Имитатор высокочастотного частотномодулированного доплеровского сигнала Советский патент 1992 года по МПК G01S7/40 

Предлагаемое изобретение отно- - сится к области радиотехники и может найти применение в генераторах CMI- налов сложной формы, а также в моделирующих цифровых системах, предназначенных для испытаний и исследований радиотехнических систем.

Известны устройства формирования синусоидальных частотно-модулированных сигналов, содержащие частотный модулятор на варикапе, с помощью которого производится изменение частоты автогенератора.

Известное устройство формирования частотно-модулированного синусоидального сигнала не может быть использовано для метрологических испытаний и исследований радиотехнических систем в качестве имитатора отражающего от цели сигнала ввиду некогерентности формируемой частоты излучаемой частоте радиосистемы.

Устройство для цифровой обработки сигналов.реализованное на цифровых элементах позволяет моделиро- п вать радиосигнал с управляемыми временной задержкой и доплеровским частотным сдвигом, Устройство может использоваться для исследований радиосистем на низких и промежуточных частотах.

Однако оно не позволяет проводить испытания радиосистем по всему тракту, включая высокочастотный, так как излучаемая частота радиосистемы не является опорной при формировании выходного сигнала устройства.

Из известных устройств наиболее близким к.предлагаемому является имитатор, который выполняет функции высокочастотного о генератора входных сигналов для испытаний доплеровского измерителя скорости летательных аппаратов. Имитатор содержит последовасл С

xj СП

О -

xj

3

тельно соединенные первый балансный модулятор и фазовращатель, при этом первый вход первого балансного модулятора является первым информа- цмонным входом доплеровской частоты имитатора,

Основным недостатком известного имитатора является отсутствие возможности имитирования частотно-мо- дулированного сигнала, используемого для передачи информации о временной задержке отраженного сигнала. Во вторых, имитатор не позволяет задавать знак изменения дом- леровской частоты, так как формирует на одну боковую полосу относительно несущей частоты, как у реального сигнала, а две боковые симметричные полосы, В третьих, имитатор не позволяет автоматически изменять амплитуду формируемого сигнала, на- пример, под управлением ЭВМ.

Указанные недостатки известного имитатора существенно ограничивают область применения устройства для метрологической проверки и испытани в полунатурных услоиях радиосистем, устанавливаемых на вертолетных самолетных, космических и других ле тательных аппаратах, и работающих с частотно-модулированным сигналом.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей за счет частотно-модулированного доплеровс- кого сигнала, управляемого по временной задержке, частоте и амплитуде.

Поставленная цель достигается тем, что в имитатор высокочастот- ного частотно-модулированного доп- леровского сигнала, содержащий последовательно соединенные первый балансный модулятор и фазовращатель при этом первый вход первого баланс ного модулятора является первым информационным входом сигнала доплеровской частоты имитатора, введены последовательно соединенные первый фазовый модулятор, второй фазовый модулятор, первый вентиль, делитель а также, введены второй балансный модулятор, второй и третий вентили, сумматор и управляемый аттенюатор, при этом первый вход первого фазо- вого модулятора является входом высокочастотного сигнала имитатора, первый вход второго балансного модулятора является вторым информационным входом сигнала доплеровской частоты имитатора, выход фазовращателя соединен с входом второго вентиля, выход которого соединен с первым входом сумматора, первый выход делителя соединен со вторым входом первого балансного модулятора, а второй выход делителя соединен со вторым входом второго балансного модулятора, выход которого соединен со входом третьего вентиля, выход косорото соединен со вторым входом сумматора, выход которого соединен с информационным входом управляемого аттенюатора, выход которого является выходом сигнала имитатора, вторые входы первого и второго фазовых модуляторов являются соответственно входами компенсационного сигнала и сигнала,определяющего временную задержку имитируемого сигнала, управляющий вход управляемого аттенюатора является входом сигнала,определяющего амплитуду имитируемого сигнала ,

На чертеже представлена функциональная схема имитатора высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала.

