Устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно- модулированных радиоимпульсов

Устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно- модулированных радиоимпульсов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться дня измерения девиации чзстоть . Устройство содержит 1 смеситель частоту (11, 1 полосовой усилитель (2), 1 дисперсионную линию задержки (У , усилитель-ограьичитель (4), 9 блока вылелени 1 огибзощей (5),

СОК)З COHFTCÊÈÕ

Сл! ИАЛИС1И -ICCKNX

I 1ГПУБЛИ»!

5 .I5 С Oi R 23i I0

ГОСУДАРСТВ = ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

21 4900553/21

22 08.01.91

46 15.09.92. Бюл. ¹ 34

72) Н.T. Батурин, Б.В. Струков и Б.B. Шишлин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 832489, кл. G 01 R 23/10, 1979. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ РАДИОИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может использоваться

Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может использоваться для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированных ЛЧМ радиои ми ул ьсо B.

Известен измеритель девиации частоты импульсов частотно-модулированных сигналов. Измеритель содержит формирователь счетных импульсов, разностный счетчик импульсов, селекторы импульсов, формирователь стробирующих импульсов, делитель длительности стробирующих импульсов и делитель частоты импульсов. Измеритель позволяет измерять девиацию частоты ЛЧМ радиоимпульсов.

Недостатком измерителя является низкая точность измерения, а также ограниченный частотный диапазон входных сигналов, определяемый низким быстродействием цифровых элементов, что не позволяет измерять короткие ЛЧМ сигналы с большой девиацией частоты, Известно устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированного колебания.

„.,5Ц „„176Ж7 А1 для измерения девиации частот=.:. Устройст:— во содержит 1 смеситель частоть "), 1 полоco BoA icklrI vlTe, i b {2), 1 д Ic! t 8 pell 0HH Io линию задержки (3) ; ус литель-orраничитель (4), 2 блока выделени", огиба:ж ей (5), (8), 1 линию задержкll 6), 1 перес раиваемый генератор (7), 1 дифференцир ющую цепь(10), 1 реверсивный счетчик {111„1 генератор опорной частоты (12), 1 электро IHQсчетный частото lep (13). 6 ил.

Устройство содержит формирователь импульсов, блок gopBB!IBHIIß. реверсивный счетчик фазы, счетчик времени, делитель фазы на вре",ÿ, periитель с коэффициентом деления 1500, запоминающее устройство, блок функционального контроля. двоичнодесятичный дешифратор vi цифраBCJ! vlHQHкатор. Устройство позволяет из ..ерять девиацию частоты Л "IM радиоимпуг=coB.

Недостатком этого устройства является

Огранич8нный частотный диапазон Входных сигналов, опрсделяемый конечным быстродействием цифровых элел",ентов, ITo не iIOзволяет измерять девиацию частоты ЛЧМ радиоимпульсов с широким спектром и i48-лой длительности.

Наиболее близким по Texl-I, «ec.;ой сущнОсти к предлагаемому изобрeTeH Ilo явля ется устройство для из»1ерения eBI!BI., частоты линейно-частотно-модулированн,-".; радиоимпульсов, содержащее дв". блока измеоения частоты, каждый из I»DTopl Iх вкл!Очает смеситель, гетеродин, усилитсль промежуточной HacTOT!.-.i (УПЧ). фазовь и детектор, элемент памяти и управляющий эл =.— мент, блок инвертирования спектра. (Я

) !

Ъ

,"4 ЬЗ

Ж Э

1762257

20

30

50

55 ь состоящий из двух смесителей, двух паласовых усилителей и двух гетеродинов, генератор опорной частоты, два элг мента

".-,апрет", реверсивный счетчик, электронно-счетный частотомер, состоящий из двух селекторов и индикатора, блок выделения огибающей. При этом в устройстве первые входы блоков измерения часто-ы соединены с выходом опорного генератора, вторые входы соединены между собой, а третий вход первого блока измерения частоты подключен к входной шине устройства, Входы и выходы реверсивного счетчика соединены с соответствующими выходами и входами электронно-счетного частотомера. Вход блока инвертирования спектра соединен с входом блока выделения огибающей и входной шиной устройства, а выход подключен к третьему входу второго блока измерения частоты, второй вход которого подключен к первому выходу блока выделения огибающей и к первым входам элементов "Запрет", вторые входы которых соединены с выходами блоков измерения частоты, а выходы элементов "Запрет" подключены к соответствующим входам электронно-счетного частотомера. Управляющий вход реверсивного счетчика соединен со вторым выходом блока выделения огибающей.

