Осциллографический фазометр Советский патент 1990 года по МПК G01R25/00 

е о о о

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются сигналы с фазовой манипуляцией (ФМн).

Целью изобретения является расширение диапазона частотного поиска фазоманипулированных сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина.

На чертеже приведена функциональная схема рсциллографического фазометра.

и вертикальный электрод индикаторов 9.1- -90п, горизонтальный электрод которых ч соединен с выходом генератор I раз- вертки.

К выходу генератора 10 опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель 11 на 90%усилитель 12 и горизонтальный электрод индикаторов 13.1-kI3.n, вертикальные электроды которых через усилитель 14 соединены с выходом генератора 10. К выходу усилителя 5 промежуточной частоты последовательно

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко используются сигналы с фазовой манипуляцией. Цель изобретения - расширение диапазона поиска ФМ-сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина - достигается за счет использования для преобразования принимаемого сигнала по частоте одновременно нескольких гармоник частоты гетеродина, введением блоков для автокорреляционной обработки преобразованного по частоте сигнала и блоков опознавания номера гармоники частоты гетеродина. В осциллографический фазометр введены линия 2 задержки, перемножитель 6, узкополосные фильтры 25, амплитудные детекторы 26, ключи 27, 28, частотные детекторы 29. Осциллографический фазометр содержит также генератор 1 развертки, линию 7 задержки, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, накопитель 8, индукторы 9, 13, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11, усилители 12 и 14, умножители 15 частоты, анализаторы 16 спектра, блоки 17 сравнения, пороговые блоки 18, элемент ИЛИ 19, ключ 20, делитель 21 частоты на восемь, узкополосный фильтр 22, фазовый детектор 23, управляющий блок 24. 1 ил.

Осциллографический фазометр содер- 15 подключены ключи 28.1-28.П и частот жит генератор 1 развертки, линию 2 задержки, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, перемножитель 6, линию 7 задержки, накопитель 8, индикаторы 9,1 - 9.п, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11, усилитель 12, индикаторы 13.1-13.П, усилитель 14, умножители частоты 15.1-15.3 на восемь, анализаторы 16.1-16,3, блоки сравнения 17.1-17.3, пороговые блоки 18.1-18.3, элемент ИЛИ 19, ключ 20, делитель 21 на восемь, узкополосный фильтр 22, фазовый детектор 23,управляющий блок 24, узкополосные фильтры 25.1-25.П, амплитудные детекторы 26.1-26.п, ключи 27.1-27.п, 28.1 - 28,п, частотные детекторы 29,1-29.п.

В осциллографическом фазометре последовательно включены генератор 1 развертки, гетеродин 3, смеситель 4, второй вход которого является входом фазометра, усилитель 5 промежуточной -частоты,накопитель 8, второй вход которого соединен с выходом линии 7 задержки, ключ 20, . второй вход которого соединён с выходом умножителя частоты на восемь, делитель 21 частоты на восемь,узко- полосный фильтр 22, фазовый детектор 23, второй вход которого соединен с выходом генератора 10 опорного напряжения, и управляющий блок 24, выход-которого соединен с вторым входом гетеродина 3. К выходу усили- теля 5 промежуточной частоты последовательно подключены линия 2 задержки, перемножитель 6, второй вход ко- . торого соединен с выходом усилителя 5. В п каналах обработки последовательно включены узкополосные фильтры 25,1-25,п, амплитудные детекторы 26. 1-26. п, ключи 27. 1-27. п, второй вход которых соединен с выходом накопителя 8,

20

25

30

ные детекторы 29,1-29,п, выходы которых соединены с модулирующими электродами индикаторов 13.l-13.ri с круговой разверткой.

Накопитель 8 состоит из трех каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных умножителя 15 частоты, анализатора 16 спектра, блока 17 сравнения, второй вход которого соединен с выходом анализатора 16, порогового блока 18, второй вход которого соединен с выходом линии 7 задержки.Выходы трех каналов обработки объеди- няюТ элементом ИЛИ 19. При этом в первом канале частота умножается на два, во втором - на четыре и в третьем - на восемь.

35

40

45

50

55

Фазометр работает следующим образом.

Просмотр заданного частотного диапазона осуществляется с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генератор 1 развертки формирует горизонтальную развертку индикаторов 9,1 - 9.п, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона. Ключи 20.27.1-27.п, 28,1-28.п в исходном состоянии закрыты.

