Устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией Советский патент 1992 года по МПК H04L27/14 

Изобретение относится к технике радиосвязи, может использоваться при построении систем радиосвязи и радиотелеметрических систем с использованием широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией и является дополнительным изобретением к авт. св. № 1679645.

Целью изобретения является повышение точности пеленгации источника излучения сигналов за счет устранения неоднозначности пеленгации в двух плоскостях.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 - принцип пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигнала; на фиг.З - временные диаграммы, поясняющие работу; на фиг.4 и 5 - возможный вид осциллограмм.

Устройство содержит приемники с антеннами 1-3, гетеродин 4, смесители 5-7, усилители 8-10 первой промежуточной частоты, сжимающий фильтр 11, частотный детектор 12, дифференцирующий блок 13, формирователь 14 импульсов, решающий блок 15, гетеродин 16, смеситель 17, усилитель 18 второй промежуточной частоты, перемножители 19, 20, узкополосные фильтры 21, 22, фазовые детекторы 23, 24, генератор 25 прямоугольных импульсов, блок 26 задержки, дифференцирующий блок 27, генератор 28 развертки, модулятор 29, фазовые

детекторы 30, 31, ключи 32, 33, электроннолучевые трубки 34, 35.

Устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) работает следующим образом.

Фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла. Действительно, на выходах фазовых детекторов 23 и 24 образуются напряжения

UH1 (a) UH cos Др1 UH x

х cos(2 п-Ј- sin а),

UH2 (fi) UH cos Др2 UH,

где UH -J Кз Ui U2 ;

Кз - коэффициент передачи фазовых детекторов;

di, d2 - расстояние между антеннами (измерительные базы (фиг.2);

А- длина волны;

а, / -углы прихода радиоволн, согласно которым устройство тем чувствительнее к изменению углов а и Д чем больше относительные размеры баз di/A, d2/A. Однако с ростом di/A, d2/A уменьшаются значения угловых координат а, Д при которых разности фаз Дум, Дда превосходят значение 2 л, т.е. наступает неоднозначность отсчетов.

В данном устройстве для устранения неоднозначности пеленгации используется относительная фазовая манипуляция напряжения гетеродина 16 и дополнительная амплитудная манипуляция выходных напряжений фазовых детекторов 30 и 31, В результате этого на выходах этих фазовых детекторов образуются импульсные напряжения, по характеру которых визуально определяют квадранты, в которых находятся измеряемые разности фаз и .

Принимаемые ЛЧМ сигналы

Ui(t) Uc cos( t +ny t2 ),

Ua(t) Uc COS(G)C t + ny t2 + (pi),

Ua(t) Uc cos(ct t + ny t2 + рз), ,

где Uc, (DC, Tc, pi, (pi, - амплитуда, начальная несущая частота, длительность и начальная фазы сигналов;

A fa

У

L Ig

скорость изменения частоты

внутри импульса;

Afg - девиация частоты; с выходов приемников 1, 2 и 3 поступают на первые входы смесителей 5, 6 и 7 соответст0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

венно, на вторые входы которых подается напряжение гетеродина 4

Ur1 (t) Ur1 COs(COrlt + ),

где Uri, Wri , -1 -амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина 4.

На выходах смесителей 5-7 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 8-10 выделяются напряжения только первой промежуточной (разностной) частоты

Unpi (t) Unpi cos(Wnpi t +99npi),

Unp2(t) Unp1 COS(Wnp1 t + ЛГут2 ), Unp3(t) Unp1 COS( t +7Tyt2 ),

0 t Tc,

где Unpi 2 Ki Uc Ur;

Ki - коэффициент передачи смесителей; uJnpi шс - ли - первая промежуточная частота,

1 - рг , pl , рпрЗ рЗ - .

Преобразованный по частоте ЛЧМ сигнал с выхода смесителя 6 поступает на входы сжимающего фильтра 11 и частотного детектора 12. Последним он преобразуется в напряжение соответствующей формы. Это напряжение подается на вход дифференцирующего блока 13, на выходе которого образуются прямоугольные импульсы. На выходе формирователя 11 образуются импульсы в моменты времени, соответствующие моментам смены знака наклона функции частотной модуляции ЛЧМ сигнала. Эти импульсы вместе с информационными импульсами с выхода сжимающего фильтра 11 поступают на соответствующие входы решающего блока 15, обеспечивая тактовую синхронизацию при приеме решения.

Напряжение Unpi (t) с выхода усилителя 8 первой промежуточной частоты поступает на первый вход смесителя 17, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 16

Ur2 (t) Ur2 COS (Wr2t + рг2 ),

где Ur2, ftV2i рг2 - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина 16.

