Фазометр

 

Использование: измерительная техника , реализация фазового метода пеленгации источников излучения фазоманипулирооанных сигналов, Сущность изобретения: фазометр содержит 4 смесителя 1, 2, 5, 9, 2 усилителя промежуточной частоты 3 и 4, 2 узкополосных фильтра 6 и 10, 2 фазовьх детектора 7 и 19, индикатор 8, 2 гетеродина 11 и 12, блок 13 регулируемой задержки, перемножитель 14, фильтр 15 нижних частот , пороговый блок 16, ключ 17. опорный генератор 18, управляющий блок 20. 3 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s<>s G 01 R 25/00.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1307386 (21) 4847142/21 (22) 02,07.90 (46) 23.07.92 Бюл. ¹ 27 (72) B,È,ÄèêàðeB, А.В,Ипатов и Б.В,Койнаш (56) Авторское свидетельство СССР

N 1307386, кл, G 01 R 25/00, 1985, (54) ФАЗОМЕТР (57) Использование: измерительная техника. реализация фазового метода пеленгации,,5LJ„„1749844 А2 источников излучения фазоманипулированных сигналов, Сущность изобретения; фазометр содержит 4 смесителя 1, 2, 5, 9, 2 усилителя промежуточной частоты 3 и 4, 2 узкополосных фильтра 6 и 10, 2 фазовь:х детектора 7 и 19, индикатор 8, 2 гетеродина

11 и 12, блок 13 регулируемой задержки, перемно>китель 14, фильтр 15 нижних частот, пороговый блок 16, ключ 17, опорный генератор 18, управляющий блок 20. 3 ил.

1749844 ние на источник излучения импульсных

ФМн сигналов. Кроме того, несущая частота принимаемых ФМн сигналов изменяется под влиянием различных дестабилизирующих факторов. Нестабильность и несимметричность несущей частоты относительно частот гетеродиков также приводит к снижению точности пеленгации источника излучения импульсных ФМн сигналов.

Целью изобретения является повышение точности измерения путем устранения нестабильности несущей частоты принимаемого сигнала, а также пОдавления ло>кных сигналов (noMex), принимаемых по дополнительным каналам.

Поставленная цель достигается тем, что в фазаметр введены опорный генератор, второй фазовый детектор и управляющий блок. причем к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, и управляющий блок, выход которого соединен с входом первого гетеродина, На фиг. 1 предлагаемого фазометра; на фиг, 2 — частотные диаграммы, иллюстрирующие процесс образования дополнительных каналов приема; на фиг. 3 — схема пеленгации источника излучения ФМн сигналов фазовым методом в одной плоскости.

Фазометр содержит первый и второй смесители 1 и 2, первый и второй усилители

3 и 4 проме>куточной частоты, третий смеситель 5, первый узкополосный фильтр 6, первый фазовый детектор 7, индикатор 8, четвертый смеситель 9, второй узкополосный фильтр 10, первый и второй гетеродины

11 и 12, блок 13 регулируемой задержки, перемно>китель 14, фильтр 15 нижних частот, пороговый блок 16, ключ 17, опорный

55

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для реализации фазового метода пеленгации источников излучения фазоманипулируемых(ФМн) сигналов и является усовершен- 5 ствованием изобретения по авт.св, М

1307386, Известный фазометр обеспечивает повышение точности измерения угловой координаты путем устранения неоднозначности 10 пеленгации источника излучения импульсных ФМн сигналов.

