Осциллографический фазометр

Осциллографический фазометр

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко используются сигналы с фазовой манипуляцией. Цель изобретения - расширение диапазона поиска ФМ-сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина - достигается за счет использования для преобразования принимаемого сигнала по частоте одновременно нескольких гармоник частоты гетеродина, введением блоков для автокорреляционной обработки преобразованного по частоте сигнала и блоков опознавания номера гармоники частоты гетеродина. В осциллографический фазометр введены линия 2 задержки, перемножитель 6, узкополосные фильтры 25, амплитудные детекторы 26, ключи 27, 28, частотные детекторы 29. Осциллографический фазометр содержит также генератор 1 развертки, линию 7 задержки, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, накопитель 8, индукторы 9, 13, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11, усилители 12 и 14, умножители 15 частоты, анализаторы 16 спектра, блоки 17 сравнения, пороговые блоки 18, элемент ИЛИ 19, ключ 20, делитель 21 частоты на восемь, узкополосный фильтр 22, фазовый детектор 23, управляющий блок 24. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5y)$0 01 R 25/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

lou

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4458897/24-21 (22) 12,07.88 (46) 15.05,90,Бюл. В 18 (72) Н.А.Закиров и В.И,Дикарев (53) 621,317 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1370594, кл. G 01 R 25/00, 1980, (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко используются сигналы с фазовой манипуляцией, Цель изобретения — расширение диапазона поиска

ФМ-сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина— достигается за счет использования для преобразования принимаемого сигнала по частоте одновременно нескольких гармоник частоты гетеродина,введением блоков для автокорреляцион„.Я0„„1564564 A 1

2 ной обработки преобразованного по частоте сигнала и блоков опознавания номера гармоники частоты гетеродина.

В осциллографический фазометр введены линия 2 задержки, перемножитель

6, узкополосные фильтры 25, амплитудные детекторы 26, ключи 27,28,частотные детекторы 29. Осциллографический фазометр содержит также генератор.! развертки, линию 7 задержки, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, накопитель 8, индукторы 9,13, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель ll,óñèлители 12 и 14, умножители 15 частоты, анализаторы 16 спектра, блоки 17 сравнения, пороговые блоки 18,элементы ИЛИ 19, ключ 20, делитель 2! частоты на восемь, узкополосный фильтр

22, фазовый детектор 23, управляющий блок 24, ил.

;1564564 где Пс, (D, 7<, Мс — амплитуда, несущая частота, длительность и д начальная фаза

1 сигнала;

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются сигналы с фазовой манипуляцией (ФМн).

Целью изобретения является расширение диапазона частотного поиска фазоманипулированных сигналов без расширения диапазона частотной перестройки гетеродина.

На чертеже приведена функциональная схема осциллографического фазометра, Осциллографический фазометр содер1 жит генератор 1 развертки, линию

2 задержки, тетеродин 3, смеситель

4, усилитель 5 промежуточной частоты, перемножитель 6, линию 7 задержки, накопитель 8, индикаторы 9,1

9.п генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11, усилитель 12, индикаторы 13.1-13.п усилитель 14, умножители частоты 15.1-15.3 на восемь, анализаторы )6.1-16,3, блоки сравнения 17.1-17.3, пороговые блоки

18.1-18.3, элемент ИЛИ 19, ключ 20, делитель 21 на восемь, узкополосный фильтр. 22, фазовый детектор 23,управляющий блок 24, узкополосные фильтры

25.1-25,п амплитудные детекторы

26.1-26.п, ключи 27.1-27 .и, 28 1

28.п, частотные детекторы 29,1-29.п.

В осциллографическом фазометре последовательно включены генератор

l развертки, гетеродин 3, смеситель

4, второй, вход которого является входом фазометра, усилитель 5 промежуточной частоты, накопитель 8, второй вход .которого соединен с выходом линии 7 задержки, ключ 20, . второй вход которого соединен с выходом умножителя 15.3 частоты на восемь, делитель 21 частоты на восемь, узкополосный фильтр 22, фазовый детектор 23, второй вход которого соединен с выходом генератора 10 опорного напряжения, и управляющий блок

24, выход которого соединен с вторым входом гетеродина 3. К выходу усилителя 5 промежуточной частоты последовательно подключены линия 2 задержки, перемножитель 6, второй вход ко, торого соединен с выходом усилителя

5. В и каналах обработки последовательно включены узкополосные фильтры 25,1"25,п, амплитудные детекторы

26. 1-26. и, ключи 27. 1-27, п, второй вхо которых соединен с выходом накопителя 8 и вертикальный электрод индикаторов 9 ° 1—

-9.п горизонтальный электрод которых соединен с выходом генератор I раз5 вертки.

