Осциллографический фазометр

 

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи. Целью изобретения является повышение достоверности визуальной оценки параметров принимаемого фазоманипулированного сигнала. Это достигается использованием системы фазовой автоподстройки промежуточной частоты принимаемого сигнала, которая обеспечивает формирование устойчивой осциллограммы на экране ЭЛТ. Для этого в устройство дополнительно введены второй ключ 20, делитель 21 частоты на восемь, узкополосный фильтр 22, фазовый детектор 23 и управляющий блок 24. Устройство также содержит генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, каналы обработки сигнала, накопитель 8, ЭЛТ 9 и 13, генератор 10 опорного напряжения , фазовращатель II на 90, усилители 12 и 14. При этом три канала обработки сигнала состоят из последовательно соединенных умножителей частоты 15.1 на два, 15.2 на четыре, 15.3 на восемь, анализаторов 16.1, 16.2, 16.3 спектра, блоков 17.1, 17.2, 17,3 сравнения, пороговых элементов 18.1, 18.2, 18.3,элемента ИЛИ 19. 2 ил. S S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1370594

А2 (5!)4 G 01 R 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) 1 247778 (21) 4100017/24-21 (22) 09. 06. 86 (46) 30.01.88. Бюл, У 4 (72) В.И.Дикарев и В. С.Шамрицкий (53) 621.317.77(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1247778, кл. G 01 R 25/00, 1985. (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может быть использовано:в радиолокации и связи.

Целью изобретения является повышение достоверности визуальной оценки параметров принимаемого фаэоманипулированного сигнала ° Это достигается использованием системы фазовой автоподстройки промежуточной частоты принимаемого сигнала, которая обеспечивает формирование устойчивой осциллограммы на экране ЭЛТ. Для этого в устройство дополнительно введены второй ключ 20, делитель 21 частоты на восемь, узкополосный фильтр 22, фазовый детектор 23 и управляющий блок

24. Устройство также содержит генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, каналы обработки сигнала, накопитель 8, ЭЛТ

9 и 13, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90, усилители 12 и 14, При этом три канала обработки сигнала состоят из последовательно соединенных умножителей частоты 15.1 на два,15.2 на четыре, 15.3 на восемь, анализаторов 16.1, 16.2, 16.3 спектра, блоков 17.1, 17.2, 17.3 сравнения, пороговых элементов 18.1, 18.2, 18.3,элемента

ИЛИ 19, 2 ил.

94 2

1 13705

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяется фаэоманипулированные (ФМ) сигналы, например одно5 кратные (ОФМ), двукратные (ДФМ ) и трехкратные (ТФМ), и является усовершенствованием осциллографического фазометра по авт.св. У 1247778.

Целью изобретения является повьппение достоверности визуальной оценки параметров принимаемого фазоманипулированного сигнала за счет формирования устойчивой осциллограммы в случае,1 когда частота опорного генератора не равна промежуточной частоте.

На фиг.1 представлена структурная схема осциллографического фазометра; на фиг.2 — вид осциллограмм на экране 20 электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) для сигналов с различной кратностью фазовой манипуляции.

Фазометр содержит последовательно включенные генератор 1 развертки, 25 электронный коммутатор 2, гетеродин

3, смеситель 4, второй вход которого соединен с входной клеммой фазометра, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, каналы об- 30 работки сигнала (накопитель 8), электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 9, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90О, усилитель 12, 3JIT. 13, усилитель 14, причем три канала обработки сигнала состоят из последовательно соединенных умножителя

15.1 частоты на два (15.2 на четыре, 15 ° 3 на восемь), анализатора 16.1 спектра (16.2, 16.3), блока 17.1 срав-40 нения (17.2, 17.3), второй вход которого через анализатор 16 спектра четвертого канала соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, порогового элемента 18.1 (18.2,18.3), 45 второй вход которого соединен с выходом линии 7 задержки, и элемента

ИЛИ 19, выход которого соединен с управляющими входами ключей 6 и 20, входом линии 7 задержки, управляющим входом электронного коммутатора 2 и входом вертикального отклонения ЭЛТ

9, вход горизонтального отклонения которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. К выходу генератора 10 опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель

11 на 90, усилитель 12 и вход горизонтального отклонения ЭЛТ 13, вход вертикального отклонения которой через усилитель 14 соединен с выходом генератора 10 опорного напряжения, а электрод ЭЛТ 13, управляющий яркостью, через ключ 6 соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты. С выходом умножителя 15.3 частоты на восемь последовательно соединены ключ

20, 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. Умножители 15.1, 15.2, 15.3, анализаторы 16.1, 16.2, 16.3, блоки 17 ° 1, 17.2, 17.3 сравнения,пороговые элементы 18.1, 18.2, 18 ° 3 и элемент ИЛИ 19 образуют накопитель 8.

Принцип работы фазометра основан на поиске в заданном диапазоне частот фазоманипулированного сигнала и визуальной оценке основных его параметров (несущей частоты Ы,, величины скачков фазы cty и кратности m фазовой манипуляции) на экране двух ЭЛТ.

