Индикаторное устройство Советский патент 1992 года по МПК G01D7/10 

сл

с

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к индикаторным устройствам, и может использоваться для индикаци и быстро изменяющихся процессов, в частности, для визуального анализа и регистрации параметров сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой

фигЛ

ч|

J |

о о

Ю

манипуляцией. Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и избирательности Индикаторное устройство содержит генератор 1 развертки, три трубки 2,33 и 34, приемную антенну 3, широкополосный усилитель 4, частотные детекторы 5 и 30, дифференцирующие цепи 6 и 7, смесители 8 и 43, усилители 9 и 44 промежуточной частоты, ключи 10, 27 и 50, умножители 11 и 17 частоты на восемь, полосовые фильтры 12,

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, а именно к индикаторным устройствам, и может использоваться для индикации быстро изменяющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации параметров сложных сигналов с комбинированной линейной частотной модуляцией и многократной фазовой манипуляцией (ЛЧМ-МФМн) и является дополнительным к основному авт.св. № 1682788.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости и избирательности устройства путем подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальному и комбинационным каналам.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - структурная схема обнаружителя; на фиг.З - вид осциллограммы; на фиг.4 и 5 - частотная и вр еменные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Индикаторное устройство содержит генератор 1 развертки, первую электроннолучевую трубку (ЭЛТ) 2, приемную антенну 3, первый широкополосный усилитель 4, частотный детектор 5, дифференцирующие цепи 6 и 7, смеситель 8, первый усилитель 9 промежуточной частоты, первый ключ 10, первый умножитель 11 частоты на восемь, первый полосовый фильтр 12, первый делитель 13 частоты, второй полосовый фильтр 14, перемножитель 15, второй полосовый фильтр 16, второй умножитель 17 частоты на восемь, третий полосовый фильтр 18, второй делитель 19 частоты на восемь, четвертый полосовый фильтр 20, первый фазовый детектор 21, пятый фильтр 22 нижнмх частот, формирователь 23 управляющего сигнала, первый элемент 24 управляемой задержки, обнаружитель 25, второй элемент 26 задержки, второй ключ 27, блок 28 поиска, гетеродин 29, второй частотный детектор 30, первый фазовращатель 31 на 90°,

14, 16, 18, 20 и 48, делители 13 и 19 частоты на восемь, перемножители 15 и 47, фазовый детектор 21, фильтр 22 нижних частот, формирователь 23 управляющего сигнала, элемент 24 управляемой задержки, обнаружитель 25, элемент 26 задержки, блок 28 поиска, гетеродик 29, фазовращатели 31. 42 и 45 на 90°, генератор 32 опорного напряжения, сумматор 46, амплитудный детектор 29.5 ил.

генератор 32 опорного напряжения, вторая и третья ЭЛТ ВЗ, 34, информационный вход 35, вход 36 сброса, первый измеритель 37 ширины спектра, третий умножитель 38 частоты на восемь, второй измеритель 39 ширины спектра, блок 40 сравнения, пороговый блок 41, второй фазовращатель 42 на 90°, второй смеситель 43, второй усилитель 44 промежуточной частоты, третий

фазовращатель 45 на 90°, сумматор 46, второй перемножитель 47, шестой полосовый фильтр 48, амплитудный детектор 49, третий ключ 50, соединенные определенным образом.

Индикаторное устройство работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот DF осуществляется с помощью блока 28 поиска, который периодически с периодом Т

по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 29. Одновременно блок 28 поиска формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 33, которая используется как ось частот и соответствует полосе обзора заданного диапазона частот DF. Ключи 10, 27 и 50 в исходном состоянии всегда закрыты.

Сигнал с выхода приемной антенны 3 через широкополосный усилитель 4 поступает на первые входы смесителей 8, 43 и

перемножителя 47. На второй вход смесителя 8 с первого выхода гетеродина 29 подается напряжение линейно-изменяющейся частоты, которое с второго выхода гетеродина 29 прступает на вход фазовращателя 42

на 90°. Образующееся на выходе напряжение подается на второй вход смесителя 43. На выходах смесителей 8 и 43 образуется напряжение комбинационных частот. Усилителями 9 и 44 выделяются напряжения промежуточной частоты, которые поступают на два входа сумматора 46 и далее на второй вход перемножителя 47,

Частота настройки полосового фильтра 48 выбирается равной начальной частоте reтеродина. Поэтому полосовым фильтром 48 выделяется напряжение, которое после детектирования в амплитудном детекторе 49 поступает на управляющий вход ключа 50 открывая его. При этом напряжение с выхо- да сумматора 46 через открытый ключ 50 поступает на первые входы ключа 10, перемножителя 15 и обнаружителя 25. На входе умножителя 38, частоты на восемь обнаружителя 25 образуется колебание, в котором фазовая манипуляция уже отсутствует.

