Осциллографический фазометр

(9) ( А 2 1 К 2 РЕТЕН ВМ; 1,ЛЬСТВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ(56) Авторское свидетельство СССРВ 247778, кл. С 01 К 25/00, 1985.(57) Изобретение относится к радиоиэмерительной технике и может бытьиспользовано:в радиолокации и связиЦелью изобретения является повышенидостоверности визуальной оценки парметров принимаемого фаэоманипулированного сигналаЭто 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 навосемь, узкополосный фильтр 22, фазовый детектор 23 и управляющий блок24. 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, ЭЛТ9 и 13, генератор 1 О опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90 , усилители 12 и 14, При этом три каналаобработки 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,элементаИЛИ 19, 2 ил.94 213705Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяется фаэоманипулированные (ФМ) сигналы, например одно 5 кратные (ОФМ), двукратные (ДФМ ) и трехкратные (ТФМ), и является усовершенствованием осциллографического фазометра по авт.св. У 1247778.1 ОЦелью изобретения является повьпдение достоверности визуальной оценки параметров принимаемого фазоманипулированного сигнала за счет формирования устойчивой осциллограммы в случае,11 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 работки сигнала (накопитель 8), электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 9, генератор 10 опорного напряжения, фазовращатель 11 на 90 О, усилитель 12, ЭЛТ. 13, усилитель 14, причем три канала обработки сигнала состоят из последовательно соединенных умножителя 15.1 частоты на два (15.2 на четыре, 153 на восемь), анализатора 16.1 спектра (16.2, 16.3), блока 17.1 сравнения (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 выходомгенератора 1 О опорного напряжения, а электрод ЭЛТ 13, управляющий яркостью,через ключ 6 соединен с выходом усилителя 5 промежуточной частоты, Свыходом умножителя 15.3 частоты навосемь 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, 6.2, 16.3, блоки 171, 17.2, 17.3 сравнения,пороговые элементы 18.1, 18.2, 183 и элемент ИЛИ 19 образуют накопитель 8.Принцип работы фазометра основан на поиске в заданном диапазоне частотфазоманипулированного сигнала и визуальной оценке основных его параметров (несущей частоты Ы величины скачков фазы ли кратности ш фазовой манипуляции) на экране двух ЭЛТ. При этом для формирования устойчивой осциллограммы используется системафазовой автоподстройки промежуточной частоты принимаемого ФМ-сигнала,Фазометр работает следующим образом,Просмотр заданного диапазона частот Р, осуществляется с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Т по пилообразному изакону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генераторразвертки 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 где П ,ыТс,- амплитуда, несущаячастота, длительность и начальнаяфаза сигнала;(Т) - манипулируемая составляющая фазы,отображающая законфазовой манипуля(К+1) г и можетизменяться скачком ц при С=К В, т.е.на границах между элементарными посылками (К=1, 2, 3 , .И)110 - длительность и коЯП личество элементарных посылок, иэ которых составлен сигнал длитель ностью Т,(Т;-М п ),Этот сигнал поступает на первый вход смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 20 Бг(С) = Бг СОВ(Ь 2 г+ г)е 11, ы,- амплитуда, частота иначальная фаза напряжения гетеродина,На выходе смесителя 4 образуютсянапряжения комбинационных частот,Усилителем 5 выделяется напряжениетолько промежуточной частоты 25 Пр = р сов ы,С+ ср(С)+ срр 2,30 45 У, (с) =Б р сов (2 ыпр+2 р ); 1где Опр К 1 сОг 3К - коэффициент передачисмесителя; 35ып,= ю, - , - промежуточная частота;ы, = ы, - цг - ее начальная фазаНапРяжение Б рИ) после накопления и превышения порогового уровня Ц, 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 50 канала обработки сигнала.Если на вход накопителя 8 поступает однократный ОФМ-сигнал Г 1О, ц 3, то на выходе умножителей 15.1, 5.2, 15.3 частоты образуются 55 следующие гармонические колебания соответственно: Б 2 ( ) = , сов(4 ыпр+4 ч );Б, = .1 р сов(8 ы+8 ю,) 0 4 4 Т,.Так как 20 (с)=0,2 ц; 4 д 0,4 ц;8 ц(й)=0,88, то в указанных колебаниях манипуляция фазы отсутствует. Ширина спектра второй гармоники я Г 2, четвертой аЕ 4 и восьмой ДГ 8 определяется длительностью сигнала Т,(йГдГ 4 = 41 8= 1 /Т,), тогда как ширина спектра ОФМ-сигнала определяется длительностью его элементарных посылок, т.е. ширина спектра указанных гармоник в М раэ меньше ширины спектра входного сигнала 2 Ес дГс д ГсБ2 414 8Следовательно, при умножении частоты ОФМ-сигнала на два, четыре и восемь его спектр сворачивается в И раз, Это позволяет обнаружить ОФМ- сигнал даже тогда, когда его мощность на входе нако.