Панорамный приемник Советский патент 1992 года по МПК G01R23/00 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для поиска, обнаружения и пеленгации фазоманипулированных (ФМн) сигналов, а также визуальной оценки их несущей частоты.

Панорамный приемник обеспечивает поиск и обнаружение ФМн сигналов, а также визуальную оценку их несущей частоты, но не позволяет осуществлять пеленгацию источника излучения ФМн сигналов,

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения пеленгации источника излучения фазоманипулированных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены вторая антенна, второй гетеродин, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, второй и третий перемножители, первый, второй, третий и четвертый узкополосные фильтру, первый и второй фазовращатели на 90, первый и второй масштабирующие перомножители, первый и второй фазометры, причем выход второй антенны последовательно соединен с вторым смесителем, вторым усилителем промежуточной частоты, вторым перемножителем, второй вход которого соединен с выходом ключа, первым узкополосным фильтром, первым фазовращателем на 90°, первым масштабирующим перемножителем, вторым узкополосным фильтром и первым фазометром, выход которого является выходом устройства, выход первого узкополосного фильтра соединен с первым входом второго фазометра, выход которого является вторым выходом устройства, а также с вторым входом первого масштабирующего перемножителя, выход второго гетеродина, вход которого соединен с выходом генератора развертки, соединен с вторым входом второго смесителя, а также последовательно соединен с третьим перемножителем, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина,

.s

Ё

VI

N

ю

2

ю

третьим узкополосным фильтром, выход которого соединен с вторым входом второго фазометра, и первым входом второго масштабирующего перемножителя, вторым фазовращателем на 90°, вторым входом второго масштабирующего перемножителя, четвертым узкополосным фильтром и вторым входом первого фазометра.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого приемника; на фиг. 2 - принцип пеленгации источника излучения ФМн сигналов в одной плоскости фазовым методом.

Панорамный приемник содержит антенну 1, генератор 2 развертки, первый гетеродин 3, первый смеситель 4, первый усилитель 5 промежуточной частоты, обнаружитель 6, умножитель 7 частоты на восемь, первый и второй измерители 8 и 9 ширины спектра, блок 10 сравнения, пороговый блок 11, ключ 12, линию задержки 13, первый перемножитель 14, полосные фильтры 151, амплитудные детекторы 16i, видеоусилители 17i, ЭЛТ 181 (), вторую

антенну 19, второй гетеродин 20, второй смеситель 21, второй усилитель 22 промежуточной частоты, второй и третий пере1 множители 23 и 24, первый и третий узкополосные фильтры 25 и 26, второй фазометр 27, первый и второй фазовращатели 28 и 29 на 90°, первый и второй масштабирующие перемножители 30 и 31, второй и четвертый узкополосные фильтры 32 и 33 и первый фазометр 34. К выходу первой антенны 1 последовательно подключен смеситель 4, второй вход которого через гетеродин 3 соединен с первым входом генератора 2 развертки, усилитель 5 промежуточной частоты, умножитель 7 частоты на восемь, измеритель 9 ширины спектра, блок 10 сравнения, второй вход которого через измеритель 8 ширины спектра соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, пороговый блок 11, ключ 12, второй вход которого соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, линия задержки 13, перемножитель 14, второй вход которого соединен с выходом ключа 12 и п каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных полосового фильтра 151, амплитудного детектора 16i,

видеоусилителя 171 и ЭЛТ 18i (,2п). К

выходу антенны 19 последовательно подключены смеситель 21, второй вход которого через гетеродин 20 соединен с выходом генератора 2 развертки, усилитель 22 промежуточной частоты, перемножитель 23, второй вход которого соединен с выходом ключа 12, узкополосный фильтр 25, фазовращатель 28 на 90°, масштабирующий перемножитель 30, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 25, узкополосный фильтр 32 и фазометр 34. К выходу гетеродина 3 последовательно

подключены перемножитель 24, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 20, узкополосный фильтр 26 и фазометр 27, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 25. К выходу узкополосного фильтра 26 последовательно подключены фазовращатель 29 на 90°, масштабирующий переменожитель 31, второй вход которого соединен с выходом узкополосного фильтра 26, и узкополосный

фильтр 33, выход которого соединен с вторым входом фазометра 34.