Ширина спектра восьмой гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала.

Следовательно, при умножении частоты ЛЧМ-МФМ сигнала на восемь его спектр сворачивается в N раз. Это обстоятельство и позволяет обнаружить ЛЧМ-МФМн сигнал даже тогда, когда его мощность на входе устройства меньше мощности шумов и помех.

Ширина спектра входного сигнала измеряется с помощью измерителя 37, ширина спектра восьмой гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 39. Напряжения, пропорциональные ширине этих спектров, с выходов измерителей 37 и 39 поступают на два входа блока 40 сравнения и на выходе блока 40 сравнения образу- ется положительный импульс, который поступает на вход порогового блока 41, где сравнивается с пороговым напряжением Пороговое напряжение выбирается таким, чтобы этот уровень не превышал случайные помехи. Пороговое напряжение превышается только при обнаружении ЛЧМ-МФМн сигнала. При превышении порогового напряжения в пороговом блоке 41 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход блока 28 поиска, переводя его в режим остановки, на йход элемента 26 задержки, нз управляющие входы ключей 10 и 27, открывая их на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТЗЗ. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона и поиск ЛЧМ- МФМн сигналов прекращается на время визуального анализа основных параметров обнаруженного сигнала, которое определя- ется временем задержки элемента 26 задержки. При этом на экране ЭЛТ 33 образуется импульс, положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет начальную несущую частоту обна- ружейного ЛЧМ-МФМ.н сигнала (фиг.За).

При остановке блока 28 поиска на выходе сумматора 46 образуется напряжение (фиг.56), которое через открытые ключи 50 и 10 поступает на вход умножителя 11-частоты на восемь. На выходе умножителя 11 частоты на восемь образуется напряжение которое выделяется полосовым фильтром 12 и поступает на вход делителя 13 частоты на восемь. На выходе последнего образуется напряжение (фиг.5В), которое представляет собой ЛЧМ сигнал на промежуточной частоте и выделяется полосовым фильтром 14. Это напряжение поступает на вход частотного детектора 5, на выходе которого образуется видеоимпульс (фиг,5г), форма которого соответствует закону линейной частотной модуляции. Указанный видеоимпульс с выхода частотного детектора 5 поступает на вход дифференцирующей цепи 6, выходной импульс (фиг 5д) которой подается на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 2 и на вход дифференцирующей цепи 7. На выходе дифференцирующей цепи 7 образуются короткие разнополяр- ные импульсы (фиг.5е). Причем положительным коротким импульсом запускается, а отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 1 развертки. Сформированное пилообразное напряжение (фиг.5ж) используется в качестве напряжения развертки и постуггает н а оТР ШонТаль Тбг5Ткло- няющие пластины ЭЛТ 2. На экране ЭЛТ 2 образуется импульс (фиг.5д), длительность которого пропорциональна длительности принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала, амплитуда пропорциональна скорости изменения частоты внутри импульса/а площадь осциллограммы - пропорциональна девиации частоты принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала.

Для визуальной оценки основных параметров принимаемого сигнала на экран ЭЛТ 2 наносится координатная частотно- временная сетка.

Напряжение (фиг.5в) с выхода полосового фильтра 14 поступает на информацион- ный вход элемента 24 управляемой задержки и далее на второй вход перемножителя 15, на первый вход которого подается напряжение (фиг.5б) с выхода ключа 50. На выходе перемножителя 15 образуется напряжение биений (фиг.5з), которое представляет собой ФМн сигнал на частоте биений. Причем частота биений определяется скоростью изменения частоты сигнала и ве- личиной задержки,

Напряжение биений выделяется полосовым фильтром 16 и поступает на вход умножителя 17 частоты на восемь, на выходе которого образуется гармоническое колебание, выделяемое полосовым фильтром 18 и поступающее на вход делителя 19 частоты на восемь, на выходе которого образуется напряжение (фиг.5и), которое представляет собой гармоническое колебание на частоте

биений, выделяемое полосовым фильтром 20 и поступающее на первый вход фазового детектора 21, на второй вход которого подается напряжение с выхода генератора 32 опорного напряжения.

Если указанные напряжения отличаются друг от друга по частоте и фазе, то на выходе фазового детектора 21 образуется управляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения частоты биений от частоты генератора 32 опорного напряжения. Управляющее напряжение выделяется фильтром 22 нижних частот и с помощью формирователя 23 управляющего сигнала воздействует на управляющий вход элемента 24 управляемой задержки, изменяя величину задержки так, чтобы выполнялось равенство частоты биений и частоты генератора опорного напряжения.