Недостатками этого устройства являются невозможность измерения девиации частоты коротких ЛЧМ сигналов с большой скоростью изменения частоты, сложность конструкции и ограниченный диапазон измеряемых величин девиации.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения девиации частоты коротких ЛЧМ радиоимпульсов и упрощения технической реализации устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные смеситель частоты и паласовой усилитель, а также первый блок выделения огибающей, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, электронносчетныи частотомер, состоящий из первого, второго селекторов и индикатора, входы которого соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, счетные входы которого соединены с выходами первого и второго селекторов соответственно, первый вход смесителя частоты является входам устрайгтва, дополнительно введены первая линия задержки, дифференцирующая цепь, последовательно соединенные дисперсианная линия задержки, усилительограничитель, к;орои блок выделения огибающей и вторая лини задержки, а также перестраиваемыи . нспатор, выход котороro соединен со вторым входом смесителя частоты, выход полосового усилителя соедлнен со входом дисперсионной линии задержки и входом первого блока выделения огибающей, первый вход которого через первую линию задержки подсоединен к первому входу первого селектора, выход второй линии задержки соединен с первым входом второго селектора, выход генератора опорной частоты соединен со вторыми входами первого.и второго селекторов электронйо-счетного частотомера.

На фиг.1 показана структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2-6— эпюры, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит смеситель частоты 1, паласовой усилитель 2, дисперс ион ную линию 3 задерн<ки, усилительаграничитель 4, блок 5 выделения огибающей, линию 6 задержки, перестраиваемый генератор 7, бгок 8 выделения огибающей, линию 9 задержки, дифференцирующую цепь 10, реверсивный счетчик

11, генератор 12 опорной частоты, электрон но-счетный частотомер 13, состоящий из се лекторов 14,16 и индикатора 15, При этом в устройстве соединены последовательно смеситель 1 частоты, полосовой усилитель 2, дисперсионная линия 3 задержки, усилитель-ограничитель 4, блок 5 выделения огибающей, линия 6 задержки, селектор 16 электронно-счетного частотомера 13. Последовательно соединены блок

8 выделения огибающей, линия 9 задержки, селектор 14 электронно-счетного частотомера 13, Выходы селекторов 14,16 соединены с первым и вторым счетными входами реверсивного счетчика 11 соответственно, управляющий вход которого через дифференцирующую цепь 10 соединен со вторым выходом блока 8 выделения огибающей, вход которого подключен к выходу паласового усилителя 2. Выход генератора 12 опорной частоты подсоединен к вторым входам первого 14 и второго 16 селекторов электронно-счетного частотомера 13. Выход перестраиваемога генератора 7 соединен с вторым входом смесителя 1 частоты, первый вход которого является входом устройства.

Входы индикатора 15 электронно-счетного частотомера 13 подключены к соответствующим выходам счетчика 11.

Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.

Входной ЛЧМ радиоимпульс с центральной частотой f< и длительностью тс с помощью смесителя 1 и перестраиваемого генератора 7 с частотой fr, преобразуется, в зависимости от соотношения

1762257

D, jr х тдлз —, Удлз

35 ния огиба.ощей, в качестве которого может быть использован например амплитудный . дети<тор, служит для выделения видеоимпy. ьса, длител юность которо ГП ра В1 расширенному, ЛЧМ рад«оимпульсу

= ;;ых " гс +.7длз и задерх<анный относитель«О ВхОднОГО ЛЧМ радиоимпульса (фиг.3а) на время t î (фиг,3г, 48).

