Осциллографический фазометр

 

Изобретение может быть использовано в радиолокации и связи, где широко изменяются фазоманипулированные сигналы, и позволяет расширить функциональные возможности фазометра. Устройство содержит генератор (Г) 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, электронно-лучевые трубки 9 и 13, Г 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90°, усилители 12 и 14, блок 16 циклического преобразования сигнала. В фазометр введены п-отводная линия 15.1, ..., 15.п задержки, Г 17 тактовых импульсов, счетчик 18, п ключей 19.1, ..., 19.П, ключ 23, перемножитель 20, фильтр 21 нижних частот , пороговый блок 22 и блок 24 регистрации . Предлагаемый фазометр обеспечивает не только визуальную оценку несущей частоты, величину скачков фазы и крайность фазовой манипуляций принимаемого сигнала, но и определяет его кодовую структуру. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1383221 А 2 (51)4G01 R25 О

И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1247778 (21) 4131248/24-21 (22) 08. 10.86 (46) 23.03.88. Бюл. ¹ 11 (72) В.И.Дикарев, А.Г.Лопатин и В.В.Шерстобитов (53) 621.317.77(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1247778, кл. G 01 R 25/00, 1984. (54) ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ ФАЗОМЕТР (57) Изобретение может быть использовано в радиолокации и связи, где широко изменяются фазоманипулированные сигналы, и позволяет расширить функциональные возможности фазометра.

Устройство содержит генератор (Г) 1 развертки, электронный коммутатор 2, :гетеродин 3, смеситель 4, усилитель

Вход

5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, электронно-лучевые трубки 9 и 13, Г 10 опорного напряжения, фазовращатель

11 на 90, усилители 12 и 14, блок 16 циклического преобразования сигнала.

В фазометр введены п-отводная линия

15 ° 1, ..., 15.п задержки, Г 17 тактовых импульсов, счетчик 18, и ключей 19.1, ..., 19.п, ключ 23, перемножитель 20, фильтр 21 нижних частот, пороговый блок 22 и блок 24 регистрации. Предлагаемый фазометр обеспечивает не только визуальную оценку несущей частоты, величину скачков фазы и крайность фазовой манипуляции принимаемого сигнала, но и определяет его кодовую структуру.

4 ил.

1383221

Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются фазоманипулирован5 ные (ФМн) сигналы, и является усовершенствованием изобретения по авт. св.

Р 12477?8.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей фазометра путем определения кодовой структуры принимаемого ФМн сигнала.

На .фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого фазометра; на фиг.2 — примерный вид осциллограмм; на фиг.3 — структурная схема блока циклического преобразования сигнала; на фиг.4 — временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого фазометра. 20

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, гетеродин 3, смеситель 4, усилитель 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 25

8, ЭЛТ 9, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90, усилитель 12, ЭЛТ 13, усилитель 14, и-отводную линию 15,1 — 15.п задержки, блок 16 циклического преобразования сигнала, генератор 17 тактовых импульсов, счетчик 18, п ключей 19.119.п, перемножитель 20, фильтр 21 нижних частот, пороговый блок 22, ключ 23 и блок 24 регистрации.

Устройство .содержит последовательно включенные генератор 1 развертки, электронный коммутатор 2, второй вход которого соединен с выходом накопителя 8, гетеродин 3, смеситель 4, 40 второй вход которого соединен с входом фазометра, усилитель 5 промежуточной частоты, накопитель 8, второй . вход которого соединен с выходом линии 7 задержки, и вертикальный электрод ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выкодом генератора 1 развертки. К выходу генератора 10 опорного напряжения последовательно подключены фазовращатель

11 на 90, усилитель 12 и горизонтальный электрод ЭЛТ 13, вертикальный электрод которой через усилитель 14 соединен .с выходом генератора 10, а управляющий электрод через ключ 6 соединен с выходом усилителя 5 промежу55 точной частоты. К выходу ключа 6 последовательно подключены и-отводная лилиния 15. 1-15.п задержки, и ключей

19. 1-19.п, вторые входы которых соединены с выходами счетчика 18, перемножитель 20, второй вход которого через блок 16 циклического преобразования сигнала соединен с выходом ключа 6, фильтр 21 нижних частот, пороговый блок 22, ключ 23, второй вход которого через счетчик 18 соединен с выходом генератора 17 тактовых импульсов, и блок 24 регистрации.