Панорамный приемник работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот

Df осуществляется с помощью генератора 2 развертки, который периодически по пилообразному закону перестраивает частоты гетеродинов 3 и 20. Одновременно генератор 2 развертки формирует горизонтальную

развертку ЭЛТ 18i-18n, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона Df. Ключ 12 в исходном состоянии всегда закрыт.

Принимаемые ФМн сигналы

Ui(t)Vc cos шс t+ f)K (t)+ 991,

U2(t)Vc COS Шс t+ (рл ft)- pi,

0 t Tc,

где Vc, to.Tc, pi, (p2 - амплитуда, несущая частота, длительность и начальные фазы сигналов;

р (t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем рк (t)const при k ги t(k+1) ти и может изменяться скачком при t k тп, т.е. на границах между элементарными посылками (,2,3N-1);

гп, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс (Тс N тп), с выходов антенн 1 и 19 поступают на первые входы смесителей 4 и 21, на вторые входы

которых подаются напряжения гетеродинов 3 и 20 линейно изменяющихся частот:

Uri(t)Vri cos(wri t+ яу-i t2+ 99м),

цс-Ur2(t)Vr2 COS(tor2 t+ ЛГу-l t2+ ),

,

где Vn, Vr2, COM, C0r2, Tn, i/H pv - амплитуды, начальные частоты, период повторения и начальные фазы напряжений гетеродинов;

Df yi - - скорость изменения частоты

Тп

гетеродина (скорость изменения первой гармоники частоты гетеродина). Причем частоты гетеродинов 3 и 20 разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты

ад-2 - ад-1 2 сопр

и выбраны симметричными относительно несущей частоты ус принимаемых ФМн сигналов

We - Ыг1 0)г2 -С0с 0)Пр.

На выходах смесителей 4 и 21 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 5 и 22 выделяются напряжения промежуточной (разностной) частоты:

Unpl(t)Vnp1 + k(t) -луп2 + pnpi, Unp2(t)A/np2 COSfftMpt (t) -луп2 + pnp2 ,

где

0 ,

-Vc-Vri, ki -Vc -Vr2,

о)с - MC.- промежуточная частота,

рпр1 -рП, рг2 - 952.

которые представляют собой сигналы с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн). Напряжение Unpi(t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты поступает на вход обнаружителя 6, состоящего из умножителя

7частоты на восемь, измерителей 8 и 9 ширины спектра, блока сравнения 10, порогового блока 11 и ключа 12,

На выходе умножителя 7 частоты на восемь образуется напряжение

U3(t)Vnpi Шпр t-8 ryi t2+8 npi, О .

Так как 8 (t)0.8 л при приеме сигнала с однократной фазовой манипуляцией ОФМн, рк (t)0, 8 уж (t)0; 4л:; 8 л:, 12л: при приеме сигнала с двухкратной фазовой ма71 3

нипуляцией ДФМн, р (t)0, TJ, л:,

8(р (t)0,2 л, А л:, 6 л; 8 л; 10 я, 12л:, 14 л: при приеме сигнала с трехкратной фазовой манипуляцией ТФМн, (t)0,

л: л: 3 5 3 7 ,

т-, ту-дК.п, дя-тт7Г-4 л, то в указанном колебании манипуляция фазы уже отсутствует.

Ширина спектра Afe восьмой гармоники определяется длительностью Тс сигнала

1

(Afe -), тогда как ширина спектра Дтс I с

ФМн сигнала определяется длительностью ти его элементарных посылок (Д fc ), т.е.

0 ширина спектра Afe восьмой гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра Af входного сигнала

Afc

Afe

N.

5 Следовательно, при умножении частоты ФМн сигнала на восемь его спектр сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить ФМн сигнал даже тогда, когда его мощность на входе прием0 ника меньше мощности шумов.

Ширина спектра Afc входного ФМн сигнала измеряется с помощью измерителя 8, а ширина спектра Afe восьмой гармоники сигнала измеряется с помощью

5 измерителя 9. Напряжения V и Vi, пропорциональные Afc и Afe соответствен но, с выходов измерителей 8 и 9 ширины спектра поступают на два входа блока сравнения 10. Так как ,TO на выходе блока сравнения

0 10 образуется положительное напряжение которое превышает пороговый уровень vnop в пороговом блоке 11. Пороговый уровень Vnop выбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении

5 порогового уровня Vnop в пороговом блоке 11 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 12 открывая его.