К выходу генератора 10 опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель 11 на 90,усилитель 12 и горизонтальный электрод индикаторов 13.1 )3.п, вертикальные электроды которых через усилитель 14 соединены с выходом генератора 10. К выходу усилителя 5 промежуточной частоты последовательно подключены ключи 28.)-28,п и частотные детекторы 29,1-29,п, выходы которых соединены с модулирующими электродами индикаторов 13.1-13 .п с круговой разверткой, Накопитель 8 состоит из трех каналов обработки, каждый иэ которых состоит из последовательно включенных умножителя 15 частоты, анализатора 16 спектра, блока 17 сравнения, 25 второй вход которого соединен с выходом анализатора 16, порогового блока 18, второй вход которого соединен с выходом линии 7 задержки.Выходы трех каналов обработки объединяют элементом ИЛИ 19. При этом в первом канале частота умножается на два, во втором — на четыре и в третьем — на восемь..

Фазометр работает следующим образом, \

Просмотр заданного частотного диапазона осуществляется с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Т„ по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3, Одновременно генератор 1 развертки формирует горизонтальную развертку индикаторов 9.1

45 9.п которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона. Ключи 20 ° 27.)-27,п, 28,)-28.п в исходном состоянии закрыты, 50 Принимаемый ФМн сигнал

U, (Ь) = U, c os t<à,t + д,(t ) + Ч.), 0at;cd, 5 м к (t ) .!5 манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем K(t)

= сonst при

К ф „(tc (К+ ),„ и может изменять- ся скачком на д Y л при t = КI II т.е. на границах между элементарными посылками (К = 1,2,3...,,, ° ° ° ° j>> / у — длительность и количество эле. ментарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью т,(, = 11 .„), поступает на первый вход смесителя

4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 линейно изменяющейся частоты со скоростью изменения первой гармоники частоты гетеродина ф<

На выходе смесителя 4 образуются .напряжения комбинационных частот,усилителем 5 выделяется напряжение промежуточной (разностной) частбты, которое прецставляет собой сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн). Это напряжение после накопления и превышения порогового уровня 1!шор в накопителе 8 воздействует на вход линии 7 задержки, на управляющий вход генератора 1 раз-. вертки, выключая его,.на управляющие входы ключей 20, 27.1-27,n,îòêðûвая их, С этого момента времени процесс поиска ФМн сигналов и просмотр заданного частотного диапазона прекращается.на время визуального анализа обнаруженного ФМн сигнала, которое определяется временем задержки р линии 7 задержки, На выходах умножителей 15.1-15.3 при ОФМн сигнале манипуляции фазы уже отсутствуют.

При умножении частоты ОФМн сигна-. ла на два, четыре и восемь его спектр

"сворачивается" в N раз, Это обстоятельство и позволяет обнаружить

ОФМн сигнал даже тогда, когда его

64564 6 мощность на входе фазометра меньше

1О !

55 мощности шумов, Ширина спектра входного сигнала измеряется с помощью анализаторов спектра, ширина спектра второй,четвертой и восьмой гармоник измеряется с помощью анализаторов спектра

16,1,16,2 и 16,3, Напряжение с выходов анализаторов 16,1,16 ° 2 и 16,3 спектра поступает на первые входы блоков 17,1, 17,2, и 17,3 сравнения, на вторые входы которых подается напряжение с выходов анализаторов

16,1 — 16.3 спектра, На выходах блоков

17.1, 17,2 и 17.3 сравнения образуются положительные импульсы, которые превышают пороговый уровень в пороговых блоках 18.1-18.3 и через элемент ИЛИ 19 поступают на вход.

Напряжение с выхода усилителя 5 промежуточной частоты одновременно поступает на первый вход перемножителя 6 и на вход линии 2 задержки.

После .перемножения напряжений и выделения составляющей разностной частоты выходной сигнал перемножителя 6 будет иметь вид

U«(t) = U ° cos43g,t + gg, ), где Ц вЂ” амплитуды; а! = 77 у <, — частота сигнала бием< ний; ч, =ч,(—: ) -q„(t)— — 4)«p y< — Т(g а, — начальная фаза лR 1 игнала биений, Несущая частота сигнала биений

Qg, = 2 «у<Г » = const, Следовательно, при фиксированном времени задержки на выходе перемножителя 6 обра 4 зуется моночастотный сигнал биений, несущая частота которого зависит от скорости изменения частоты g;(i — 1,2,...,и) гетеродина 3. Скорость, же изменения частоты преобразованного сигнала, пбступающего на вход ав-, токоррелятора, зависит от номера гармоники частоты гетеродина З,взаимодействующей с несущей частотой при-, нимаемого сигнала, Узкополосный фильтр 25,! настроен на частоту биений kg, = 2 «ф » узкополосный фильтр 75.2 — на з — л — 2 «ф а узкополосный фильтр ?5.п на Q5n = 2IIy„I ><, где g„= и ф — скорость изменения и-й гармоники частоты гетеродина, Напряжение IJ>I(t) с выхода узкополосного фильтра 25.!