Устройство работает следующим образом.

Просмотр заданного диапазона частот П„, 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 ЭЛТ 9, которая используется как ось частот. Причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона. Ключи 6, 19.1-19.n., 23 всегда в исходном состоянии закрыты.

Принимаемый ФМн сигнал

U(t)..= U cos(t + q (t) + lf ), 0 (t (Т„ где Пс, и,, Т,, — соответственно амплитуда, несущая частота, длительность и начальная фаза сиг нала; „() — манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем q„(t)

= const npu

К ь <(K+ 1) и может изменяться скачком на при и

= К „, т.е. на границах между элементарными посылками (К = — 1,2,...,N), поступает на первый вход смесителя

4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 линейно изменяющейся частоты

U () = U Ä cos (e,t + yt + < ), где U, ы, ц; соответственно амплиГ туда, начальная частота и начальная фаза

1383221 напряжения гетеродина;

Пы у = -- — скорость перестройки

Т частоты гетеродина.

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

UAp () П пР сов(др + Qy () п С +Ц„j, 0 (а Т„

1 где U « = -КП, U, К вЂ” коэфФициент передачи смесителя, ь „=ы -иг, — промежуточная частота, Г напр = рс рг °

Это напряжение представляет собой сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фаэовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн). Оно поступает на вход накопителя 8 и после накопления и превышения порогового уровня

Uz в накопителе 8 воздействует на йор управляющий вход электронного коммутатора 2, отключая гетеродин 3 от генератора 1 развертки, на управляющий вход ключа 6, открывая его, и на вертикальный электрод ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 1 развертки. С этого момента процесс поиска

ФМн сигналов прекращается. При этом на экране ЭЛТ 9 образуется импульс (частотная линейка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет несущую частоту м, принимаемого ФМн сигнала (фиг.2а).

Время накопления и пороговый уровень U в накопителе 8 выбираются такими, чтобы этот уровень не превышали случайные помехи.

Для визуальной оценки величины скачков фазы л у и кратности фазовой манипуляции шпринимаемого ФМн сигнала используется ЭЛТ 13 с круговой разверткой. Причем круговая развертка формируется с помощью генератора 10 опорного напряжения, частота ю, которого равна промежуточной частоте ю„ принимаемого ФМн сигнала (ы„ =

= ы„ ). .Напряжение генератора 10 поступает через усилитель 14 на верти- кальный электрод, а через фазовращатель 11 на 90 и усилитель 12 — на горизонтальный электрод ЭЛТ 13, на управляющий электрод которой через открытый ключ 6 поступает ФМн сигнал

К1 — коэффициент передачи перемножителя 25, из которого полосовым фильтром 27, настроенным на удвоенную промежуточную частоту 2ы„,, выделяется сумматорное напряжение (фиг.4, е).

U«(t) = U«cost „, t + р„() +

-промежуточной частоты с выхода усилителя 5. Следовательно, напряжение генератора 10 используется для образования круговой развертки луча ЗЛТ 13 а принимаемый ФМн сигнал U „р(t) промежуточной частоты осуществляет модуляцию его яркости. На экране ЭЛТ

13 образуется иэображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг.2,b- ), Количество точек определяет кратность фазовой манипуляции ш, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы принимаемого ФМн сигнала. При неравенстве частот ыо и ы, (ы„ Ф < «) яркостные метки будут двигаться по окружности с разностной частотой.

Одновременно ФМн сигнал V « (t) (фиг.4,о) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ

6 поступает на входы и-отводной линии 15.1-15.п задержки и блока 16 циклического преобразования сигнала.