Устройство содержит первый фазовый модулятор 1, второй фазовый модулятор 2, первый вентиль 3, делитель , первый балансный модулятор 5, второй балансный модулятор 6, фазовращатель 7, второй вентиль 8, третий вентиль 9, сумматор 10, управляемый аттенюатор 11, Выход первого фазового-модулятора 1 соединен со входом второго фазового модулятора 2, выход которого соединен со входом первого вентиля 3, выход которого соединен со входом делителя 4, первый выход которого соединен со вторым входом первого балансного модулятора 5( выход которого соединен со входом фазовращателя 7 выход которого соединен со входом второго вентиля 8, выход которого соединен с первым входом сумматора 10, выход которого соединен с первым входом управляемого аттенюатора 11, Второй выход делителя А соединен со вторым входом второго балансного модулятора б, выход которого соединен со входом третьего вентиля 9, выход которого соединен со вторым входом сумматора 10, Первый вход первого фазового модулятора 1 яв51

ляется высокочастотным входом 12 имитатора, второй вход первого фазового модулятора 1 является компенсационным входом 13 имитатора, вто- рой вход второго фазового модулятора 2 является информационным входом временной задержки 14 имитатора. Первые входы первого и второго балансных модуляторов 15, 16 являются соответственно первым и вторым информационными входами доплеровской частоты 15 16 имитатора. Второй вход управляемого аттенюатора 11 является информационным входом ампли туды 17 имитатора, выход управляемого аттенюатора 11 является выходом 18 имитатора.

Имитатор работает следующим образом,

В имитаторе Формируется сигнал ивЬ(Х в соответствии с математической моделью

U6bn (t)Aa(t)cos(bH#)t + +т sinxKc- J) ,

где с - текущее время-,

А - средний уровень информационной амплитуды сигнала; a(t) - нормированное случайное

значение амплитуды сигнала; СО - несущая (излученная) частота сигнала; Q - доплеровская информационная

частота (сдвиг частоты), со- держащая постоянную и случайную составляющие; m sin(t-Ј) - модулирующий CHI- нал, несущий информацию о временной задержке сигна- лаЈ;

m - имдекс модуляции; v - частота модуляции, Такую структуру имеет сигнал с частотной модуляцией, отраженный от реальных целей и используемый для измерения параметров во многих радиосистемах. Причем отраженный от цели сигнал, указанного типа, несет информацию об относительной скорости между летательным аппаратом и целью, заключенной в частоте 92 и о дальг ности до цели, заключенной во временной задержке Ј.

Формирование выходного сигнала структуры (1) происходит следующим | образом. На вход имитатора 12 пода- ется высокочастотное колебание от передатчика радиосистемы вида

7 JQ- is

20

25

30

35 40

д5 50 5

U.n(c) гпсо.ч(Ыг4т ).

На компенсационный вход 13 подается управляющее напряжение пропорциональное

fjXO -го sin t,

которое точно соответствует составляющей фазовой модуляции сигнала Ufl(t). В результате воздействия управляющего напряжения на входной сигнал UflCt) на выходе фазового модулятора 1 образуется сигнал

(t) .Vq AMcus&)t+m sin-) с + + МГ Vucoscot.

В этом сигнале подавлена (компенсирована) фазовая модуляция и в резуль тате сформирован непрерывный немодулированный сигнал, i

Сигнал с выхода фазового модулятора 1 подается на первый вход фазового модулятора 2, на второй управляющий вход которого - информационный вход временной задержки 14 имитатора, подается напряжение,пропорциональное

Јk m sin(t -Ј ).

Это напряжение несет информацию о временной задержке Ј распространения сигнала передатчика до цели и обратно до радиосистемы, На выходе второго фазового модулятора формируется модулированное по фазе (частоте) напряжение вида

)УФМ2сой(йс+ш sin(t-f)). (2)

Сигнал Uq,M2(t) передается через вентиль 3 на делитель k. Волноводный вентиль 3 пропускает падающую, волну сигнала в прямом направлении и поглощает отраженные элементами имитатора 4-9 волны обратного направления. Делитель li разветвляет подводимую к нему мощность сигнала на две равные части, подводя сигналы на вторые входы первого и второго балансных модуляторов 5 и 6,

На информационные входы доплеровской частоты 15, 16 балансных модуляторов 5, 6 подаются напряжения пропорциональные

УБМ,(с) a(t) sinQ t, Убмг(с) )

(3)

