Осциллографический фазометр

(5 12250" г ьо е1 МОМИТЕТ СССРЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗО ОБРЕТ ТЕЛЬСТВУ11Г.Лопатин 8)тельстК 25/О ССР 984. ТР польгде. рован и яз асширить фазометратор (Г) 1 мутатор 2,уснли ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВ(57) Изобретение может быэовано в радиолокации и сшироко изменяются фазоманные сигналы, и позволяетфункциональные возможностУстройство содержит генерразвертки, электронный комгетеродин 3, смеситель 4,ВхоФ,ЯО 13832 5 промежуточной частоты, ключ 6, линию 7 задержки, накопитель 8, электронно-лучевые трубки 9 и 13, Г 10опорного напряжения, фазовращатель11 на 90, усилители 12 и 14, блок 16циклического преобразования сигнала.В фазометр введены п-отводная линия15. 1, , 15,п задержки, Г 17 тактовых импульсов, счетчик 18, а ключей 19.1, , 19,п, ключ 23, перемножитель 20, фипьтр 21 нижних частот, пороговый блок 22 и блок 24 регистрации, Предлагаемый фазометробеспечивает не только визуальнуюоценку несущей частоты, величинускачков фазы и крайность фазовой манипуляции принимаемого сигнала, нои определяет его кодовую структуру.Изобретение относится к радиоизмерительной технике, может быть использовано в радиолокации и связи, где широко применяются фазоманипулирован 5 ные (ФМн) сигналы, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. Р 124778.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. 20Устройство (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, и ключей 19.1- 19.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 промежу 55 точной частоты. К выходу ключа 6 последовательно подключены и-отводная лилиния 15. 1-15.п задержки, а ключей 19. 1-19.п, вторые входы которых соединены с выходами счетчика 18, пере- множитель 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 Тпо пилообразному закону перестраивает частоту гетеро . дина 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.п 23 всегда в исходном состоянии закрыты.Принимаемый ФМн сигналБ,(С) = Б, созы,С + с,И) + Ц.1,0 Тгде Псо Т , - соответственноамплитуда, несущая частота, длительность и начальная фазасиг нала;(С) - манипулируемаясоставляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции,причем цИ)= К ь, т.е. награницах междуэлементарнымипосылками (К =- 1,20), поступает на первый вход смесителя 4, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 3 линейно изменяющейся частоты9 где Б , ы , ц; соответственно амплитуда, начальная частота и начальная фаза55 напряжения гетеродина;Пыу =- скорость перестройкиТчастоты гетеродина.На выходе смесителя 4 образуютсянапряжения комбинационных частот,Усилителем 5 промежуточной частотывыделяется напряжение только промежуточной частотыНор (с) = ПОР созГОдрс+ 7, (с)вс +цр 3, О ( с ( Т1где Н пр= -КН, Н ,К - коэфФициент передачи смесителя,ь=ы -и), - промежуточная частота,Г4 р= %,-Ч,Это напряжение представляет собойсигнал с комбинированной линейнойчастотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн), Оно поступаетна вход накопителя 8 и после накопления и превышенияпорогового уровняН в накопителе 8 воздействует найоруправляющий вход электронного коммутатора 2, отключая гетеродин 3 от генератора 1 развертки, на управляющийвход ключа 6, открывая его, и на вертикальный электрод ЭЛТ 9, горизонтальный электрод которой соединен свторым выходом генератора 1 развертки. С этого момента процесс поискаФМн сигналов прекращается, При этомна экране ЭЛТ 9 образуется импульс(частотная линейка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет несущую частотум, принимаемого ФМн сигнала (фиг.2 а).1Время накопления и пороговый уровень Н, в накопителе 8 выбираютсятакими, чтобы этот уровень не превышали случайные помехи.Для визуальной оценки величиныскачков фазы а у и кратности фазовойманипуляции шпринимаемого ФМн сигнала используется ЭЛТ 13 с круговойразверткой. Причем круговая разверткаформируется с помощью генератора 10опорного напряжения, частота со,которого равна промежуточной частотею принимаемого ФМн сигнала (ы= ыр). Напряжение генератора 10 поступает через усилитель 14 на верти-кальный электрод, а через фазовращатель 11 на 90 и усилитель 12 - нагоризонтальный электрод ЭЛТ 13, науправляющий электрод которой черезоткрытый ключ 6 поступает ФМн сигнал Нр(С) = ир созГю, с + (с) +промежуточной частоты с выхода усилителя 5. Следовательно, напряжение генератора 10 используется для образования круговой развертки луча ЗЛТ 13а принимаемый ФМн сигнал П р(с) промежуточной частоты осуществляет модуляцию его яркости. На экране ЭЛТ13 образуется иэображение в виде нескольких ярких точек, расположенныхна окружности (фиг.2,Б- г), Количествоточек определяет кратность фазовойманипуляции ш, а угловое расстояниемежду ними равно величине скачков фазы принимаемого ФМн сигнала. При неравенстве частот ы и ы, (ы Ф ыр)яркостные метки будут двигаться поокружности с разностной частотой.