Фазометр

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9) ПО В 25 5) ЗОБРЛЬСТВУ НИЯ йна техни- нгации.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВИ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1307386, кл, 6 01 В 25/00, 1985,(57) Использование: измерительнака. реализация фазового метода пел 2источников 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, перемнокитель 14, фильтр 15 нижних частот, пороговый блок 16, ключ 17, опорный генератор 18, управляющий блок 20. 3 ил.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 такжеприводит 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 локных сигналов(помех), принимаемых по дополнительным каналам.Поставленная цель достигается тем, чтов 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 промежуточной частоты, третий смеси- тель 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, перемножитель 14, фильтр 15 нижних частот, пороговый блок 16, ключ 17, опорный 25 30 35 Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано для реализации фазового метода пеленгации источников излучения фазоманипулируемых(ФМн) сигналов и является усовершен 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) каналовприема. Наличие ложных сигналов (помех),принимаемых по дополнительным каналам,приводит к снижению точности измеренияфазового сдвига, определяющего направле 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 первь 1 м 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 вторь 1 м выходом второго гетеродина 12, второй узкополосный фильтр 10 и ключ 17, выход которого соединен с вторым входом первого фазового детектора 7, К выходу первого усилителя 3 промекуточной 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, вьход которого соединен с входом первого гетеродина 11,Фаэометр работает следующим образом,На первые входы смесителей 1 и 2 с выходов антенн подаются ФМн сигналы,Оф)=О соэГас е + рс () + Р 1) О 2(с)=Ос соэ( 0 с 1 + ф ( 1 ) + ф 2) 0 1Тс где О, ас Тс, д 1, 2 - амплитуда, несущая частота, длительность и номинальные фазы сигналов: .рк (т) = О, л- манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем рс (т)=сопэ 1 при К гпс(К+1) ъ и может изменяться скачком при К г т.е. на границах междуэлементарнь 1 ми посылками (К=1, 2, , Й),тп, М - длительность и количество элементарных посылок иэ которых составлен сигнал длительностью Тс(Тс=й гп)На вторые входы смесителей 1 и 2 поступают напряжения гетеродинов 11 и 12:Ог 1(1)=Ог 1 сов(м г 11+О г 1);Ог 2(х)=Ог 2 соз(ж г 2 т+ фг 2),20 ГДЕ Ог 1. Ог 2, Вг 1, ВГ 2, гРг 1, Рг 2- аМПЛИтУДЫ, частоты и начальные фазы напряжений гетеродинов.ПРИЧЕМ ЧаСтОтЫ Вг 1 И ВГ 2 ГЕтЕрадИНОВ разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты и выбраны симметричными относительно несущей частоты вс принимаемого сигнала: Вг 2 - Вг 1 = 2 В р, В - Вг 1 = ВГ 2 - В = аЪр 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: Опр 1(т)=Опр 1 СОЗ Впрг+ р(т)+ дЪр 1) Опр 2=Опр 2 СО(Впрт фк - фРпр 2); 0т Тс,1 1 ГДЕ Опр 1= - К 1 Ос Ог 1 Опр 1= - К 2 Ос Ог 2 2 2К 1, К 2 - коэффициенты передачи смесителей 1 и 2 соответственно;впр = вс - вг - промежуточная частота фпр 1 Дс ф 1 Ър 2 фс Ъ.Эти напряжения поступают на входы смесителя 5, на выходе которого образуется гармоническое колебание: Оз(т)=Оз соз(2 впр т + Лр + Лгр); 05 т Тс,ГдЕ ОЗ- - КЗ 0 р 1 Опр 2;12Кз - коэффициент передачи смесителя5, Ьрг =грг 2 - фг 1, АО =щ - у 1 =2 д хбх з 1 п у- фазовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения;б - расстояние между антеннами (измерительная база);А-длина волны;- угол прихода радиоволн,которое выделяется узкополоснымфильтром б и поступает на первый вход фазового детектора 7,С вторых выходов гетеродинов 11 и 12напРЯжениЯ Огф) и Ог 2(1) выдаютсЯ на смеситель 9, к выходу которого подключен уз 25 30 35 40 45 50 55 кополосный фильтр 10, настроенный на удвоенное значение промежуточной частоты2 впр . На выходе смесителя 9 образуетсягармоническое колебание04)=01 СОЗ(2 Впр т + ЬфЪ),1ГдЕ 04= - К 4 Ог 1 Оа,2К 4 - коэффициент передачи смесителя4, которое выделяется узкополосным фильНаПРЯжЕНИЕ Опр 1(т) И Опр 2(т) ОДНОВРЕменно поступают на коррелятор, состоящий из перемножителя 14, блока 13 регулируемой задержки и фильтра 15 нижних частот. Получаемая на выходе коррелятора взаимно корреляционная функция Й (т) напряжеНИй Опрф) И Опр 2(1) ИМЕЕТ МаКСИМУМ ПРИзначении где 11, т 2 - время прохождения сигналом расстояний от источника излучения до первой (А) и второй (В) антенн;с - скорость распространения радиоволн.При этом пороговый уровень Опор в пороговом блоке 16 превышается только при максимальном значении корреляционной функции Я (то) и не превышается при значениях т, соответствующих боковым лепесткам корреляционной функции В(т), При 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 О(т) с выхода узкополосного фильтра 10 через открытый ключ 17 поступает на второй вход фазового детектора 7, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение;Оп (у) = Оп сов Л ро,1где Он= - К 5 Оз 042К 5 - коэффициент передачи фазового детектора;Ьоо = 2 л-( 2 Пуо (уо - истинный пебленг),Выход фазового детектора 7 подключен к индикатору 8, шкала которого отградуирована в значениях сдвига фаз между входными сигналами. Для устранения нестабильности несущей частоты вс и частот вг 1 и вг 2 гетеродинов 11 и 12 используются система ФАПЧ, состоящая из опорного кварцевого генератора 18, фазового детектора 19, управляющего блока 20, гетеродина11, смесителя 9 и узкополосного фильтра 10.