Для визуальной оценки-величины скачков фазы и кратности фазовой манипуляции принимаемого ЛЧМ-МФМн сигнала используется ЭЛТ 34, выполненная с круговой разверткой. При этом круговая развертка формируется с помощью генератора 32 опорного напряжения, частота которого поддерживается равной частоте биений с помощью системы фазовой автоподстройки частоты.

Напряжение (фиг.бз) с выхода полосового фильтра 16 через открытый ключ 27 поступает на вход частотного детектора 30, на выходе которого формируется последовательность коротких разнополярных импульсов (фиг.Бк) временное положение которых соответствует моментам скачкообразного изменения фазы сигнала (фиг.бз).

Напряжение с выхода генератора 32 опорного напряжения поступает непосредственно на вертикально-отклоняющие пластины, а через фазовращатель 31 на 90° - на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 34, образуя на ее экране круговую развертку. Последовательность разнополярных импульсов (фиг.бк) с выхода частотного детектора 30 поступает на модулирующий электрод ЭЛТ 34, обеспечивая модуляцию ее электронного луча по яркости. При этом на экране ЭЛТ 34 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных по окружности (фиг.Зб, в.г). Количество точек определяет кратность фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы принимаемого сигнала. При неравенстве частот яркост- ные метки будут двигаться по окружности с разностной частотой и достоверность визуальной оценки кратности манипуляции и величины скачков фазы принимаемого сигнала снижается. Для устранения этого используется система фазовой автоподстройки частоты.

Время задержки элемента 26 задержки

выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры обнаруженного ЛЧМ-МФМн сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 2, 33 и 34.

0 По истечении этого времени напряжение с выхода элемента 26 задержки поступает на вход сброса обнаружителя 25 и сбрасывает его содержимое на нулевое значение. При этом блок 28 поиска переводится в режим

5 перестройки, а ключи 10 и 27 закрываются, т.е. переводятся в свои исходные состояния, С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона DF и поиск ЛЧМ- МФМн сигналов продолжается.

0 В случае обнаружения следующего ЛЧМ-МФМ -Н сигнала работы устройства происходит аналогичным образом.

Описанная работа устройства соответствует случаю приема сигналов по основно5 му каналу на частоте (фиг.4). Если ложный сигнал (помеха) принимается по зеркальному каналу, то усилителями 9 и 44 промежуточной частоты выделяются напряжения, поступающие на два входа сумматора 46,

0 которые на его выходе компенсируются. Следовательно, ложный сигнал (помеха), принимаемый по зеркальному каналу, подавляется. Если ложный сигнал принимается по

5 первому комбинационному каналу, то усилителями 9 и 44 промежуточной частоты выделяются напряжения, поступающие на два входа сумматора 46, которые на его выходе компенсируется. Следовательно, ложный

0 сигнал, принимаемый по первому комбинационному каналу подавляется,

Если ложный сигнал принимается по второму комбинационному каналу, то усилителями 9 и 44 промежуточной частоты вы5 деляются напряжения, которые поступают на два входа сумматора 46. на выходе которого образуется напряжение, поступающее на в торой вход перемножителя 47, на первый вход которого подается принимаемый

0 ложный сигнал с выхода усилителя 4. На выходе перемножителя 47 образуется напряжение, которое не попадает в полосу пропускания полосового фильтра 48. Ключ 50 не открывается и ложный сигнал подавляется.

5

Формула изобретения

Индикаторное устройство по авт.св. №

1682788, отличающееся тем, что, с

целью повышения помехоустойчивости и

избирательности путем подавления ложных

сигналов, принимаемых по зеркальному и комбинационному каналам, в него введены последовательно включенные второй фазовращатель, второй смеситель, второй усилитель промежуточной частоты и третий фазовращатель, последовательно соединенные второй перемножитель, шестой полосовой фильтр и амплитудный детектор, причем первый усилитель промежуточной частоты соединен с первым перемножите$

.0 з

8

Кпр

, °ПГ

лем через введенные и последовательно соединенные сумматор и третий ключ, при этом второй вход сумматора подключен к выходу второго фазовращателя, а его-выход - к первому входу второго перемножителя, второй вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя и вторым входом второго смесителя, а выход амплитудного детектора подключен к второму входу третьего ключа.

Фиг 2

-э-0

f

V

-,-

Фиг.3

CJnp

CJnp

г Фиг 5