Однако он построен по супергетеродиниой схеме, поэтому ему присущи недостатки, связанные с наличием дополнительных (зеркальных и комбинационных) каналов приема. Наличие ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, приводит к снижению точности измерения фазового сдвига, определяющего направле- 20 генератор 18, второй фазовый детектор 19 и управляющий блок 20. Причем к выходу первой антенны А последовательно подключены первый смеситель 1, второй вход которого соединен с первым выходом первого гетеродина 11, первый усилитель 3 промежуточной частоты, третий смеситель 5, первый узкополосный фильтр 6, первый фазовый детектор 7 и индикатор 8, К выходу второй антенны В последовательно подключены в-орой смеситель 2, второй вход соединен с первь1м выходом второго гетеродина 12, и второй усилитель 4 промежуточной частоты, выход которого соединен с вторым входом третьего смесителя 5. К второму выходу первого гетеродина 11 последовательно подключены четвертый смеситель 9, второй вход которого соединен с вторь1м выходом второго гетеродина 12, второй узкополосный фильтр 10 и ключ 17, выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора 7. K выходу первого усилителя 3 проме>куточной частоты последовательно подключены блок 13 регулируемой задержки, перемножитель 14, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя 4 промежуточной частоты, фильтр 15 нижних частот и пороговый блок 16, выход которого соединен с вторым входом ключа 17. К выходу второго узкополосного фильтра 10 последовательно подключены второй фазовый детектор 19. второй вход которого соединен с выходом опорного генератора 18, и управляющий блок 20, выход которого соединен с входом первого гетеродина 11.

Фаэометр работает следующим образом.

На первые входы смесителей 1 и 2 с выходов антенн подаются ФМн сигналы, Ut(t)=Up соэ(а, t + p< (t ) + р1);

02(с)=Ос cos(Ос t + p< (t ) + pz); 0» t < Тс, где Ue, Nc Тс, p>, pz — амплитуда, несущая частота, длительность и номинальные фазы сигналов: .

p (t) = О, л- манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем p< (t)=const при

К tp

На вторые входы смесителей 1 и 2 поступают напряжения гетеродинов 11 и 12:

U<>(t)=Ur1 соэ(м г л+ р,1);

0г2(т)=0г2 СО$(й) r2t+ Рг2), 1749844, 10 тром 10

Ь

t p t1 -t2 =—

20

ГДЕ Ur1. Ur2, Вг1, еа, »Pr1, rPr2 — аМПЛИтУДЫ, частоты и начальные фазы напряжений гетеродинов.

ПРичем частоты жг1 и аИ гетеРоДинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты и выбраны симметричными относительно несущей частоты вс принимаемого сигнала: со2 — го».1 =20bp,гос — йИ =в»2 — N =ж»р

Это приводит к удвоению числа дополнительных каналов приема и одновременно обеспечивает возможность для подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам.

Причем для подавления указанных ложных сигналов (помех) используется корреляционная обработка канальных напряжений.

На выходах смесителей 1 и 2 образуются напряжения комбинационных частот, Усилителями 3 и 4 промежуточной частоты выделяются только напряжения промежуточной (разностной) частоты:

Vnp1(t)=Unp1 COST ОпрГ» rp»<(t)+»pnp1)l

0пр2®=0пр2 COSf pt »p»»(t) — фпр2); 0 t Тс.

1 1

ГДЕ Vnp1= — K1 Uc Ur1 0пр1= К2 Uc Ur2i

2 2

К1, К2 — коэффициенты передачи смесителей 1 и 2 соответственно; апр = вс — со, — промежуточная частота фпр1»рс»»У1»pnp2 рс у2.

Эти напряжения поступают на входы смесителя 5, на выходе которого образуется гармоническое колебание:

03(t)=03 соз(2»опр t + A»pг r+ Л у".); 0 t Тс, Гдв 0З- — КЗ 0пр1 Опр2;

2

Кз — коэффициент передачи смесителя

5. Ьфг = »Pr2 — »Pr-1, A»P = rP2 — »P1 = 2 Л х о х strl g- фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения; б — расстояние между антеннами (измерительная база};

А-длина волны; - угол прихода радиоволн, которое выделяется узкополосным фильтром б и поступает на первый вход фазового детектора 7, С вторых выходов гетеродинов 11 и 12 напРЯжениЯ Ur1(t) и Ur2(t) выдаютсЯ на смеситель 9, к выходу которого подключен уз25

55 кополосный фильтр 10, настроенный на удвоенное значение промежуточной частоты

2аьр . На выходе смесителя 9 образуется гармоническое колебание

04(t)=V1 cos(2 в,р t + Л Р ).

