Фазометр Советский патент 1989 года по МПК G01R25/00 

Устройство относигея к радиоизмерительной технике и может быть исползовано для поиска и обнаружения в заданном диапазоне частот и нIyльcнo го фазоманипулированного (ФМн) сигнала., и является дополните,т1ьным к основному авт. ев № 1307386.

Цель изобретения повышение точности обнаружения Ш -шульсного фазома нкп улиро в анно го с игн ала

На фиго 1 представлена структурная схема фазометра; на фиг, 2 - частотная диаграмма,

Фазометр содержит смесители 1 ,и 2 усг лители 3 и 4 промежуточной часто- ты„ смеситель 5, узкополосный фильтр 65 фазовый детектор 75 индикатор 8э смеситель 9, узкогюлосный фильтр 10j гетеродины II и 12, блок 13 регулирумой за,и;ержки, перемножитель 14; фильтр 15 нижних 4ac;roTj пороговый блок 16 и ключ 17д удвоитель 18 ча- стоты анализаторы 19 и 20 спектра, блок 2 сравнения, пороговый блок 22э генератор 23 ni-шообразного напряжения линию 24 задержкИ} ключи 25 и 26у делитель 27 частоты, фазовый детектор 28 и блок 29 регистрациио

Приемные анте1-шы А (В) соответст- векно через смесители 1 (2) вторые входы которых через гетеродины 1I (12) соответственно соединены, с выходом генератора 23 пилообразного на- пряженияу соединены с входом усилителей промежуточной частоты 3 (4) Выход усилителя 3 соединен с первым :-: ходом смесителя 5, выход которого через узкополоснь Й фильтр 6, фазовый детектор 7 соединен с входом индикатора 8. К выходу усилителя 3 промежуточной частоты последовательно подключены блок 13 регулируемой задержки, перемножитель 14э второй вхо которого соединен с выходом ключа 26 фильтр 15 Нгшнйх частотJ пороговый блок 16 и ключ 17j второй вход которого через последовательно соединенные узкополосньй фильтр 10 и смеситель 9 соединен со вторыми входами гетеродинов 11 н 12, а выход подключен к второму входу фазового детектора 7. К выходу усилителя 3 промежуточной частоты последовательно подсоединены удвоитель 8 частоты, ана- лизатор 20 спектра, блок 21 сравнения, второй вход которого через анализатор 19 соединен с выходом уск0

5

0

5

30

5

0

5

0

5

лителя 3j и пороговый блок 22, второй вход которого соединен с выходом линии 24 задержки, а выход подключен к входу линрш 24 задержки, к входу ключа 26 и через генератор 23 ni-шообразного напряжения к входам гетеродинов Пи 12, К вькоду уси- литепк 3 промежуточной частоты последовательно подключены ключ 25j второй вход которого соединен с выходом порогового блока 16, фазовый детектор 28, второй вход которого через делитель 27 частоты на два соединен с выходом удвоителя 18 частоты, к блок 29 регистрации. Выход усилителя 4 промежуточной частоты через ключ 26 соединен со вторыми входами перемножителя 14 и смесителя 5,

Фазометр работает следующим образом.

Просмотр заданного частотного диапазона D.J и поиск ФМн сигналов осуществляют с помощью генератора 23 пилообразного напряжения, который периодически с периодом Т по пилообразному закону изменяет частоту гетеродинов 11 и 12,, Ключи 17, 25 и 26 в исходном состоянии закрыты.

Принимаем ФМн сигналы

U (t)(/t) + M el;

U4(t)Uc,.t+g,(t) + , О t - Т, ,

где U ,f J. ,Т 5 Ч с амплитуда, несущая частота, дли- тельносг:, и начальная фаза сигналов:

манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем и к(1) const при . (K+I) и может изменяться скачком при , т.е. на границах М13ЖДУ элементарными посьшкаг и (К 1,2,3,...,N-1); длительность и ко личество элементарных посьиюк, из которых составлен сигнал длительностью TJT,N.O);

С|к(Ь)0,

MJ

Д( - разность фаз сигналов j определяющая направление на источник изл у- чения о

С выходов приемных антенн А и В сигнлы поступают на первые входы смесителей 1 и 2, на вторые входы которых с выходов гетеродинов 11 и 12 подается напряжение линейно изменя- кшихся частот .H./t)«U,,.cos(2irf,t+ ;rjt +Cf,,)|

U,(t)U,-cos(27f,- -1rjt f4r.),

где и., ,Ur,, ,fn ,, 4 ri- амплитуды, начальные частоты, начальные фазы напряжений гетеродинов;

Df

теродинов.