На выходе смесителя 17 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 18 выделяется напряжение только второй промежуточной частоты

Unp4(t)(CUnp2t Ч-ЛГут2 ),

0 t Тс,

ГДе Unp2 2 К2 Unp1 Ur2 ;

Упр2 Упр1 - ft)r2 - вторая промежуточная частота;

рпр1 - рг2,

которое поступает на вторые входы перемножителей 19 и 20, на первые входы которых напряжения Unp2 (t) и Unp3 (t) соответственно. На выходах перемножителей 19 и 20 образуются гармонические колебания

U4(t) Ul COS( Wr2t + рг2 + Apl) Us(t) Ul COS( + pr2 + A #2), 0 t Tc,

где Ui K2 Unpi Unp2;

K2 - коэффициент передачи перемножителей;

(p2 фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения в азимутальной плоскости;

&(pi -фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения в угломестной плоскости, в которых линейная частотная модуляция уже отсутствует, Гармонические колебания U4(t) и Us(t) выделяются узкополосными фильтрами 21 и 22 и поступают на первые входы фазовых детекторов 23 и 24, на вторые входы которых подается напряжение с выхода гетеродина 16, На выходах фазовых детекторов 23 и 24 образуются напряжения

UH1 («) UH cos UH cos(2 л-Ј- sin a),

UH2 (#) UH COS A(p2 UH COS(2 П-Ј Sin/3),

где Кз - коэффициент передачи фазовых детекторов;

di, d2 - измерительные базы;

cc.fi- углы прихода радиоволн, пропорциональные фазовым сдвигам и .

Неоднозначность пеленгации устраняется следующим образом.

Прямоугольные импульсы длительностью Т0 и периодом следования Т0 (фиг.За) с выхода генератора 25 поступают на вход блока 26 задержки с временем задержки

Г3 -тр Импульсы с выхода блока 26 задержки (фиг.Зб) поступают на второй вход модулятора 29, на первый вход которого подается напряжение с выхода гетеродина

16. Модулятор 29 работает таким образом, что при поступлении модулирующего импульса дискретно изменяется на некоторое значение (2-3°) относительный фазовый

сдвиг. В результате этого по тому же закону изменяется разность фаз между напряжениями, поступающими на фазовые детекторы 30 и 31. Это приводит к тому, что начиная с некоторого момента времени, соответствующего времени задержки т3 (ti гэ), происходит дискретное изменение аплитуды выходных напряжений фазовых детекторов 30 и 31 (фиг.Зв). Следовательно, в результате осуществления относительной фазовой

манипуляции постоянные напряжения на выходах фазовых детекторов 30 и 31 оказываются промодулированными по амплитуде. Ключи 32 и 33 предназначены для амплитудной манипуляции выходных напряжений фазовых детекторов 30 и 31 соответственно. В исходном состоянии ключи 32 и 33 закрыты и открываются прямоугольными импульсами (фиг.За) с второго выхода генератора 25. Это позволяет преобразовать выходные напряжения фазовых детекторов 30 и 31 в импульсные напряжения (фиг.Зг). Прямоугольные импульсы (фиг.За) с второго выхода генератора 25 одновременно поступают на вход дифференцирующего

блока 27, на выходе которого образуются короткие разнополярные импульсы (фиг.Зд). Причем каждым положительным коротким импульсом запускается, а каждым отрицательным коротким импульсом закрывается

генератор28 развертки (фиг.Зе). Выходное напряжение генератора 28 развертки используется для формирования горизонтальной развертки ЭЛТ 34 и 35. На вертикальные электроды указанных ЭЛТ 34

и 35 с выходов ключей 32 и 33 поступают импульсные напряжения (фиг.Зг). На экранах ЭЛТ 34 и 35 образуются изображения, по характеру которых можно визуально определить квадранты (фиг.4, 5), в которых находятся разности фаз А$й и Ада.

Формула изобретения Устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией по авт. св. № 1679645, отличающееся тем, что, с целью повышения точности пеленгации источника излучения сигналов за счет устранения неоднозначности пеленгации в двух плоскостях, введены первая и вторая электронно-лучевые трубки, последовательно соединенные третий фазовый детектор и первый ключ, выход которого подключен к вертикальному электроду первой электронно-лучевой трубки, последовательно соединен не-генератор прямоугольных импульсов, Ьлок задержки, модулятор, четвертый фазовый детектор и второй ключ, выход которого подключен к вертикально- му электроду второй электронно-лучевой трубки, и последовательно соединенные второй дифференцирующий блок и генератор развертки, выход которого подключен к горизонтальным электродам первой и второй электронно-лучевых трубок, выход второго

узкополосного фильтра соединен с первым входом третьего фазового детектора, выход второго гетеродина подключен к второму входу модулятора, выход которого соединен с вторым входом третьего фазового детектора, выход первого узкополосного фильтра подключен к второму входу четвертого фазового детектора, а второй выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом второго дифференцирующего блока и с вторыми входами первого и второго ключей.

Изобретение относится к технике радиосвязи, может использоваться при построении систем радиосвязи и радиотелеметрических систем с использованием широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией, Целью изобретения является повышение точности пеленгации источника излучения сигналов за счет устранения неоднозначности пелеганции в двух плоскостях. Устройство содержит приемники с антеннами, гетеродины, смесители, усилители первой промежуточной частоты, сжимающий фильтр, частотный детектор, дифференцирующие блоки, формирователь импульсов, решающий блок, усилитель второй промежуточной частоты, перемножители, узкополосные фильтры, фазовые детекторы, генератор прямоугольных импульсов, блок задержки, генератор развертки, модулятор, ключи, электронно-лучевые трубки. Цель достигается введением относительной фазовой манипуляции напряжения гетеродина и амплитудной манипуляции фазовых детекторов. В результате этого на выходах фазовых детекторов формируются импульсные напряжения, по характеру которых визуально на электронно-лучевых трубках определяют квадранты, в которых находятся измеряемые разности фаз. 5 ил.

Фиг.

-з

NJZ

te,2

2,-. 3

. -, /

frTN

i j i -i

O