Устройство для контроля работоспособности супергетеродинного приемника Советский патент 1992 года по МПК H04B17/00 

ПГ

n

Использование определение работоспособности линейной части супергетеродинных приемниковСущность изобретения: устройство содержит имитатор 1 входного сигнала, состоящий из генератора 2 качающейся частоты, балансного модулятора 3, смесителей 4 и 5, генератор 6 псевдослучайной последовательности, блок 7 задержки балансные демодуляторы 8 и 9, узкополосный фильтр 10, пороговый блок 1 I, индикаторный блок 12, управляемый фазовращатель 13, функциональный преобразователь 14, 1-13-9-10-11-12,1-15,15-8-9, 2-3-4-5, 21-5, 21-4, 2-12, 6-7-8, 2-14-7, 14-11, 6-3 Повышение достоверности контроля достигается за счет слежения за уровнем максимума корреляционной функции. 1 ил.

2

18

Ч

21

22

1Ь

5

111

f

-

/7

.

19

р

%

.J

-,

«-

J

Т

-

Ј,4

13

-

h

v

(A)

Оч О 00

ю

I

Изобретение относится к технике радиосвязи, может использоваться в различных системах радиосвязи для непрерывного контроля работоспособности пинейной части супергетеродинных приемников и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1684932.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет слежения за уровнем максимума корреляционной функции,

На чертеже представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства.

Устройство для контроля работоспособности супергетеродинного приемника со- дзржмт имитатор 1 входного сигнала, состоящий из генератора 2 качающейся частоты, балансного модулятора 3 и первого и второго смесителей 4 и 5, генератор 6 псевдослучайной последовательности (ПСП), блок 7 задержки, выполненный управляемым, первый и второй балансные демодуляторы 8 и 9, узкополосный фильтр 10, пороговый блок 11, выполненный управляемым, индикаторный блок 12, управляемый фазовращатель 13, функциональный преобразователь 14, показан также контролируемый супергетеродинный приемник 15, состоящий из первого и второго смесителей 16 и 17, первого и второго усилителей 18 и 19 промежуточной частоты, детектора 20, первого и второго гетеродинов 21, 22, усилителя 23 высокой частоты.

Устройство работает следующим образом.

Контрольный сигнал, представляющий собой промодулированный генератором 6 ПСП сигнал генератора 2 качающейся частоты, формируется в имитаторе 1 с помощью балансного модулятора 3. Несущая частота сигнала генератора 2 до его модуляции ПСП генератора 6 равна fro± F, где ±F - полоса свипирования, равная рабочей полосе частот контролируемого супергетеродинного приемника 15. С выхода балансного модулятора 3 контрольный сигнал поступает на вход первого смесителя 4, а затем на вход второго смесителя 5. в которых с помощью первого и второго гетеродинов 21 и 22 происходит последовательный перенос спектра контрольного сигнала на частоту настройки контролируемого супергетеродинного приемника 15. Так, после первого смесителя 4 выделяется частота, равная fro±F + fnpi ±F, а после второго смесителя 5 - частота, равная fro ±F + + fri fpa6 ± F.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Сформированный широкополосный шу- моподобный сигнал поступает на вход кон- гролируемого супергетеродинного приемника 15, последовательно проходит его тракт, начиная с усилителя 23 высокой частоты. При этом изменение коэффициента усиления в контролируемой полосе частот ±F, наличие неоднородностей в блоках контролируемого супергетеродинного приемника 15 переносятся на уровень контрольного сигнала в указанной полосе частот. В первом смесителе 16 производится первое преобразование, т.е. перенос спектра контрольного сигнала на первую ПЧ fnpi, а во втором смесителе 17 усиленный первым усилителем 18 сигнал переносится на вторую ПЧ fnp2. Преобразованный сигнал в отличие от сигнала генератора 2 является широкополосным шумоподобным и несет информацию о состоянии линейной части контролируемого супергетеродинного приемника 15. С выхода второго усилителя 19 ПЧ контрольный сигнал, несущий информацию о состоянии контролируемого супергетеродинного приемника 15, поступает на первый вход первого балансного демодулятора 8, на второлй вход которого через болк 7 задержки подается опорная демодулиру- ющая ПСП с выхода генератора 6.