Принимаемый ФМн сигнал

Uc(t) Uc-cos o3ct + M(t) , О Ј t с Фс ,

где Ue , , Tt,Sfc- амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала;

0

5

0

ные детекторы 29,1-29,п, выходы которых соединены с модулирующими электродами индикаторов 13.l-13.ri с круговой разверткой.

Накопитель 8 состоит из трех каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных умножителя 15 частоты, анализатора 16 спектра, блока 17 сравнения, второй вход которого соединен с выходом анализатора 16, порогового блока 18, второй вход которого соединен с выходом линии 7 задержки.Выходы трех каналов обработки объеди- няюТ элементом ИЛИ 19. При этом в первом канале частота умножается на два, во втором - на четыре и в третьем - на восемь.

Фазометр работает следующим образом.

Просмотр заданного частотного диапазона осуществляется с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генератор 1 развертки формирует горизонтальную развертку индикаторов 9,1 - 9.п, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона. Ключи 20.27.1-27.п, 28,1-28.п в исходном состоянии закрыты.

Принимаемый ФМн сигнал

Uc(t) Uc-cos o3ct + M(t) , О Ј t с Фс ,

где Ue , , Tt,Sfc- амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала;

5- I

(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем MV(t) const при КЈп t(K+l) Јп и может изменять ся скачком на д V при t кЈп,т.е. на границах между элементарными посылками

К ,,-3) .о,э,

....,N);

Јп t N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью

Tc(Tt N-2Tn),

поступает на первый вход смесит.еля 4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 линейно изменяющейся частоты со скоростью изменения первой гармоники частоты гетеродина у .

На выходе смесителя 4 образуются напряжения комбинационных частот.Усилителем 5 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частоты, которое представляет собой сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (). Это напряжение после накопления л превышения порогового уровня IJ пор в накопителе 8 воздействует на вход линии 7 задержки, на управляющий вход генератора 1 развертки, выключая его, на управляющие входы ключей 20, 27.1-27,п,открывая их. С этого момента времени процесс поиска ФМн сигналов и просмотр заданного частотного диапазона прекращается на время визуального анализа обнаруженного ФМн сигнала, которое определяется временем задержки tja линии 7 задержки

На вЬпсодах умножителей 15.1-15.3 при ОФМн сигнале манипуляции фазы уже отсутствуют.

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

645646

мощность на входе фазометра меньше мо щно с ти шумо в,

Ширина спектра входного сигнала измеряется с помощью анализаторов спектра, ширина спектра второй,четвертой и восьмой гармоник измеряется с помощью анализаторов спектра 16,1,16,2 и 16,30 Напряжение с вы- JQ ходот анализаторов 16,1,16.2 и 16,3 спектра поступает на первые входы блоков 17.1, 17,2, и 17.3 сравнения, на вторые входы которых подается напряжение с выходов анализаторов

15 16.1-16о3 спектра. На выходах блоков 17.1, 17.2 и 17.3 сравнения образуются положительные импульсы, которые превышают пороговый уровень в пороговых блоках 18,1-18,3 и через эле20 мент ИЛИ 19 поступают на вход.

Напряжение с выхода усилителя 5 промежуточной частоты одновременно поступает на первый вход перемножителя 6 и на вход линии 2 задержки.

25 После перемножения напряжений и выделения составляющей разностной частоты выходной сигнал перемножителя 6 будет иметь вид

30 u6l(t) u6.cos(ood)t -Ufa,),

рде Ug - амплитуды;

00,5, частота сигнала биений;

б 4V(t -Ъу) (t) ,Ј,- начальная фаза сигнала биений,

I Несущая частота сигнала биений $« 2 const, Следовательно,

40 при фиксированном времени задержки на выходе перемножителя 6 образуется моночастотный сигнал биений, несущая частота которого зависит от скорости изменения частоты Ј,(i

45 1,2,.,.,п) гетеродина 3. Скорость, же изменения частоты преобразованного сигнала, поступающего на вход автокоррелятора, зависит от номера гармоники частоты гетеродина 3,взаимо5о действующей с несущей частотой принимаемого сигнала,