Причем частоты fp, и гетеродинов П и 12 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

fr..

На выходе смесителей 1 и 2 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 3 и 4 первой промежуточной частоты выделяются следукядие напряжения

«пр,,р,- t+ef,(t)- t -Kfnp,l,

Unpi(t)Unprcos 27f np t-tfK(t)+ Hjt + OettiT,/

где и„р, IK, U,.U,,

Следрвательно при удвоении частоты ФМн сигнала спектр его сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаруж1 ть ФМн сигнала да- J5 же тогда, когда его мощность на входе фазометра меньше мощности шумов. Ширина спектра if входного сигнала измеряется с помощью анализатора 19 спектра, а ширина спектра uf вто- скорость изменения частот ге-20 рой гармоники сигнала измеряется анализатором 20 спектра а Напряжения и, и U пропорциональные uf и uf, с выходов анализаторов 19 и 20 спектра поступают на два входа блока 21

25 сравнения. Так как , то на выходе блока 21 сравнения образуется положительный импульс, которьой превышает пороговьй уровень Unoe пороговом блоке 22, который выбирается

30 тахнм, чтобы его не превышали случайные помехи.

При превьппении порогового уровня и .,ор в пороговом блоке 22 формируется постоянное напряжение, которое

поступает на вход линии 24 задержки, на управляюш/кш вход ключа 26, открывая его, и на управляющий вход генератора 23 пилообразного напряжения, переводя его ь режим остановки С

40 этого момента просмотр заданного частотного диапазона D и поиск ФМн сигналов прекращается на время анализа параметров обнаруженного сигнала, которое определяется временем

w 2 и

гг

К - коэффициент передачи смесителей;

г, f первая промежуточная частота;

Ч пр, лр1 Ч гг- с- Напряжение ,(t) с выхода усилителя 3 промежуточной частоты поступает на вход умножителя 18 частоты, на выходе которого образуется колебание

lt,(t)U cos( t-27jft +2t ),

:

С

Так как 2tp|(t)0,27, то в указанных колебаниях манипуляция фазы уже отсутствует. Ширина спектра второй гармоники сигнала определяется длительностыо сигнала Т (uf г;-), тог сда как ширина спектра ФМн сигнала оп45 задержки о., линии 24 задержки.

При прекращении перестройки гетеродинов 11 и 12 усилителями 3 и 4 первой промежуточной частоты выде- 50 ляются следующие напряжения:

(t)U,p.; COS 27f „р t+q (t)-bq ,prj,

lU(t)U pi cos 2 f )-t-g -Д(, O tfeTp,

55-o

которые через открытый ключ 26 поступают на два входа смесителя 5. При этом узкополосньгм фильтром 6 вьщеля- ется гарь4оническое колебание.

ределяется длительностью его элементарных посьит Л К (jif.. Д-). т.е. шнри -и

на спектра второй гармоники сигнала в N раз меньше шириньт спектра входного .ала

&fc „

Следрвательно при удвоении частоты ФМн сигнала спектр его сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаруж1 ть ФМн сигнала да- же тогда, когда его мощность на входе фазометра меньше мощности шумов. Ширина спектра if входного сигнала измеряется с помощью анализатора 19 спектра, а ширина спектра uf второй гармоники сигнала измеряется анализатором 20 спектра а Напряжения и, и U пропорциональные uf и uf, с выходов анализаторов 19 и 20 спектра поступают на два входа блока 21

45 задержки о., линии 24 задержки.

При прекращении перестройки гетеродинов 11 и 12 усилителями 3 и 4 первой промежуточной частоты выде- 50 ляются следующие напряжения:

(t)U,p.; COS 27f „р t+q (t)-bq ,prj,

lU(t)U pi cos 2 f )-t-g -Д(, O tfeTp,

55-o

которые через открытый ключ 26 поступают на два входа смесителя 5. При этом узкополосньгм фильтром 6 вьщеля- ется гарь4оническое колебание.