Если дс сих пор работа устройства не отличалась от функционирования прототипа, то прохождение ПСП через блок 7 задержки имеет ряд особенностей, На вход функционального преобразователя 14 подается с выхода генератора 2 ГКЧ сигнал, ис- пользумый для свипирования: обычно синусоидальной или треугольной формы (должна быть нарастающая форма). Дискретность уровней сигнала зависит от необходимой точности задержки ПСП, что в конечном итоге определяет число каскадов (транзисторов, диодов) преобразователя 14, в котором в зависимости от уровня входного сигнала функционального преобразователя 14 обеспечивается необходимый сдвиг опорной ПСП.

Свернутый по спектру контрольный сигнал, представляющий собой синусоидальное колебание, огибающая которого несет информацию о состоянии высокочастотной части контролируемого супергетеродинного приемника 15, поступает на первый вход второго балансного демодулятора 9, на второй вход которого через управляемый фазовращатель 13 с выхода генератора 2 подается демодулирующий сигнал частоты fr0± F + Fp. На выходе второго балансного демодулятора (на входе узкополосного фильтра 10, который, как и в прототипе, может быть активным, настроенным на частоту Fp) выделяется только сигнал частоты Fp, несущий информацию о состоянии контролируемого супергетеродинного приемника 15, При этом следует заметить, что величина максимума взаимокорреляционной функции, выделяемой с помощью узкополосного фильтра 10, в каждый момент времени (в течение периода перестройки ГКЧ) характеризует усиление контролируемого супергетеродинного приемника 15 на некоторой частоте, находящейся в пределах рабочей полосы частот. Сигнал частоты Fp подается на вход порогового блока 11, з котором принимается решение о состоянии контролируемого супергетеродинного приемника 15 при сравнении отклика с выхода узкополосного фильтра 10 с установленным порогом.

Как и в случае блока 7 -задержки, на основе поступающих с выходов функционального преобразователя 14 сигналов производится изменение установленного порога, характерного для конкретной в i-й момент времени частоты. Результат отображается на индикаторном блоке 12, причем горизонтальная развертка на индикаторном блоке 12 производится с помощью сигнала развертки, формируемого генератором 2 для перестройки в полосе частот ±F, а кривая, отображаемая на индикаторном блоке 12, характеризует состояние контролируемого упергетеродинного приемника 15 (его коэффициент усиления) в рабочей полосе частот ±F.

С помощью управляемого фазовраще- теля 13, как и в прототипе, происходит смещение частоты проходящего сигнала на величину Ор 2 л Fp за счет периодического пилообразного изменения фазы от 0 до 2я.

Для доказательства технической эффективности предлагаемогоустройства необходимо рассмотреть влияние изменения ширины полосы пропускания на величину корреляционной функции на выходе линейной части приемного устройства. Если корреляционная функция сигнала на входе г0 (т), то на выходе линейной части приемного устройства с полосой 2 Дод и коэффициент передачи k(jftj) она определяется как

00

ГОЕЫХ (t) / г0 ( г ) q (t - г ) d r . (1)

- 00

где q(t) - импульсная характеристика конт- ролиоуемого супергетеродинного приемника 15.

На основе теоремы о свертке спектров соотношение (1) можно представить в виде

roBbix(t) 1 °°JOM

/ F0(ja0k()e dw, (2)

- 00

10

со

57- мт

где F0( j (о ) / г0 (г ) еd r - энер- оо

гетический спектр корреляционной функция единичного импульса ПСП.

Корреляционная функция контрольного сигнала (широкополосного шумоподобного) мо кег бы)ь представлена в виде линейно- ломанной линии, точки излома которой соответствуют временным сдвигам, кратным

TO. и определяться соотношением 15N

ГвхГО

W Е го ( k г0 ) г0 (t - k Г0 ) , 1)

(3)

где

20

1 - I при I t I H To TO

ro(t) - - треугольная функция

(.0 при It To Энергетический спектр такой функции будет определяться соотношением

25

г°иэЈе ° W-I

Ffo(j J )pJ dws/.ST (kn0)

k-.-(N-l)

r(i-kT0)e-jt 5tolt W

30fr.1oo

-- SI n(k70)J r()

( : - (IV f i- oo

0

-jot

В этой формуле J r(t-kr0)edt -

- oo

j W k To

6Fo k (oj ) FOK (a) - энергетический спектр k-го импульса, смещенного по шкале времени в соответствии с теоремой о запаздывании; спектр такой функции остается неизменным.