ГдЕ 04-- — К4 Ur1 Ua, 2

К4 — коэффициент передачи смесителя

4, которое выделяется узкополосным фильНаПряжЕНИЕ Unp1(t) И Unp2(t) ОдНОВрвменно поступают на коррелятор, состоящий из т»еремножителя 14, блока 13 регулируемой задержки и фильтра 15 нижних частот.

Получаемая на выходе коррелятора взаимно корреляционная функция В (г) напряжеНий Unp1(t) И Unp2(t) ИМЕЕТ МаКСИМУМ ПРИ значении где t1, t2 — время прохождения сигналом расстояний от источника излучения до первой (А) и второй (Б) антенн; с — скорость распространения радиоволн.

При этом пороговый уровень Unpp в пороговом блоке 16 превышается только при максимальном значении корреляционной функции R (tp) и не превышается при значениях т, соответствующих боковым лепесткам корреляционной функции В(г), Пр»: превышении порогового уровня в пороговом блоке 16 формируется напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 17 и открывает его. В исходном состоянии ключ 17 всегда закрыт. При этом напряжение U4(t) с выхода узкополосного фильтра 10 через открытый ключ 17 поступает на второй вход фазового детектора 7, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение;

Un (} ) = U»» cos A

Kg — коэффициент передачи фазового детектора;

Лр =2л- ЫП.у„(уо — истинный пеб ленг), Выход фазового детектора 7 подключен к индикатору 8, шкала которого отградуирована в значениях сдвига фаз между входными сигналами. Для устранения нестабильности несущей частоты а и частот в 1 и гог2 гетеродинов 11 и 12 используются система ФАПЧ, состоящая из опорного кварцевого генератора 18, фазового детектора 19, управляющего блока 20, гетеродина

1749844

11, смесителя 9 и узкополосного фильтра 10.

При этом опорное напряжение

Оо(ф Оо сов(а>+ уЪ }, где Uo йЪ,po -амплитуда, частота и началь. ная фаза опорного напряжения ab = 2 апр, 5 с выхода опорного генератора 18 поступает на первый вход фазового детектора 19, на второй вход которого подается гармоническое напряжение U4(t) с выхода узкополосного фильтра 10. Если укаэанные 1 напряжения отличаются друг от друга по частоте и фазе, то на выходе фазового детектора 19 выделяется уйравляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность этого напря!кения зависят OT степени и направления отклонения удвоенного значения промежуточной частоты 2йьр от частоты а, опорного генератора. Управляющее напряжение через управляющий блок 20 воздействует на гетеродин 11, изменяя его частоту так, чтобы выполнялось равенство и симметричность:

Щ-2 — Щ-1 =2 Ядр =СОо, Ос -Щ!—

= 2 с = p

СЛЕДОВатЕЛЬНО, РаЗНОСтЬ ЧаСтст СОг! И ва гетеродинов 11 и 12 2 1 контролируется системой фазовой автоподстройки частоты по опорному кварцевому генератору 18, частота ао которого выбирается равной удвоенному значению промежуточной частоты (иъ 2 esp) . При этом нестабильность несущей частоты в и частот м! и ва гетеродинов в полосе удержания системы ФАПЧ не оказывают влияния на выходной сигнал фазового детектора 7.

Причем удвоенное значение промежуточной частоты 2 апр всегда остается фиксированной, а первая промежуточная частота апр может изменяться в сравнительно больших пределах(единицы и десятки мегагерц в зависимости от широкополосности смесителей 1 и 5 и согласования элементов тракта).

Описанная выше работа фазометра соответствует случаю приема ФМн сигналов по основному каналу на частоте вс (фиг. 2}, Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте сЕ1, то в смесителях 1 и 2 он преобразуется в напряжение следующих частот:

20 I Г г1 О!З1 @ Р

ОЬ12 — М2 ОЬ! — 3 ШАР где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал второй индекс

55 обозначает номер гетеродина, участвующего в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала;

Однако только напряжение с частотой гоэ11 попадает в полосу пропускания усилителя 3 промежуточной частоты. Напряжение на выходе усилителя 4 промежуточной частоты отсутствует. Выходное напряжение коррелятора равно нулю, ключ 17 открывается, и ложный сигнал (помеха), принимаемый по первому зеркальному каналу на частоте иЬ1, подавляется.

Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте ж,2 (фиг. 2). то в смесителях 1 и 2 он преобразуется в напряжения следующих частот: г 421 32 г г1 3 о пр !З22 Г !э2 Г !г2 Crap

Однако только напряжение с частотой в22 попадает в полосу пропускания усилителя 4 промежуточной частоты. Напряжение на выходе усилителя 3 промежуточной частоты в этом случае отсутствует. Выходное напряжение коррелятора также равно нулю, Ключ 17 не открывается, и ложный сигнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте а42, подавляется. Па аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте вх! или по второму комбинационному каналу на частоте ах2 или по любому другому дополнительному каналу;

Если ложные сигналы (помехи) принимаются одновременно по первому и второму зеркальному каналам на частотах а и ьа, то напряжения образуются на выходах усилителей 3 и 4 промежуточной частоты.

Выходное напряжение коррелятора не равно нулю, Однако ключ 17 в этом случае не открывается, Это объясняется тем, что канальные напряжения образуются разными ложными сигналами (помехами), и ринимаемыми на разных чаСтотах и!з! и ®а,. Поэтому между ними существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора не превышает порогового уровня Unop, ключ 17 не открывается, и ложные сигналы (помехи}, принимаемые одновременно по первому и второму зеркальным каналам на частотах аь! и в 2. подавляются, По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи}, принимаемые одновременно по первому и второму комбина1749844 ционным каналам на частотах ы и ва или по двум другим дополнительным каналам.

Если полезный ФМн сигнал принимается по основному каналу на частоте и, то в смесителях 1 и 2 он преобразуется в напряжения следующих частот:

Щ1 =Вс — Ш1 =В Г 2 = Π— Ик = Ядр, Канальные напряжения 0„р (т) и g„pg(t) в этом случае образуются одним и тем же

ФМн сигналом, принимаемым на частоте сос . Между указанными канальными напряжениями существует сильная корреляционная связь, что обусловлено также хорошими свойствами корреляционной функции В(т) Ф M н сигналов. Выходное напряжение коррелятора превышает пороговый уровень Upop в пороговом блоке 16, и ключ 17 открывается.

Таким образом, предлагаемый фазометр по сравнению с известным обеспечивает повышение точности измерения угловой координаты у источника излучения

ФМн сигналов, Это достигается путем устранения нестабильности несущей частоты

N< принимаемого сигнала и частот в и в гетеродинов 11 и 12, а также подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальным и комбинационным) каналам. Причем нестабильность указанных частот обеспечивается системой

ФАПЧ, которая контролирует разность частот (Qg — я 1 = 2 (l4)p и двойным преобразованием несущей частоты со< принимаемого

ФМн сигнала. При этом вторая промежуточная частота в„, = 2 съем всегда остается фиксированной, а первая промежуточная частота okp может изменяться в сравнительно больших пределах (единицы и десятки МГц в зависимости от широкополосности

5 смесителей 1 и 5 и согласования элементов такта).

Подавление ложных сигналов (помех) ° принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, обеспечивается корреляци10 онной обработкой канальных напряжений и тем, что частоты вц и в гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты 2 в р и выбраны симметричными относительно несущей ча"5 стоты и принимаемого ФМн сигнала мг — М1 — 2 напр, 0 с -at< = -ac =Abp.

При этом симметричность несущей частоты а принимаемого ФМн сигнала отно20 сительно частот со, и и гетеродинов 11 и

12 поддерживается системой ФАПЧ.

Формула изобретения

Фаэометр по авт.св М 1307386, о т л ич а ю шийся тем, что. с целью повышения

25 точности измерения путем устранения нестабильности несущей частоты принимаемого сигнала, а также подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, в него введены or .oðíöé генератор, второй фазовый детектор и управляющий блок, причем к выходу второго узкополосного фильтра последовательно подключены второй фазовый детектор, второй вход которого соединен с выходом опорного генератора, и управляющий блок, выход которого соединен с входом первого гетеродина.