Блок циклического преобразования сигнала (фиг.3) содержит перемножитель

25, линию 26 задержки, полосовые фильтры 27, перемножители 28, линию 29 задер- жки и полосовой фильтр 30. В блоке 16

ФМн сигнал Uä (t) поступает на первый вход перемножителя 25, на второй вход которого подается тот же сигнал, за35 держанный в линии 26 задержки на величину 1 (фиг,4, a), Ппр (t 1p) U np. cos t u>«(t "> ) +

+ iр (t — " Ä) + р„j, 0

Причем время задержки q >„выбира40 ется кратным длительности элементарных посылок ц(Я>,= К Яц) . В частном случае g = 2 i„(фиг.4, ъ).

На выходе перемножителя 25 образуется следующее результирующее коле45 бание

U>, (t) = U>,. cos 2 vÄpt + ср, (t) -% с)

4>пр 2 1+ рк(р) + нрпр + Н „х х cos(ыдр7Ú1+ рц(t) — рай — С;1))>

04t 8Т

2К Р2., »

1383221

Б (t) Ug, cos52 Mpqt + if (t) пр pi + (-"yg) + 24npl

0«

Y„(t) = t1 „(t) + V„(t — С>„) .

В качестве модулирующей функции

M(t) (фиг. 4, a) используется М-последовательность, символы которой можно 10 описать рекурентным соотношением нида х,; = а х ;, Э агх; У ... Ю

+ а,„х;„,, где а; = О, 1 — коэффициенты формируницего полинома 15

А(Х) = Х Э а„Х Ю а Хг ® ... Ю

О а х

Q+ — знак сложения по модулю два;

m — разрядность М-последо- 20 вательности, период которой определяется как И=2 -1.

Напряжение UZ(t) с выхода полосо- вого фильтра 27 поступает на первый 25 вход перемножителя 28, на второй вход которого подается сигнал (фиг.4,3)

U np (t — 9г) = Unp соз t np (t — " г )+

+ <(t — <9q) + 4qp $ 0 сС Т с выхода линии 29 задержки, величина задержки 9 которой выбирается также кратной длительности элементарных посьйток Яц(2 = К 8„). В частном случае . i> = 3 „ (фиг.4,3). На выходе перемножителя 28 образуется резуль-. тирующее колебание с

Upg (t) = Бугсоs сс3 Mppt 4Jqp (« gg +

+ ">a ) + %,(с) + v, (t -",) + V,(t—

E ô2 ) + 3 Чдр 3+ U y cos (Ядр t + (dip х х (у — „) + 9, (t) + „(с — " „) — 40 к(С 9г) + 4лр7 э где U> = - г11з

2 3

/ из которого полосовым фильтром 30, настроенным на промежуточную частоту 45

ы„, выделяется напряжение разностной частоты (фиг.4, k)

U p (t) = Нг-г cos (v„pt + 4lpp ( — " „) + „() + q„(—,) — ч„(—

) + 50 фаза которого имеет следующий вид (фиг.4,и):

Рг(с) = „(с) + ц„(с. — ".,)— ч" (t — i ) = Чс (г. -9 ) гг, y и э 55 где 8 — циклический сдвиг, выраженный числом элементарных посылок (в частном случае

8-- 8), Указанный сдвиг устанавливает однозначное соответствие между кодовой структурой принимаемого ФМн сигнала и функций преобразования, которая задана параметрами С9, и ".> линий 26 и 29 задержки (фиг.4,и), в 6 (А(х), B(X)), где А(Х) — формирующий полином, определяющий кодовую структуру принимаемого ФМн сигнала; в{х) = b,х ю ь х, в ... В ь„х"— функция преобразования, номера j нулевых коэффициентов, bj которой определяются как i»/ Гд и > / „, а коэффициент b = 1.

Для определения циклического сдвига О напряжение U (t) с выхода блоP ка 16 циклического преобразования сигнала поступает на первый вход перемножителя 20, на второй вход которого подается сигнал U „ (t) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ 6, и-отводную линию 15.1-15.п задержки и соответствующие ключи 19. 1-19.п, Бпр (t с.;) = Upp cos (ldpp(t — <1 ) +

+Qg(t - ) +Vpp3, где ; — время задержки и-отводной линии задержки (1 = 1,2,...,è).