71

где a(t) - случайная нормированная амплитуда сигналов, $2 доплеровс- кая частота, несущая информацию о взаимной скорости между радиосисте- мой и целью. В результате нелинейного взаимодействия управляющих напряжений У&м УБМЗ.С высокочастотным напряжением (2) на выходах балансных модуляторов 5, 6 образуются амплитудные модулированные колебания с одинаковой амплитудой и структурой

UBM1(t)« VBtta(t)sinQt cos(COt +

25

tn sin3(t-Ј)) I VEMa(t)-sin((t)C)t+m sin(t-))+sin(()t +

+m siir)(t-Ј))j,20

U6Mi(c)(t)cuss2t cosCcOt + + т sin}(t-C)) 5 VBMa(t)cus((O-9) с + т sinv(t-Ј))+cus(((0+S2)t + +m sin(t-t)) .(4)

Выходной, сигнал U6Mt(t) первого балансного модулятора 5 сдвигается по 30 фазе на угол 90° с помощью фазовращателя 7- На выходе Фазовращателя 7 формируется сигнал

(t) 1 VGMa(t)-sin(w-a)t + 35 + msin(t-o)-/n72)+sin((Q+R)t + -nn Sin}(t-Ј)- ny2 i l V6Wa(t)x

«jcus(((u-Q)t+in sin-J(t-Ј))(((0+ +Q)t+m sin(t-)) ,(5)

Сигналы с выходов фазовращателя 7 и балансного модулятора 6 подают- 45 ся на сложение в сумматор 10 через второй и третий вентили 8, 9. Второй и третий вентили 8, 9 пропускают подводимый к ним сигнал в прямом направлении и поглощают отражения от 0 сумматора 10 и управляемого аттенюатора 11. В результате волноводного сложения сигналов (5) и (6) на выходе сумматора 10 образуется сигнал

Uc(c) Vca(t)cus((a-0)t + 55

+m siirKt-t)) ,

Полученный сигнал имеет однополосный спектр, лежащий ниже несущей

, Q

5

5

0

30

35

45 0

55

7 8

частоты СО . Это соответствует практическому случаю движения, когда летательный аппарат и цель удаляются друг от друга (доплеровская частота отрицательна). Для имитации положительного значения доплеровской, т.е. выделения спектра выше значения CJ i напряжение,подаваемое на второй информационный вход доплеровской частоты 16 имитатора,должно быть в противофазе к исходному (3).

Сигнал Uc(t) с выхода сумматора 10 подается на первый вход управляемого аттенюатора 11. На информационный вход амплитуды 17 аттенюатора 11 поступает управляющее напряжение

Z h(A),

величина которого определяет ослабление мощности сигнала в аттенюаторе. Функциональная зависимость h управляющего напряжения определяется нелинейной рабочей характеристикой аттенюатора 11 и в первом приближении обратно пропорциональна А. В результате воздействия напряжением Z на выходе 18 имитатора формируется моделируемый сигнал вида (1).

Формула изобретения

Имитатор высокочастотного частотно-модулированного доплеровского сигнала, содержащий последовательно соединенные первый балансный модулятор и фазовращатель, при этом первый вход первого балансного модулятора является первым информационным входом сигнала доплеровской частоты имитатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем формирования частотно-модулированного доплеровского сигнала, управляемого по временной задержке, частоте и амплитуде, введены последовательно соединенные первый фазовый модулятор, второй фазовый модулятор, первый вентиль, делитель, а также, введены второй балансный модулятор, второй и третий вентили, сумматор и управляемый аттенюатор, при этом первый вход первого фазового модулятора является входом высокочастотного сигнала имитатора, первый вход второго балансного модулятора является вторым информациейным входом сигнала доплеровской частоты имитатора, выход фазовращателя соединен с входом второго вентиля, выход которого соединен с первым входом сумматора, первый выход делителя соединен с вторым входом первого балансного модулятора, а второй выход делителя соединен с вто- рым входом второго балансного модулятора, выход которого соединен с входом третьего вентиля, выход которого соединен с вторым входом сумматора, выход которого соединен

с информационным входом управляемого аттенюатора, выход которого является выходом сигнала имитатора, вторые входы первого и второго фазовых модуляторов являются соответственно входами компенсационного сигнала и сигнала, определяющего временную задержку имитируемого сигнала, управляемый вход управляемого аттенюатора является входом сигнала, определяющего амплитуду имитируемого сигнала,

Т Т

±

А

±

Г