При этом напряжение Unpi(t) с выхода

0 усилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ 12 одновременно поступает на первый вход перемножителя 14 и на вход линии задержки 13, на выходе которого образуется напряжение

5

Unp3(t)Unpl(t- Г3) Unp1 X

х (t - Г3) + pK(t - Т3) - л:yi (t - -тз)2 , 0 ,

0

где Т3-время задержки линии задержки 13.

На выходе перемножителя 14 образуется напряжение

U6i(t) V6 -cos ftfcit + Ki(t) - 0J6i, ,

где

V6 7J-K2- Vnpi2;

K2 - коэффициент передачи перемножителя;

Уб1 2 jryir3 - частота биений; (t) pit - Та) - pk (t);

+ Лу Т%.

Несущая частота Шб1 напряжения биений Q)6i(t) 2 п гэ const.

Следовательно, при фиксированном времени задержки Т3 на выходе перемножителя 14 образуется моночастотный сигнал биений, несущая частота Ofci которого зависит от скорости изменения частоты yi х x(,2,...,n) гетеродина 3. Скорость изменения частоты преобразованного сигнала, поступающего на вход автокоррелятора, зависит от номера гармоники частоты гетеродина 3, взаимодействующей с несущей частотой принимаемого ФМн сигнала.

Частота настройки о)Н1 полосового фильтра 15i выбирается равной

ЈУн1 U)6i 27ГУ1Т3,

частота настройки а)2 полосового фильтра 152 выбирается равной

(Он2 2 7ГУ2Т3,

а частота настройки полосового фильтра 15п выбирается равной

СОнп Шбп 2 ТГупГз,

где уп nyi - скорость изменений n-й гармоники частоты гетеродина 3.

Напряжение U6i(t) с выхода полосового фильтра 15i поступает на вход амплитудного детектора 16i, где оно детектируется и после усиления в видеоусилителе 17i поступает на вертикальный электрод ЭЛТ 18i, на экране которой образуется импульс (частотная метка). Положение частотной метки на горизонтальной развертке ЭЛТ 18i однозначно определяет несущую частоту Ok принимаемого ФМн сигнала.

Следовательно, номер гармоники частоты гетеродина 3, с которой взаимодействует несущая частота принимаемого ФМн сигнала, определяется номером полосового фильтра того канала, на экране ЭЛТ которого наблюдается частотная метка.

Для пеленгации источника излучения ФМн сигналов используется фазовый метод, при котором измеряемая разность фаз определяется выражением

Ду 2я -51пД

где d - измерительная база (расстояние между антеннами);

0

А- длина волны; /3- угол прихода радиоволн, Фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла. Согласно приведенному выражению, фазовая система тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы d/A. Однако с ростом d/A 0 уменьшается значение угловой координаты Д при котором разность фаз Ду превосходит значение 2 л, т.е. наступает неоднозначность отсчета.

Частота настройки Шн3 узкополосных 5 фильтров 25 и 26 выбирается равной

Унз 2 0)„р.

Частота настройки шня узкополосных фильтров 32 и 33 выбирается равной

Шнч 4 Шпр.

Напряжение Unpi(t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ 12 поступает на первый вход перемножителя 23, на второй вход которого подается напряжение Unp2(t) с выхода усилителя 22 5 промежуточной частоты, На выходе перемножителя 23 образуется гармоническое колебание

U4(t)V4 cos(2 Wnpt + + Дуя). 00 t Тс,

где

V4 К2 Vnp1 -Vnp2,

Дрг ,

pi -( тг- -sin/ - разность

фаз, определяющая направление на источник излучения; di - измерительная база (фиг. 2), в котором фазовая манипуляция уже отсутствует. Гармоническое колебание Un(t) выделяется узкополосным фильтром 25 и поступает на первый вход фазометра 27.

Напряжение Uri(t) и Ur2(t) с выходов гетеродинов 3 и 20 одновременно поступают на два входа перемножителя 24, на выходе которого образуется гармоническое колебание

Us(t)V5 COS(2 tonpt + ), ,

0 где V5 К2 -Vri -Vr2.

Это напряжение выделяется узкополосным фильтром 26 и подается на второй вход фазометра 27, который обеспечивает измерение разности фаз Дум.