При этом опорное напряжениеОо.ОО сов(йЪ+ уЪ ),где Оо йЪ,Ъ -амплитуда, частота и начальная Фаза опорного напряжения йъ = 2 акр,с выхода опорного генератора 18 поступает на первый вход фазового детектора 19,на второй вход которого подается гармоническое напряжение О 4(1) с выхода узкополосного фильтра 10. Если указанные 1напряжения отличаются друг от друга почастоте и фазе, то на выходе фазового детектора 19 выделяется уйравляющее напряжение. Причем амплитуда и полярность этогонапряжения зависят от степени и направления отклонения удвоенного значенияпромежуточной частоты 2 йьр от частотыйЪ опорного генератора. Управляющее напряжение через управляющий блок 20 воздействует на гетеродин 11, изменяя егочастоту так, чтобы выполнялось равенство исимметричность:Щ.2 - Шг 1 =2 Шпр =СОО,Ос -Щ 1 ФОг 2 Жс Ипр,Следовательно, разность частот йИ ива гетеродинов 11 и 12М 2-й 1 г 1 =2 дпРконтролируется системой фазовой автоподстройки частоты по опорному кварцевомугенератору 18, частота ао которого выбирается равной удвоенному значению промежуточной частоты (йъ "2 йър) . При этомнестабильность несущей частоты в и частот йь 1 и ва гетеродинов в полосе удержания системы ФАПЧ не оказывают влиянияна выходной сигнал фазового детектора 7.Причем удвоенное значение промежуточной частоты 2 апр всегда остается фиксированной, а первая промежуточная частотаапр может изменяться в сравнительно больших пределах(единицы и десятки мегагерц взависимости от широкополосности смесителей 1 и 5 и согласования элементов тракта).Описанная выше работа фазометра соответствует случаю приема ФМн сигналовпо основному каналу на частоте вс (фиг. 2),Если ложный сигнал (помеха) принимается по первому зеркальному каналу начастоте а 1, то в смесителях 1 и 2 он преобразуется в напряжение следующих частот; йЬ 21=М - вг 1 =Зв,р20 й 1 з 22 йЬ 2 йг 2 Ю 1 Р. й 1 з 1 = М 1 йЬ 1 =йЪР,йЬ 12 =Ю"2 йЬ 1 =3 ар где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал второй индекс 25 30 35 40 55 обозначает номер гетеродина, участвующего в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала;Однако только напряжение с частотой йЬ 11 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 йЬ 1, подавляется,Если ложный сигнал (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте йъ 2 (фиг. 2). то в смесителях 1 и 2 онпреобразуется в напряжения следующих частот: Однако только напряжение с частотой аь 22 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 аЬ 2, подавляется. По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые по первому комбинационному каналу на частоте вх 1 или по второму комбинационному каналу на частоте ма или по любому другому дополнительному каналу;Если ложные сигналы (помехи) принимаются одновременно по первому и второму зеркальному каналам на частотах йЬ 1 и ай, 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 йЬ 1 и йЬ 2 Поэтому между ними существует слабая корреляционная связь. Выходное напряжение коррелятора не превышает порогового уровня Опор, ключ 17 не открывается, и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому и второму зеркальным КаНаЛаМ На ЧаСтОтаХ ВЗ 1 И Вз 2, ПОДаВЛЯЮтся,По аналогичной причине подавляются и ложные сигналы (помехи), принимаемые одновременно по первому и второму комбина1749844 й,Р ционным каналам на частотах ам 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:Фс =Ос г 1 =ЮГЙ = Щ 2 Г 4 ЩРКанальные напряжения Опр 1(т) и Олф 1) 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 М н сигналов. Выходное напряжение коррелятора превышает пороговый уровень Опор 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 вс принимаемого сигнала и частот в и в гетеродинов 11 и 12, а также подавления ложных сигналов (помех), принимаемыхпо дополнительным (зеркальным и комбинационным) каналам. Причем нестабильность указанных частот обеспечивается системой ФАПЧ, которая контролирует разность частот и - в,1 = 2 иър и двойным преобразованием несущей частоты в принимаемого ФМн сигнала. При этом вторая промежуточная частота амит = 2 аъ всегда остается фиксированной, а первая промежуточная частота ар может изменяться в сравнительно больших пределах (единицы и десятки МГц в зависимости от широкополосности 5 смесителей 1 и 5 и согласования элементовтакта).Подавление ложных сигналов (помех),принимаемых по зеркальным и комбинационным каналам, обеспечивается корреляци онной обработкой канальных напряженийи тем, что частоты вц ив гетеродинов разнесены на удвоенное значение промежуточной частоты 2 вр и выбраны симметричными относительно несущей ча- "5 стоты и принимаемого ФМн сигналаю 2 ю 1 = 2 ипрдс - М= иг - Фс =юпр.При этом симметричность несущей частоты ас принимаемого ФМн сигнала относительно частот со, и в гетеродинов 11 и 12 поддерживается системой ФАПЧ,Ф о р мула и за б ретен ил Фазометр по авт.св % 1307386, о тл ич а ю щ и й с я тем, что. с целью повышения точности измерения путем устранения нестабильности несущей частоты принимаемого сигнала, а также подавления ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным каналам, в него введены опорный 30 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.