Узкоиолосный фильтр 25.1 настроен на частоту биений tf$t 2 fl,,, узкополосный фильтр 25.2 - на co,ja

5с 2wj)abb if узкополосный фильтр 25.п - на cOSn , где #„ п# - скорость изменения n-й гармоники частоты гетеродина. Напряжение U((t) с выхода узкополоспого фильтра 25.1

поступает на вход амплитудного детектора 2601, где детектируется и через открытый ключ 27.1 подается на вертикальный электрод ЭЛТ 9J, на экране которого образуется частотная метка. Положение частотной метки на горизонтальной развертке индикаторы 9.1 однозначно определяет несущую частоту &Эе принимаемого ФМн сигнала,

Для визуальной оценки величины скачков фазы ДЦ и кратности m фазо- вой манипуляции принимаемого ФМн сигнала используются индикаторы 13,1 - 13,п с круговой разверткой. При этом круговая развертка формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота которого выбирается равной промежуточной частоте пр( &о - пр) фазовращателя 11 на 90°, усилителей 12 и 14„

Постоянные напряжения с выходов ключей 27,1-27.п поступают на управляющие входы ключей 28,1-28,п и открывают их.

При выключении генератора 1 развертки усилителем 5 промежуточной частоты выделяется напряжение,которое через каждый открытый ключ поступает на вход частотных детекторов 29.1-29.П, на выходе которых образуются короткие разнополярные импульсы, соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы принимаемого ФМн сигнала. Указанные импульсы поступают на модулирующий электрод индикаторов 15.1-15.П и осуществляют модуляцию его электронного луча по яркости,- При этом на экране образуется изображение в виде нескольких точек, -расположенных на окружности. Количество точек определяет кратность m фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы uif принимаемого ФМн сигнала.

Однако в реальных условиях под воздействием различных дестабилизирующих факторов равенство частот ((.So Јпр ) не соблюдается. При неравенстве -частот (too tip) яркост ные метки на экранах будут двигаться по окружности с разностной частотой, и достоверность визуальной оценки основных параметров принимаемого

ФМн сигнала резко снижается. Для фор Мирования устойчивой осциллограммы используется система фазовой автоподстройки, состоящей из умножителя

5

,-.

,Q

25

0 ,Q дс

35

50

55

Время задержки линии 7 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМн сигнала,наблюдая -осциллограммы на индикаторах. По истечении этого времени напряжение с выхода линии 7 задержки поступает на входы сброса пороговых блоков 18,1, 18.2 и 18.3 и сбрасывает их в начальное состояние. При этом генера- тор i развертки включается, а ключ 20 открывается, т.е. переводится в свое исходное состояние. С Этого момента просмотр заданного частотного диапазона и поиск МНф сигналов продолжается, В случае обнаружения следующего МНф сигнала работа фазометра происходит аналогичным образом.

Формула изобретения Осциллографический фазометр,содержащий последовательно включенные генератор развертки, гетеродин, смеситель, второй вход которого является входом фазометра, усилитель промежуточной частоты, накопитель, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, ключ, второй вход кото- рого соединен с выходом умножителя частоты на восемь, накопитель,делитель частоты на восемь, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, и управляющий блок, выход которого соединен с вторым входом гетеродина, а также последовательно включенные фазовращатель на 90В, вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, первьй усилитель и горизонтальный электрод п индикаторов с круговой разверткой, вертикальный электрод которых через второй усилитель соединен с выходом генератора опорного напряжения, горизонтальный электрод п индикаторов с линейной , разверткой соединен с вторым выходом генератора развертки, вход которого соединен с выходом накопителя, о т личающийся тем, что, с целью расширения диапазона частотного поиска фазоманипулировэнных сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина, в него введены вторая линия задержки,перемножитель, п ключей,п частотных детекторов и п каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных узкополосного фильтра, амплитудного детектора, ключа, второй вход которого соединен с выходом накопителя, а выход соединен с вертикальными электродами п

т56456410

индикаторов с линейной разверткой, к выходу усилителя промежуточной частоты последовательно подключены вторая линия задержки, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, и п узкополосных фильтров каналов обработки, к выходу усилителя промежуточной частоты подключены п последовательно соединенных ключей и частотных детекторов, выходы которых соединены с модулирующими электродами соответствующих индикаторов с круговой разверткой.

10