Блок 8 выделения огибающей служит для выделения видеоимпул ьса дл «тел ьностью, равной с входному ЛЧМ радиоимпульсу (фиг.4а). Дифференцирующая цепь

iO служит для формирования короткого импульса (фиг.4в) соответстзу,ощего фронту

В«ЦеоимпУльса (ф! iг,4а) Ko ооым р888рс«Вньил счетчик 1 1 устанавливэется в "нулевое" состояние.

Генератор 112 опорной частоты предназначен для выработки импульссв тактовой частоты F (фиг,4г), которые через селекторы

14 «16 поступают на счетные входы счетчика 11

Линия задержки 9 служит для сдвига во времени видеоимпульса длительностью тс с выхода блока 8, который является сигналом строба для селектора 14 электронно-счетноГо часто омера 13 (фиг.46}. 3 гот временный сДвиГ;1 необхОдим для ТОГО, чтобы счетчик установился В "нулев08 состоЯни8. Линия задержки 9 может быть например кабельнОй, Величина задержки t2 линии задержки

6 (фиг,4ж) выбирается такой, чтобы выполНЯЛОСЬ НеравенСТВО Т2 + i a»cm х + т1, rpe

Т „-щах МаКС«маЛЬНО ВОЗМОХ<НаЯ ДЛИТЕЛЬНОСТЬ измеояемь1х Л 1М рад«оимпульсов, Зто неОбхОд«МО для ТОГО, чтобы разделить - o В78мени сигналы стробов на первых входах селекторов 14 и 16. Линия задержки 6 можебыть Выполнена каоельнОЙ, ультразвуковой или ri3 элементах цифроВой техники (12), При этом для исключения Влияния нз измеОение последующих ЛЧМ радиоимпульсов необходимо выполнить условие:

I то + т2 +; gцх < Т, где Т вЂ” период следования ЛЧМ радиоимпульсов, либо измерять

p8avàö«lo частоты по одному ЛЧМ радиоимпул ьсу, Таким образом, счетчик 11 будет вначале работать на считывание по первому счетному Входу, подсчитыВая числО тактОвых . импульсов с селектора 14 в стробе длительностью т,, по окончании которого в счетчике

11 будет записано число N1(фиг.4). С приходом сигнала строба с выхода линии задержки 6 счетчик 11 начинает работат = на запОлнен«8 подсчитывая числО М2 тактовых. импульсов сселек,тора 16 в стробе длительностью твцх {фиГ.43), по Окончанию котОООГО в счетчике 11 будет записано число, равное разности N — N1, которое будет определять величину девиации частоты Л4 измеряемого ЛЧМ рэдиоимпульса. На индикаторе

15 электронно-счетного частотомера 13 будет индуцироваться число

М1" — N1 =- тдлз

Лтс

Л длз

Выбирая крутизну дисперсионной характеристики /длз =- Ьтдлзбтдлз, кратной 10 (где К = 0. + 1, + 2.. и), легко учесть упри измерении девиации частоты путем переноса запятой в показаниях индикатора 15 электронно-счетного частотомера 13.

Так как для ЛЧМ радиоимпульсов с базой B = Л f<: т,, » 1, девиация частоты

byä8T совпадать с ширин "й спектра сигнала

Aic (13). число Nz -Nl, индицируемое на индикаторе 15 электронно-счетного частотомера 13 будет определять величину деви",öèè частоты измеряемого ЛЧМ радиоимг ульса.

Таким образом поставленная цель достигается за счет йэмерения разности длительностей входного ЛЧМ радиоимпульса и расширенного с помощью дисперсионной линии задержки ЛЧМ радиоимпульса, которая пропорциональна девиации частоты измеряемого ЛЧM радиоимпульса.

Поскольку предполагаемое изобретение не создает экономического эффекта, анализ проведен на сравнении функциональных Возможностей и диапазона измеряемых величин девиации частоты ЛЧМ радиоимпульсов. При этом в качестве базового обьекта принят прототип, как наибол е близкое устройство по техническому решению, и поскольку оно отвечает необходимым требованиям, предъявляемым к подобным устройствам и является лучшим из известнь!х по функциональным ВОзмож ностям и диапазону измеряемых величин девиации.