При этом для формирования устойчивой осциллограммы используется система фазовой автоподстройки промежуточной частоты принимаемого ФМ-сигнала.

Фазометр работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот D,„ îñóùåñòâëÿåòñÿ с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Т по пилообразному и закону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генератор 1 развертки формирует горизонтальную развертку ЭПТ 9, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона. Ключи 6 и 20 в исходном состоянии всегда закрыты.

Принимаемый ФМ-сигнал можно представить в виде

U,(t)=U,. costs,t+ ц, (t)+ u ), 0 - е Т,, где U,ы,ТС, — амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала;

q (t) — манипулируемая составляющая фазы, 1 отображающая закон фазовой манипуля3 13705 ции, причем y (t)=

=const при К и

° (K+I ) l и может изменяться скачком ц,при t=K В т е на границах между элементарными посылками (K= l, 2, 3,...

N)

I0 — длительность и коN и личес тво элементарных посылок, иэ которых составлен сигнал длитель- 15 ностью Т,(Т =N „) .

Этот сигнал поступает на первый вход смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 20

Нг(с) = U, cos(g,t+ p,) > где U,, ы„, — амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина.

На выходе смесителя 4 образуются напряжения комбинационных частот, Усилителем 5 выделяется напряжение только промежуточной частоты

Нир ()=Б „р соз mt сР„()+

45

U (t) =U cos (2 LJ„ +2 р ) 1

1 где и р 1 11 с 1.1 г 1

К вЂ” коэффициент передачи смесителя; 35 жир-- u, с, — промежуточная частота;

ы„, = ы, - ц, — ее начальная фаза.

Напряжение U „ (t) после накопления и превышения порогового уровня U„, в накопителе 8 воздействует на управляющий вход электронного коммутатора 2, отключая гетеродин 3 от генератора 1 развертки, и на управляющие входы . ключей 6 и 20, открывая их, а также на вход вертикального отклонения

ЭЛТ 9, вход горизонтального отклонения которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. С этого момента процесс поиска ФМ-сигналов прекращается. Накопитель 8 содержит три канала обработки сигнала.

Если на вход накопителя 8 поступает однократный ОФМ-сигнал (1 „ ()

0,

15.1, 15.2, 15.3 частоты образуются следующие гармонические колебания <оответственно:

94

U1(t) = U„, соз(4с.„р+4 „, ); (t) = U„ cos (8ы„„+8 с „р) 0 ° t i T,, Так как 2 q (t)=0,2и; 4y„(t) 0,4и;

8 ц „(t)=0,8и, то в указанных колебаниях манипуляция фазы отсутствует. Ширина спектра второй гармоники л Е,, четвертой 4f 4 и восьмой df> определяется длительностью сигнала Т,(нГ

hf < = 4Ги= 1/Т,), тогда как ширина спектра 0@M-сигнала определяется длительностью его элементарных посылок, т.е. ширина спектра указанных гармоник в N раэ меньше ширины спектра входного сигнала fñ dfс S fс

df2 f 8

Следовательно, при умножении частоты ОФМ-сигнала на два, четыре и восемь его спектр сворачивается в

N раз. Это позволяет обнаружить ОФМсигнал даже тогда, когда его мощность на входе нако.воителя меньше мощности шумов. Ширина спектра f входного сигнала измеряется с помощью анализатора 16 спектра, ширина спектра второй dй2 четвертой 14 и восьмой гармоник сигнала измеряется с помощью анализаторов 16.1, 16.2 и

16.3 спектра. Напряжения U U u

U, пропорциональные sf sf и fe соответственно, с выходов анализаторов 16.1, 16.2 и 16.3 спектра поступают на первые входы блоков 17.1, 17.2 и 17.3 сравнения, на вторые входы которых подается напряжение U c выхода анализатора 16 спектра, пропорциональное Е,. Так как Н » Б„, U » U » то на выходах блоков

17.1, 17.2 и 17.3 образуются положительные импульсы, которые превышают пороговый уровень Б и,р в пороговых элементах 18.1, 18.2, 18.3 и через элемент ИЛИ 19 поступают на выход.

Если на вход накопителя 8 поступает сигнал с двукратной фаэовой манипуляцией (ср(t)= Π— и — Ц то

2 на выходе умножителя 15.1 частоты на два образуется фаэоманипулированный сигнал tV(t) = О Р, 2 i, Зи), а на выходе умножителей частоты на четыре

15.2 и восемь 15.3 образуются гармонические колебания U (t) и U (t) соответственно, т.е. в укаэанных каналах осуществляется свертка входного сигнала.

1370594 6

Если на вход ус.тройства поступает сигнал с трехкратной фазовой манипу— 3 5 3 . ляпией i if (t) =0 — — — и и — и

4 2 4 4 2

7 — «1 то свертка его спектра осущест4

25

45

55 вляется только на выходе умножителя

15.3 частоты на восемь. При этом положительное напряжение формируется только на выходе блока 17.3 сравне— ния.