1564564 поступает на вход амплитудного детектора 26.1, где детектируется и через открытый ключ 27.1 подается на вертикальный электрод ЭЛТ 9.1 на экране которого образуется частотная метка, 5

Положение частотной метки на горизонтальной развертке индикаторы 9. 1 однозначно определяет несущую частоту де принимаемого ФМн сигнала.

Для визуальной оценки величины .скачков фазы а 4 и кратности m фазовой манипуляции принимаемого ФМн сиг-. нала используются индикаторы 13,1

13.п с круговой разверткой, При этом круговая развертка формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота сд, которого выбирается равной промежуточной частоте пр(©о = пр) фазовращателя 11 на

90, усилителей 12 и 14, Постоянные напряжения с выходов ключей 27,1-27.п поступают на управляющие входы ключей 28,1-28.п и открывают их. 25

При выключении генератора 1 развертки усилителем 5 промежуточной частоты выделяется напряжение, которое через каждый открытый ключ поступает на вход частотных детекторов

29,1-29,п, на выходе которых образуются короткие разнополярные импульсы, соответствующие моментам скачкообразного изменения фазы принимаемого

ФМн сигнала, Указанные импульсы поступают на модулирующий электрод индикаторов 15,1-15.п и осуществляют модуляцию его электронного луча по яркости.. При этом на экране образуется изображение в виде нескольких 40 точек, .расположенных на окружности, Количество точек определяет кратность

m фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы Ь принимаемого

ФМн си гнала.

Однако в реальных условиях под воздействием различных дестабилизирующих факторов равенство частот ((Ло = <дар ) не соблюдается. При неравенстве частот (Q> ф Ю 1,) яркост50 ные метки на экранах будут двигатьЭ ся по. окружности с разностной частотой, и достоверность визуальной оценки основных параметров принимаемого

ФМн сигнала резко снижается, Для фор.— .мирования устойчивой осциллограммы используется система фазовой автоподстройки, состоящей из умножителя

15 3 частоты на восемь, ключа 20,делителя 21 частоты на восемь, узкополосного фильтра 22, фазового детектора 23 и управляющего блока 24. Управляющее напряжение через управляющий блок 24 воздействует на второй вход гетеродина 3, подстраивая его частоту так, чтобы сохранялось равенство частот (Я = QÄp) .

Время задержки i линии 7 задерж. ки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМн сигнала,наблюдая -осциллограммы на индикаторах, По истечении этого времени напряжение с выхода линии 7 задержки поступает на входы сброса пороговых блоков

18.1, 18.2 и 18.3 и сбрасывает их в начальное состояние. При этом генератор 1 развертки включается, .а ключ

20 открывается, т,е. переводится в свое исходное состояние, С Этого момента просмотр заданного частотного диапазона и поиск МНф сигналов продолжается, В случае обнаружения следующего МНф сигнала работа фазометра происходит аналогичным образом, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Осциллографический фазометр,содержащий последовательно включенные генератор развертки, гетеродин, смеситель, второй вход которого является входом фазометра, усилитель промежуточной частоты, накопитель, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, ключ, второй вход кото= рого соединен с выходом умножителя. частоты на восемь, накопитель, делитель частоты на восемь, узкополосный фильтр, фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, и управляющий блок, выход которого соединен с вторым входом гетеродина, а также последовательно включенные фазовращатель на 90, вход которого соединен с выходом генератора опорного напряжения, первый усилитель и горизонтальный электрод п индикаторов с круговой разверткой, вертикальный электрод которых через второй усилитель соединен с выходом генератора опорного напряжения, горизонтальный электрод и индикаторов с линейной разверткой соединен с вторым выходом генератора развертки, вход которого соединен с выходом накопителя, о т—

1564564 I0 индикаторов r линейной разверткой, к выходу усилителя промежуточной частоты последовательно подключены вторая линия задержки, перемножитель, второй вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, и п узкополосных фильтров каналов обработки, к выходу усилителя промежуточной частоты подключены и последовательно соединенных ключей и частотных детекторов, выходы которых соединены с модулирующими электродами соответствующих индикаторов с круговой разверткой, личающийся тем,что,с целью расширения диапазона частотного поиска фазоманипулированных сигналов без расширения диапазона частот5 ной перестройки гетеродина, в него введены вторая линия задержки,перемножитель, и ключей,п частотных детекторов и п каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных узкополосного фильтра, амплитудного детектора, ключа, второй вход которого соединен с выходом накопителя, а выход соединен с вертикальными электродами и

Составитель В.Новоселов

Редактор М.Циткина Техред Л.Олийнык Корректор М Пожо

Заказ 1157 Тираж 544 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101