воителя меньше мощности шумов. Ширина спектра 21, входного сигнала измеряется с помощью анализатора 16 спектра, ширина спектра второй 4112, четвертой14 и восьмой ВГ 8 гармоник сигнала измеряется с помощью анализаторов 16.1, 16.2 и 16.3 спектра. Напряжения У ц и Б , пропорциональные Я 12, ЗЕ 4 и 8 Г 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 1 с выхода анализатора 16 спектра, пропорциональное А Е,. Так как У ) Б, БУ 2, Б )2 Бто на выходах блоков 17.1, 17.2 и 17.3 образуются положительные импульсы, которые превышают пороговый уровень Б ппр в пороговых элементах 18.1, 8.2, 18.3 и через элемент ИЛИ 19 поступают на выход.Если на вход накопителя 8 поступает сигнал с двукратной фаэовой манипуляцией у (с)= 0 - ц - ц то32на выходе умножителя 15.1 частоты на два образуется фаэоманипулированный сигнал 1 р(с) = О, Л, 2, Зц 1, а на выходе умножителей частоты на четыре 15.2 и восемь 15.3 образуются гармонические колебания У 2(Е) и Б,(й) соответственно, т.е. в укаэанных каналах осуществляется свертка входного сигнала.1370594 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Если на вход ус.тройства поступает сигнал с трехкратной Фазовой манипу - 3 5 3, ляпией Рр (г.)=0 - -- ц й - й - и4 2 4ф 4 ф 2 ф 7- 7 1 то свертка его спектра осущестФ вляется только на выходе умножителя15.3 частоты на восемь. При этом положительное напряжение Формируетсятолько на выходе блока 17.3 сравне -ния,Время накопления и пороговый уровень Б, в накопителе 8 выбиРаютсятакими, чтобы этот уровень не превышали случайные помехи. При этом наэкране ЭЛТ 9 образуется импульс (частотная метка), положение которого нагоризонтальной развертке определяетнесущую частоту 1, принимаемого ФМсигнала (фиг.2 а).Для визуальной оценки величиныскачков фазыу и кратности ш фазовойманипуляции принимаемого ФМ-сигналаиспользуется ЭЛТ 13 с круговой разверткой. Причем круговая разверткаформируется с помощью генератора 10опорного напряжения, частота ы, которого выбирается приблизительно равнойпромежуточной частоте ы принимаемого ФМ-сигнала. Напряжение генератора10 поступает через усилитель 14 навход вертикального отклонения, а через фазовращатель 11 на 90 и усилитель 12 - на вход горизонтального отклонения ЭЛТ 13, на электрод ЭЛТ 13,управляющий яркостью, через открытыйключ 6 поступает ФМ-сигнал Бр (с) промежуточной частоты с выхода усилителя 5.Следовательно, напряжение генератора 1 используется для образованиякруговой развертки луча ЭЛТ 13, апринимаемый ФГ 1-сигнал промежуточнойчастоты осуществляет модуляцию егояркости, На экране ЭЛТ 13 образуетсяизображение в виде нескольких яркихточек, расположенных на окружности(фиг.2 б,в,г). Количество точек определяет кратность фазовой манипуляцииш, а угловое расстояние между нимиравно величине скачков фазы д с" принимаемого ФМ-сигнала. Однако в реальных условиях под воздействием различных дестабилизирующих Факторов равенство частот и ю, 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 осциллограммы на экране ЭЛТ 13 используется система фазовой автоподстройки промежуточной частоты ы принимаемопрго 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 гетеро- дина 3.Напряжение П(1) с выхода умножителя 153 частоты на восемь через открытый ключ 20 поступает на вход делителя 21 частоты на восемь, на выходе которого образуется напряже- ние П=Б соя (сд+ Мд), 0 с 1 с Т которое выделяется узкополосным фильтром 22 и поступает на первый входфазового детектора 23На второй входфазового детектора 23 подается напряжение генератора 1 О опорного напряжения, Если указанные напряжения отличаются друг от друга по фазе, то на выходе фазового детектора 23 выделяется управляющее напряжение,при -чем амплитуда и полярность этого напряжения зависят от степени и направления отклонения промежуточной частоты с от частоты ы, генератора 1 Оопорного напряжения, Управляющее напряжение через управляющий блок 24 воздействует на второй вход гетеродина 3, подстраивая его частоту так,чтобы сохранялось равенство частот(пр о)Времязадержки 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 гете- родин 3 оказывается подключенным к1370594т/гИт Составитель Ю.МакаревичРедактор И,Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор И.Муска Заказ 4 б/46 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5Производственно-полиграфическое 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 частотногодиапазона и поиск ФМ-сигналов продолжается. 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. Формула изобретения Осциллографический фаэометр по авт.св. 9 1247778, о т л и ч а ю - щ и й с я 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.