Подставляя (4) в (2), получим

°°N - 1

5 rBblx(t)1V /У rfkr0)X

- со k -(N - 1 ) 10)1

х FOK (ш ) k (j o)) e d со Вынося знак суммы из-под интеграла, пол0 учим | N

b,x(t) T r(kr0)-J-X k -fN-l)27Г ТОjWt (5)

х J FOK ((а ) k (j ш ) е d ш 5-°°

В частном случае, когда k(j ctJ) k0, a ({ш} to о), т.е. амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) канала равномерная, а фа- зо-частотная линейна, соотношение (5) принимает вид

Гвых

X

N- 1

Геых ( t ) ko X Г ( k r0 ) X

(N-1

Тх Fo

л - с

)

(w)e

j W ( t - T0 )

Из соотношения (6) видно, что корреляционная функция измерительного сигнала на выходе линейного канала с равномерной АЧХ и линейной фазовой характеристикой сохраняет свою форму, изменяется только амплитуда и появляется запаздывание на время toИспользуя теорему о свертке спектров, соотношение (6) при условии K(UJ) k0 и р{ш} t0 О) можно представить в виде

Увых(0 -2 г уО-Г0) +(1

+ y(t+r0)--2y(t),

где X) Функция, определяющая изменение треугольника при его прохождении через линейную часть контролируемого супергетеродинного приемника 14.

Энергетический спектр треугольной функции в соответствии с теоремой Винера- Хинчина будет определяться соотношением

Го

Fo(w) а / у0 (t) cos Q) t d t .(8)

о

Подставив в (8) функции, получим «1

значение треугольной

FoM ( 1 cos ш То )

OJ2 Г0

(9)

Оценим влияние ширины полосы пропускания на корреляционную функцию измерительного сигнала при условии, что линейная часть приемного устройства имеет АЧХ, описываемую соотношением

, ( ч J 1 при t Ш0 - Ы А О) Ш Ofe + b2 Aw

- | onpnfflb-ы AUJ о)ш0 +Ь2 Ао где bi и - коэффициенты, характеризующие изменение ширины полосы пропускания;

Асу- половина полосы пропускания канала.

Подставляя значения k(ffl) из (10) и энергетического спектра (9) в формулу (2), получим

fja

/

ЈJ (f-COSo) i0)cOScxJcЈcf u Ј „$,№

- gcOS o-g tJI L r--,

7 («.-(. л,.-) 1()(i°c

e, utO)

smffcV k 2&b)yi-stn(0-b,&(3Y(-}(6)

а -

smtoo+ duW-TobsinWo- /U o)

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Ч -tvr

f 7 4-S foо гЛц)(tЛ0)-Sir7fc00-gTД iJXT %.)

По формулам (7) и (11) проведен расчет корреляционной функции на выходе канала на ЭВМ для различных значений коэффициентов bi и Ь2, т.е. различных изменений ширины полосы пропускания, Результаты расчета показывают, что сужение полосы пропускания приводит к уменьшению основного пика корреляционной функции и возрастанию боковых лепестков.

Анализ зависимостей показывает, что при to - 0,1 Т0 (TO длительность элементарного импульса ПСП) мощность измерительного сигнала уменьшается на 3-4 дБ по сравнению с его мощностью при to 0.

Если взять значение порогового отношения сигнал/помеха rinop 3 дБ, то уже при to (0,4-0,5) Г0 уровень корреляционной функции измерительного сигнала уменьшается до порогового значения.

При дальнейшем увеличении задержки мощность измерительного сигнала становится равной мощности боковых составляющих (при t0 - 0,6 г0), а затем меньше мощности боковых составляющих.

Величина пика корреляционной функции, при увеличении времени задержки, достигает порогового значения при to 0,4г0 и не зависит от дтины ПСП.

Итак, для обеспечения порогового отношения сигнал/помеха на выходе системы обработки, время задержки измерительного (контрольного) сигнала относительно опорного должно быгь не более to 0,4 Г0.

Формула изобретения

Устройство для контроля работоспособности супергетеродинного приемника по эвт св. N° 1684932, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет слежения за уровнем максимума корреляционной функции, блок задержки и пороговый блок выполнены управляемыми, третий выход имитатора входного сигнала соединен с управляющим входом блока задержки через введенный функциональный преобразователь, выход которого соединен также с управляющим входом порогового блока.