Прототипом невозможно измерять деВиацию частоты ЛЧМ радиоимпульсов длительнocTüþ менее единиц микросекунд, что обусловлено большим временем tp регулирования систем автоподстройки частоты в блоках измерения частоты. которое составляет в лучшем случае единицы микросекунд (5). Определим минимальную длительность измеряемых ЛЧМ радиоимпульсов в предлагаемом устройстве. При этсм будем исходить из допустимой погрешности

1762257

35

45 измерения, Погрешность измерения будет определяться s оoсcнHоoв нHоoм частотой генератора 12 опорной частоты, которая в свою очередь зависит от максимально возможной тактовой частоты, при которой мажет работать реверсивный счетчик 11. При выборе счетчика 11 серии эмиттерно-связанной логики (ЗСЛ), тактовая частота составит более 100 МГц (14). Тогда и ри длительностях гс входного ЛЧМ радиоимпульса от единиц микросекунд до десятых долей микросекунд и значениях уддэ = 1-2 МГц/мкс, погрешность измерения составит ст долей, до единиц (8) от Afс, что в большинстве случаев достаточно на практике. Точность измерения зависит от удлз, т.е, î — параметров ДЛЗ 3, Чем меньше удлэ, тем точность будет выше.

Минимальная длительность rem<„èçìçряемых ЛЧМ радиоимпульсов при одной и той >ке базе В = 6fc т,, буде» определяться их величиной девиации частоты A fc .

Тогда при 4fc = 500 — 50 МГц (при В > 50), tc«<«> < 0,1 — 1 мкс.

Сравним прототип и предлагаемое устройство по диапазону измеряемых величин девиации частоты. Максимальная девиация частоты ЛЧМ радиоимпульсoB, которую можно измерить прототипом, составляет в диапазоне до 1000 Mf ц не более 40 МГц (5), что определяется ограниченной полосой захвата (удержания) системы автоподстройки в блоках <измерения частоты. Для предлагаемого устройства максимальная девиация частоты, которую можно измерить, определяется полосой пропускания ДЛЗ 3, и для современных дисперсионных линий задер>кки на ПАВ может достигать 500 и более МГц (4,9), т,е. диапазон измеряемых величин девиации расширяется более чем в 10 раз. Кроме того предлагаемое устройство более просто по конструкции, т.к. имеет значительно меньше элементов, чем прототип.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями за счет измерения девиации частоты коротких ЛЧМ радиоимпульсов, расширенным более чем в 10 раз по сравнению с прототипом диапазоном измеряемых величин девиации и имеет более простую конструкцию.

Формула изобретения

Устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированных радиоимпульсов, содер>кащее последовательно соединенные смеситель частоты и полосовой усилитель, а также первый блок выделения огибающей, реверсивный счетчик, генсратор опорной частоты, электронно-счетный частотомер, состоящий из первого, втооого селекторов и индикатора, входы которого соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, счетные входы которого подключены сооТ ветственно к выходу первого и выходу второго селекторов, первый вход смесителя частоты является входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения девиации частоты коротких линейн о- ч а с т о т н о- м о дул и р о в а н н ы х радиоимпульсов и упрощения устройства, в него введены первая линия задержки, дифференцирующая цепь, последовательно соединенные дисперсионная линия задержки, ° усилитель-ограничитель, второй блок выделения огибающей и вторая линия задержки, выходы первой и второй линий задержки подключены к первым входам соответственно первого и второго селекторов электронно-счетного частотомера, вторые входы которых объединены t подключены к выходу генератора опорной частоты, а также перестраиваемый генератор, выход которого соединен с вторым входом смесителя частоты, выход полосового усилителч соединен с входом дисперсионной линии задержки и входом первого блока выделения огибающей, первый выход которого подключен к входу первой линии задер>кки, а второй выход через дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом реверсивного счетчика.! ! Д Ю г гь,, . L

1 1

1 . I

<о 8ы (- с-ф. .:Бык

j.

Ф(п г.У

)77 1---. —.Т()<4 $p)цЯЦ(г " $,. у

176225т

1 1 г, (Jllllk

Г аль

Фиг. б

Составитель Н.Батурин

Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 3258 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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