два входа блока 19 совпадения, занимают на временной оси один и тот же интервал, то блок 19 совпадения срабатьта ет и своим выходным напряжением U,g (фиг.4ж) открывает ключ 20.

Одновременно принимаемьй ФМн сигнал Uc(t) поступает на в ход амплитудного детектора 21, а затем через видеоусилитель 22 на первый вход блока 23 сравнения, на второй вход которого подается напряжение с выхода амплитудного детектора 15. Так как общий коэффициент усиления детекторного гфиемника при приеме ФМн сигналов по

10

I

15

20

25

30

0А975.4

основному каналу на частоте fj. меньше коэффициента усиления супергетеродинного приемника, то в блоке 23 сравнения формируется положительный импульс, который, пройдя однополяр- ный вентиль 24, поступает на управляющий вход ключа 25, открывая его. Преобразованный по частоте ФМн сигнал (t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты поступает на вход накопителя 8, где он накапливается и сравнивается с пороговым уровнем и„(, . При превьпиении порогового уровня в накопителе 8 формируется постоянное напряжение, которое в оз- действует на управляющий вход электронного коммутатора 2, отключая feTe- родин 3 от генератора 1 развертки, на управляющий вход ключа 6, открывая его, на вход линии 7 задержки и на вертикальный электрод ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен с выходом генератора 1 развертки. С этого момента процесс поиска ФМн сигналов прекращается.

Если на вход накопителя 8 поступает ОФМн сигнал ) 0,S J, то образуются следующие колебания соответственно:

Ui (t) Unpi .cos(4irfnpt

+ + (f.

P

V,

35

Ui(t) Unpi- cos( + 41/3,12- + „p ) ;

t +

UsCt) и прэ-соз( t + + .t2 + С/„р ) ;0 . t TC .

Так как 2M (t) 0,2 n; 44 K(t) 0,41Г; 8 Lf(t) 0,8fr, TO в указанных коле

баниях манипуляция фазы уже отсутствует. Ширина спектра второй гар- МОНИКИ /) f J , четвертой J f 4 и восьмой /3fg определяется длительностью сиг4

нала Tc(dfi 4 /Jfe т ) огJ-c

да как ширина спектра ОФИн сигнала определяется длительностью С п его

посьшок

fc

1

п

т.е.

ширина спектра указанных гармон1 к стала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала:

k - 1 ; N.

If,

df

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

Время накопления и пороговый уровень Uj,op в накопителе 8 выбирается таким, чтобы этот уровень не превышали случайные помехи.

При этом на экране ЭЛТ 9 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтальной раз- 15 продолжается. В случае обнаружения

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 элементы в начальное состояние, при котором гетеродин 3 оказывается подключенным к выходу генератора 1 развертки, а ключ 6 закрывается, т.е. переводится в свое исходное состояние. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона Df и поиск ФМн сигналов

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и позволяет повысить точность визуальной оценки основных параметров фазоманипули- рованных сигналов. Фазометр содержит генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключи 6 и 20, линию 7 задержки, накопитель 8, электронно-лучевые трубки 9 и 13, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90 , усилители 12 и 14, амплитудные детекторы 15 и 21, видеоусилитель 22, блок 23 сравнения и однополярный вентиль 24. Введение частотного детектора 16,блока 17 дифференцирования, однополярного вентиля 18, блока 19 совпадения и образование новых функциональных связей позволяют устройству подавить ложные сигналы, принимаемые по зеркальному и комбинационному каналам. 5 ил. О о (Л

вертке однозначно определяет несущую частоту принимаемого ФМн сигнала (фиг.За).

Для визуальной оценки величина скачков фазы л if и кратности фазовой манипуляции m принимаемого ФМн сигнала используется ЭЛТ 13 с круговой разверткой. Причем круговая развертка формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота f которого равна промежуточной частоте fрр(f Р fрр). Напряжение генератора 10 поступает через усилитель 14 на вертикальньй электрод, а через фазовращатель 11 на 90° и усилитель 12 на горизонтальный электрод ЭЛТ 13, на управляющий электрод которой через открытые ключи 20, 25 и 6 поступает ФМн сигнал

и

Пр1

(t) и

Пр1

cos 2 iifnpt a(t) + Ч п ; О .t TC

.с выхода усилителя 5 промежуточной частоты.

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,36,в,г). Количество точек определяет кратность фазовой манипуляции т, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы 4 (| принимаемого ФМн сигнала. При неравенстве частот (f о 7 f пр) яркостные

метки двигаются по окружности с разностной частотой.

Время ОTjзадержки линии 7 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры

следующего ФМн сигнала работа фазометра происходит аналогичным образом.

Описанная работа фазометра соответствует случаю приема ФМн сигналов по основному каналу на частоте f ..

Если ложньш сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу на частоте fJ, то усилителем 5 промежуточной частоты вьщеляется сигнал (фиг.За), частота которого (фиг.56)

изменяется по линейно-падающему зако- .ну, что вызьгоает появление на выходе частотного детектора 16 линейно-падающего напряжения (фиг.5г), производная которого имеет отрицательный знак (фиг.5д) и не пропускается од- нополярным вентилем 18. Блок 19 совпадения не срабатывает, ключ 20 не открывается, ложный сигнал (помеха), принимаемьш по зеркальному каналу на частоте fj, подавляется.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому комбинационному

каналу на частоте f

Kl

то общий коэффициент усиления детекторного приемника больше коэффициента усиления супергетеродинного приемника, на выходе блока 23 сравнения формируется отрицательньш . импульс,которьы не пропускается однополяр- ньм вентилем 24. Ключ 25 не открывается, ложный сигнал (помеха) , принимаемый по первому комбинационному каналу на частоте f , подавляется.

По аналогичной причине подавляются ложные сигналы, принимаемые по второму и другим комбинационным каналам.

Таким образом, предлагаемый фазометр по сравнению с известным обеспечивает подавление ложнь пс сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.

Это достигается 1спользоваиием амплитудного и частотного детекторов, а также дополнител люго детекторного приемника, коэффициент усиления которого выбран таким образом, чтобы он бьш меньше коэффициента усиления супергетеродинного приемника при приеме сигналов по основному и зеркальному каналам и больи)е при приеме сигналов по комбинационным каналам. Тем самым повышается точность визуальной оценки основных параметров фазоманипулиро- ванных сигналов путем подавления ложных сигналов (пЬмех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.

Формула из -обретения

Осциллографический фазометр по авт.св. № 1247778, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности визуальной оценки основ Пр

/ло

V/

of.

ных параметров фазоманипулированных сигналов, в него введены последовательно соединенные с выходом усилите- ,ля промежуточной частоты частотный детектор, блок дифференцирования, однополярный вентиль, блок совпадения и второй ключ,информационный вход которого подключен к выходу усилителя промежуточной частоты, а также первый амплитудный детектор и последовательно соединенные с входом фазометра второй амплитудный детектор, видеоусилитель, блок сравнения,

BTopoiJ одно.полярный вентиль и третий . ключ, информационньш вход которого подключен к выходу второго ключи, а выход третьего ключа соединен с.входом первого ключа, при этом вход первого амплитудного детектора подключен к вы54оду усилителя промежуточной частоты, а выход первого амплитудного детектора соединен с вторыми входами блоков совпадения и сравнения.

пр

Р .

Jr J Фиг.г

Л V/A2

Л

%

/. Г %

Л . о

%У

ь/,дг

Фиг. 3