U4(t) co8(,t+q r-bq ), где и, 5 К-и„р,-и,р,.

Qr -Чгг г,,

которое поступает на первый зового детектора 7о

С вторых выходов гетеродинов П и 12 напряжения U,(t), Up(t) подаются на смеситель 9, к выходу которого подключен узкополосный фильтр 10, настроенный на удвоенное значение промежуточной частоты. Узкополоснык фильтром 10 выделяется гармоническое колебание

ll5(t)-U5 Cos(()

где и,. I K-Ur, Urj.

Одновременно напряжения ) и Unp((t) поступают на коррелятор, состоящий из перемножителя 14, блока 13 регулируемой задержки и фильтра 15 нижних частот. Получаемая на выходе коррелятора взаимно корреляционная функция RCc) сигналов Unp,(.t), llnp(t) имеет максимум при значении

&R

-t- -- о 1 г

где

t,,4

- время прохо кдения сигналами расстояния от источника излучения до первой (А) и второй (В) антенны С - скорость распространения

радиоволн.

При этом пороговый, уровень 11. в пороговом блоке 16 превышается только при максимальном значении корреляционной функции ) и превышается при значениях Ъ , соответству- кщих боковым лепесткам корреляцион-. ной функциис При превышении порогового уровня Upgpв пороговом блоке 16 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющие входы ключей 17 и 25, и открывает их При этом напряжение Ug(l:) с выхода узкополосного фильтра 10 через от- крытый ключ 17 поступает на второй вход фазового детектора 7, на выходе которого образуется напряжение

UH( (t),-cositfo, 1

где UH, KU-UV U4,

Kj - коэффициент передачи фазово- го детектора;

&Cf, sinj :

-Л

d - расстояние между приемными антеннами (измерительная база);

- длина волны; д истинный пеленг.

Выход фазового детектора 7 подключен к индикатору 8., шкала которого отградуирована в значениях сдвига фаз между входными сигналами,

При прекращении перестройки гетеродинов 11 и 12 на выходе удвоителя 18 частоты образуется гармоническое напряжение lig (t) и„р, cos ( „р t+2c; p,), которое поступает на вход делителя 27 частоты на два, Вькодное напряжение делителя 27 частоты на два llj (t)Uf,p, cos(2 n f npt+t|p,) используется в качестве опорного и подается на опорный вход фазового детектора 28. На информационный вход фазового де- тектора 28 с выхода усилителя 3 промежуточной частоты через открытьш ключ 25 подается напряжение ). Б результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 28 образуется низкочастотное напряжение

U,(t)U,. cosi;,(t),

1 2 где Ujj. 2 ,,

которое является налогом модулирующей функции. Указанное напряжение фиксируется, блоком 29 регистрации-с Анализируя затем зафиксированное напряжение, можно определить закон фазовой манипуляции, длительность С и количество N элементарнызс посылок.

Время задержки Si линии 21 задержки выбирается таким, чтобы можно было определить истинный пеленг д и зафиксировать аналог модулир тощей функции. По истечении этого времени напряжение с выхода линии 24 задержки поступает на вход сброса порогово- (го блока 22 и сбрасывает его в начальное состояние о При этом генератор 23 пилообразного напряжения переводится в режим перестройки, а ключ 26 закрывается, Тово переводится в свое исходное состояние. С этого момента просмотр заданного частотного диапазона DI и поиск сигналов продолжается , В случае обнаружения следующего

915

ФМн сигнала фазометр работает аналогично описанному.

Рассмотренная выше работа фазометра соответствует случаю приема ФМн сигналов по основному каналу на частоте f (фиг. 2). В этом случае между канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь, так как -они образуются одним к тем же сигналом. Напряжение на выходе коррелятора имеет максимальное значение и превышает пороговый уровень и пор в пороговом блоке 16, Дальнейшая работа фазометра уже описана. При этом максимальное значение корреляционной функции R() соответствует зоне однозначеного отсчета пеленга

L

Если ложные сигналы (помехи) принимаются по первому зеркальному каналу на частоте ,,, или по второму

зеркальному каналу на частоте f

г.