На выходе перемножителя 20 образуется следующее результирующее колебание:

Н-9(с)=09соз(2ь лр(М+ыпр(С г — °;- -., ) + ц, (t — <;) + р„(.—

-Sly ) + 2 App3+ Uy9 COS Аспр(iyg igg+

+ ni ) + V (t - gnih) — L4 {t -nL,) +

+Ap2 э

=1

7 9 8K

Ug(t) — U cos (w„p() — р +

+; ) +4(с — в ) — ч (- ;) + „ °

Указанное напряжение поступает в пороговый блок 22, где сравнивается с пороговым уровнем U„,, При этом п-отводная линия 15.1-15.п задержки, ключи 1.9.1-19.п и счетчик 18 образуют распределитель. Генератор 17 тактовых импульсов запускается выходным напряжением накопителя 8. Тактовые импульсы с выхода генератора 17 поступают на счетчик 18 с п выходами. Причем

1383221

Ф»аа2 на первом выходе появляется импульс при 1i а втором — при 2 „ и т.д.

»»»

Эти импульсы управляют работой ключей 19.1 — 19.п.

Если в первом цикле работы низкочастотное напряжение U „(t) не превышает порогового уровня U Ä, в пороговом блоке 22, то на его выходе напряжение отсутствует, и генератором

17„ устанавливается следующее значение задержки "; = 2 „. В случае, если при очередном цикле перестройки линии 15.1- 15.п задержки будет установлена величина задержки, равная

= 6 „, то на выходе фильтра 21 нижних частот выделяется напряжение

U „(t) = U Т „ которое соответствует максимуму автокорреляционной функции, где Т, — постоянная времени фильтра нижних частот, 0D»»p(р — "у + „) = 20»k

k=1,2, Указанное напряжение превышает пороговый уровень U,, пороговый

ПОp блок 22 формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход генератора 17 тактовых импульсов, выключая его, и на управляющий вход ключа 23, открывая его.

При этом значение циклического сдви га »7 с выхода счетчика 18 через открытый ключ 23 переписывается в блок 24 регистрации, где по значению можно определить кодовую структуру принимаемого ФМн сигнала. Для этого существуют специальные таблицы соответствия.

Время задержки 2 линии 7 задержки выбирается таким, чтобы можно было визуально оценить основные параметры принимаемого ФМн 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 и сбрасывает его в начальное .состояние, При этом электронный коммутатор 2 переводится в свое исходное состояние, при котором гетеродин 3 оказывается подключенным к выходу генератора 1 развертки, а ключ 6 закрывается, т,е. переводится в свое ис.ходное состояние. С этого момента просмотр заданного частотного диапазона D è поиск ФМн спгн-:лов продолжается. В случае обнаружения следующего ФМн сигнала работа фазометра происходит аналогичным образом.

Таким образом, предлагаемый фазо15 метр по сравнению с известным обеспечивает не только визуальную оценку. несущей частоты (d. величины скачков фазы »ц и кратности фазовой манипуляции m принимаемого ФМн сигнала, но и позволяет определить его кодовую структуру (закон фазовой манипуляции). Тем самым функциональные возможности фазометра расширены.

Формула изобретения

Осциллографический фазометр по авт. св. Ф 1247778, а т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения кодовой структуры принимаемого фазоманипулированного сигнала, в него введены последовательно соединенные с выходом ключа и-отводная линия задержки, и ключей„ перемножитель фильтр нижних частот, пороговый блок, генератор тактовых импульсов, счетчик, (и+1)-й ключ и блок регистрации, а также блок цикли40 ческого преобразования сигнала, включенный между выходом ключа и вторым входом перемножителя, при этом вторые входы и ключей соединены с вторым выходом счетчика, второй вход генератора тактовых импульсов подключен к выходу накопиТеля, а выход по45 рогового блока соединен с вторым входом (и+1)-го ключа.

1383221

Х лр

Составитель Л. Воронина

Техред А.Кравчук Корректор О.Кундрик

Редактор С.Пекарь

Заказ 1290/41 Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4