Время накопления и пороговый уровень U„,,в накопителе 8 выбираются такими, чтобы этот уровень не превышали случайные помехи. При этом на экране ЭЛТ 9 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтальной развертке определяет несущую частоту <, принимаемого ФМсигнала (фиг.2а).

Для визуальной оценки величины скачков фазы у и кратности m фазовой манипуляции принимаемого ФМ-сигнала используется ЭЛТ 13 с круговой разверткой. Причем круговая развертка формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота,, которого выбирается приблизительно равной промежуточной частоте ы„ принимаемого ФМ-сигнала. Напряжение генератора

10 поступает через усилитель 14 на вход вертикального отклонения, а через фазовращатель 11 на 90 и усилитель 12 — на вход горизонтального отклонения ЭЛТ 13, на электрод ЭЛТ 13, управляющий яркостью, через открытый ключ 6 поступает ФМ-сигнал Б„р (t) промежуточной частоты с выхода усилителя 5, Следовательно, напряжение генератора 1 используется для образования круговой развертки луча ЭЛТ 13, а принимаемый ФМ вЂ сигн промежуточной частоты осуществляет модуляцию его яркости, На экране ЭЛТ 13 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг.2б,в,г). Количество точек определяет кратность фазовой манипуляции

m а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы л," принимаемого ФМ-сигнала. Однако в реальных условиях под воздействием различных дестабилизирующих факторов равенство частот .„,и и, не соблюдается.

При неравенстве частот яркостные метки на,экране ЭЛТ 13 двигаются по окружности с разностной частотой и достоверность визуальной оценки основных параметров принимаемого ФМ-сигнала резко снижается.

Для формирования устойчивой осцил-. лограммы на экране ЭЛТ 13 используется система фазовой автоподстройки промежуточной частоты ы принимаемопр го ФМ-сигнала, состоящая из умножителя 15.3 частоты на восемь, ключа 20, делителя 21 частоты на восемь, узкополосного филь гра 22, фазового детектора 23 и управляющего блока 24.

В качестве управляющего блока 24 может служить реактивная лампа, при воздействии на которую управляющего напряжения изменяется частота гетеродина 3.

Напряжение U>(t) с выхода умножителя 15 ° 3 частоты на восемь через открытый ключ 20 поступает на вход делителя 21 частоты на восемь, на выходе которого образуется напряжение

U< (t) =Uп cPs (с)по+ ifпр), 0 it i Т которое выделяется узкополосным фильтром 22 и поступает на первый вход фазового детектора 23 ° На второй вход фазового детектора 23 подается напряжение генератора 10 опорного напряжения, Если указанные напряжения отличаются друг от друга по фазе, то на выходе фазового детектора 23 вы— деляется управляющее напряжение,при— чем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения промежуточной частоты „ от частоты ы, генератора 10 опорного напряжения. Управляющее напряжение через управляющий блок 24 воздействует на второй вход гетеродина 3, подстраивая его частоту так, чтобы сохранялось равенство частот (< np id )

Время задержки линии 7 выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМ-сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 9 и 13.

По истечении этого времени напряжение с выхода линии 7 задержки поступает на вход сброса накопителя 8, сбрасывает его элементы 18.1, 18.2, 18.3 в начальное состояние. При этом электронный коммутатор 2 переводится в исходное состояние, при котором гетеродин 3 оказывается подключенным к

1370594

Составитель Ю.Макаревич

Редактор И.Рыбченко Техред Л.Кравчук Корректор И.Муска

Заказ 4!6/46 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно †полиграфическ предприятие,г.Ужгород, ул.Проектная,4 выходу генератора 1 развертки, а ключи 6 и 20 закрываются, т.е. переводятся в исходное состояние. С этого момента просмотр заданного частотного диапазона и поиск ФМ-сигналов продол- 5 жается. В случае обнаружения следующего ФМ-сигнала работа фазометра происходит аналогично.

Таким образом, предлагаемый фаэометр по сравнению с известным позволя ет повысить достоверность визуальной оценки параметров принимаемого фаэоманипулированного сигнала. Это достигается использованием системы фазовой 15 автоподстройки промежуточной частоты принимаемого сигнала, которая обеспечивает формирование устойчивой осциллограммы на экране ЭЛТ.

Фо р м ул а и s о б р е т е н и я

Осциллографический фаэометр по авт.св. ¹ 1247778, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения достоверности визуальной оценки параметров принимаемого фазоманипулированного сигнала, в него введены последовательно соединенные второй ключ, делитель частоты на восемь, узкополосный фильтр, фазовый детектор и управляющий блок, выход которого соединен с вторым входом гетеродина, первый вход второго ключа соединен с выходом умножителя частоты на восемь, а второй вход — с выходом элемента

ИЛИ, второй вход фазового детектора соединен с выходом генератора опорного напряжения.