г.

или по любому комбинадионно1 -:у каналу то выходное напряжение коррелятора равно нулю, ключи 17 и 25 не открываются и указанные ложные сигналь (помехи) подавляются

Если лох;ные сигналы (помехи) принимаются одновременно по первому и втором-у зеркальным каналам на частотах fЯ1 по первому и второму комбинационным каналам ка частотах fj, э кг другим любым дополнительным каналам, то между канальными напряжениями, существует слабая корреляционная связь, .так как они образованы разными сигнапами (помехами), принимаемыми на разных частотах Выходное напряжение коррелятора в этом случае не npeBbmjaer порогового уровня Unop в пороговом блоке 16, ключи 17 и 25 не открываются и указанные ложные сигналы (помехи) подавляются.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает поиск и обнаружение ФМн сигналов в заданном диапазоне частот при малом отношении сигнал-шум.

1704Ю

синхрон.нос детектированне обкарх- сак- ного CHr;;ajia к /ювышенке помехоус- юйчивости подавления ложных

сигналов (помех)(Принимаемых по зеркальным и ком5и;;ацконным каналам

Форм у л 3

зебр е т е н и я

П

20

5

/ь

40

45

50

Фазометр по авт. ев, N 1307386, о т л и ч а ю ш и и с я теМ; что, с целью позыгаений точности обнаружения ир.шульского фа.зомаьнпулированного сигнала, в него введены удвоитель частоты, делите. частоты на два, два анализатора спектра, блок сравнения, второй пороговый блок линия задерж- KHj генератор пилообразного напряжения, второй фазовый детектор, блок регистраннИ; второй и третиз к.пючк, .при этом выход первого усил 5теля промежуточной чглстоты через последователь ко соединенмч;е ;/двоитель частоты и второй анализатор спектра соединен с первым входо 5 блока сравнения, второй вход которогс через первый анализатор спектра соединен с выходом первого ус15пителя промежуточной частоты 5, а выход блока сравнения соединен с перзь , входом второго порогового блока, второй вход которого соединен с выхо, линии задержки, а выход Г1одключе}1 : входу линии задержки, к управляющем входг третьего ключа и через ге.нератор пилообразного напряжения к входам первого к второго гетеродинов, третий ключ вк.шочен между выходом второго ycIiлитeля пронежу точной частоть i; зхода;-да пере етожи-- теля и четве: того смесьтеля, выход первого усилителя промежуточной частоты через последовательно соединенные второй ключ и второй фазозьй де- . тектор соединен с входом блока регистрации,, второй вход второго фазового детектора через делитель частоты на два сседг.и .ен с выходом удвоителя частоты, при этом второй вход .второго ключа соединен с выходом первого порогового блока о

ЯРtirti АГП .

Изобретение может быть использовано для поиска и обнаружения в заданном диапазоне частот импульсного фазоманипулированного сигнала и является усовершенствованием фазометра по авт.св. N 1307386. Цель изобретения - повышение точности обнаружения импульсного фазоманипулированного сигнала. Цель достигается введением в устройство последовательно соединенных удвоителя 18 частоты, анализатора 20 спектра, блока 21 сравнения, второй вход которого через анализатор 19 спектра соединен с входом удвоителя 18 частоты, порогового блока 22, второй вход которого соединен с выходом линии 24 задержки, вход которой соединен с входом ключа 26, выходом порогового блока 22 и входом генератора 23 пилообразного напряжения, делителя 27 частоты на два, вход которого соединен с выходом удвоителя 18 частоты, а выход - с входом фазового детектора 28, второй вход которого соединен с выходом ключа 25, а выход - с входом блока 29 регистрации. Это позволяет исключить работу при воздействии ложных помех по зеркальным или комбинационным каналам. Устройство содержит также смесители 1 и 2, 5 и 9, усилители 3 и 4 промежуточной частоты, узкополосные фильтры 6 и 10, фазовый детектор 7, индикатор 8, гетеродины 11 и 12, блок 13 регулируемой задержки, перемножитель 14, фильтр 15 низких частот, пороговый блок 16 и ключ 17. 2 ил.

гг ft г/ /а кз /:г ATV /

.2