Гармонические колебания U4(t) и Щт.) с выходов узкополосных фильтров 25 и 26 одновременно поступают на входы фазовращателей 28 и 29 на 90° и на первые входы масштабирующих перемножителей 30 и 31.

5

0

5

На выходах фазовращателей 28 и 29 на 90° образуются гармонические колебания

Ue(t)(2 tonpt + Apr + ДрО, U(t)V5-sin(2 ftJnpt + ), ,

которые подаются на вторые входы масштабирующих перемножителей 30 и 31. На выходах последних образуются гармонические колебания

U8(t)2U4(t) -U6(t)

Vs -sin(4 + 2 + 2 Api),

Ug(t)2U5(t) -U7(t)

Vg -sin(4 Wnpt + 2 ),

где

V8 K2

W

V9

K2 -V5

которые выделяются узкополосными фильтрами 32 и 33 соответственно и подаются на два входа фазометра. Последний обеспечивает измерение разности фаз 2 .

Следовательно, путем умножения фазы гармонических колебаний на два создается вторая измерительная база d2() без фактического разноса антенн в пространстве. Причем малая измерительная база di обеспечивает формирование грубой, но однозначной шкалы измерений () a большая база - точной, но неоднозначной

(J2 1

шкалы измерений (-г- ).

Таким образом, предлагаемый панорамный приемник по сравнению с прототипом обеспечивает точную и однозначную пеленгацию источника излучением ФМн сигналов. Это достигается использованием двух измерительных баз, которые формируют две шкалы измерений: грубую, но однозначную и точную, но неоднозначную. Причем вторая измерительная база создается путем умножения фазы гармонических колебаний на два без фактического разноса антенн в пространстве. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает высокую чувствительность. Это достигается за счет перемножения канальных ФМн сигналов, при котором осуществляется свертка их

спектра в N раз. Полученные гармонические колебания выделяются узкополосными фильтрами. При этом отфильтровывается значительная часть шумов, что и позволяет повысить чувствительность приемника. Тем самым функциональные возможности панорамного приемника расширены.

Формула изобретения

Панорамный приемник по авт. св. № 1661661 .отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения пеленгации источника излучения фазоманипулированных сигналов, введены вторая антенна, второй гетеродин, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты, второй и третий перемножители, первый, второй, третий и четвертый узкополосные

фильтры, первый и второй фазовращатели на 90°, первый и второй масштабирующие перемножители, первый и второй фазометры, причем выход второй антенны последовательно соединен с вторым

смесителем, вторым усилителем промежуточной частоты, вторым перемножителем, второй вход которого соединен с выходом ключа, первым узкополосным фильтром, первым фазовращателем на 90°, первым

масштабирующим перемножителем, вторым узкополосным фильтром и первым ф-- зометром, выход которого является первым выходом устройства, выход первого узкополосного фильтра соединен с первым входом

второго фазометра, выход которого является вторым выходом устройства, а также с вторым входом первого масштабирующего перемножителя, выход второго гетеродина, вход которого соединен с выходом генератора развертки, соединен с вторым входом второго смесителя, а также последовательно соединен с третьим перемножителем, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, третьим узкополосным

фильтром, выход которого соединен с вторым входом второго фазометра, и первым входом второго масштабирующего перемножителя, вторым фазовращателем на 90°, вторым входом второго масштабирующего

перемножителя, четвертым узкополосным фильтром и вторым входом первого фазометра.

El I I1 Г-1 I I. -«J I V-«Jt«-. . JI

t.1.t

Г-1 I ttH t«-. . JI

t

T

25

Изобретение относится к радиотехнике, может использоваться для поиска, обнаружения и пеленгации фазоманипулирован- ных сигналов, а также визуальной оценки их несущей частоты. Целью изобрения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения пеленгации источника излучения фазоманипулированных сигналов. В панорамный приемник, содержащий антенну 1,генератор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5, обнаружитель 6, умножитель 7 частоты, измерители 8 и 9, блок 10 сравнения, пороговый блок 11, ключ 12, линию задержки 13, перемножитель 14, фильтры 15i, детекторы 161, усилители 17i, ЭЛТ 18i (,2 ... п), введены антенна 19, гетеродин 20, смеситель 21, усилитель 22, перемножители 23 и 24, узкополосные фильтры 25, 26, 32, 33, фазометры 27, 34, фазовращатели 28 и 29 на 90°, масштабирующие перемножители 30 и 31. 2 ил.