Одновременно ФМн сигнал Ппр(С)(фиг.4,6) с выхода усилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ6 поступает на входы и-отводной ли 25 нии 15.1-15.п задержки и блока 16циклического преобразования сигнала.Блок циклического преобразования сигнала (фиг.3) содержит перемножитель25, линию 26 задержки, полосовые фильтры 27, перемножители 28, линию 29 задержки и полосовой фильтр 30. В блоке 1 бФМн сигнал Пп (с) поступает на первыйвход перемножителя 25, на второй входкоторого подается тот же сигнал, за 35держанный в линии 26 задержки на величину, (фиг,4, 1),Ппр (с ф 1) = Н пр соз Г фпр( ) ++ а (с - ",) + Чрг, Ос Т,.Причем время задержкивыбира 40 ется кратным длительности элементарных посылок ц( Я,= К Яц). В частномслучае ц = 2 ц (фиг,4, ) .На выходе перемножителя 25 образуется следующее результирующее коле 45 бание(С) = 01 соз 2 шрс+ (р,(с) -Р(- дпр 1+ Ч(с - ь.р) + 2 ррррр + Н хх сов Ор,+ (с) - Ч(с - ;,)3,Ос сТ1где Н. .= -К,Ц,К 1 - коэффициент передачи перемножителя 25, из которого полосовым фильтром 27, настроенным на удвоенную промежуточную частоту 2 ыр, вццеляется сумматорное напряжение (фиг.4, е).Б (с) = Б, соЯГ 2 юррс + Ч(с)с" пр т + Ь (с "р) + 2 ЧпрА04 с, Тфаза Ч,(С) которого определяется выражением (фиг.4,д)К,(с) = ц(с) + с(с - С),В качестве модулирующей функцииМ(С) (фиг,4,а) используется М-последовательность, символы которой можно 1 Оописать рекурентным соотношением нидах,;=ах;,Эах; 9+ а,х,где а; = О, 1 - коэффициенты формируницего полинома 15А(Х) = Х 9 аХ Ю а Хг ЭЮО+а Х,О+ - знак сложения по модулю два;ш - разрядность М-последовательности, периодкоторой определяетсякак И=2 -1.Напряжение Н (с) с выхода полосо- вого фильтра 27 поступает на первый 25 вход перемножителя 28, на второй вход которого подается сигнал (фиг.4,3)0 пр (С с 7) = Бдрфсозсрр (с" г )+ + Ч 1 с(С - ) + цр, 0 сС 6 Тс с выхода линии 29 задержки, величина задержкикоторой выбирается также кратной длительности элементарных посьйток Я(-- К 8), В частном случае .= 3(фиг,4,3). На выходе перемножителя 28 образуется резуль-. тирующее колебаниес350 г (с) = Бергсон 3 ьдрс ь 3 пр ( 9 у 1 + + у ) + у,(с) + Ч(с - В) + Ч(с -ф 2 ) + 3 Чдр 3+ П г соз Ядр с + ддр х х ( р - р ),+ Чк (с) + У(с ")1) 40к (с )г) фр фгде И = Круз1 г/из которого полосовым фильтром 30,настроенным на промежуточную частоту 45ы, выделяется напряжение разностнойчастоты (фиг.4, К)Н р(с) = Нг г соз Сцспрс + сспр (г 1) +Ч 50фаза которого имеет следующий вид (фиг.4,и):г(с) = Ч(с) + Ч(с. - д,) -М(с - 2) =у(с-В,)55 где В - циклический сдвиг, выраженный числом элементарных посылок (в частном случаеВ= 8),Указанный сдвиг устанавливает однозначное соответствие между кодовойструктурой принимаемого ФМн сигналаи функций преобразования, которая задана параметрами Г, и ". линий 26и 29 задержки (фиг.4,И),в вА(Х), В(Х)3,где А(Х) - формирующий полином, определяющий кодовую структуру принимаемого ФМн сигнала;В(Х) = Ь,Х 9 ЬХ, В9 ЬХ" -функция преобразования,номера 1 нулевых коэффициентов, Ь 1 которой определяются как ,/ Г иг/с, а коэффициент Ь = 1Для определения циклического сдвига О напряжение Н (с) с выхода блоРка 16 циклического преобразованиясигнала поступает на первый вход перемножителя 20, на второй вход которого подается сигнал П и (с) с выходаусилителя 5 промежуточной частоты через открытый ключ 6, и-отводнуюлинию 15.1-15.п задержки и соответствующие ключи 19. 1-19,п,Бпр (с - с;) = Усср соя Оспр(с ; ) ++(С ) + ЧдрЗ О СТс,где ; - время задержки и-отводной линии задержки (д = 1,2п).На выходе перемножителя 20 образуется следующее результирующее колебание:ц - ,(с) = 0 соз 2 ьлр(с) + ыпр(Сг -- ";- Д, ) + , (. - ,) + Ч(с"- -8 ь ) + 2 Чрр 1+ Б сов Созпр(1+ +Я,)+ Ч(с-вд) -Ч(с-)+ + АЗ э18 сНпр ф- з Фсиз которого фильтром 21 нижних частот выделяется низкочастотное напряжениеНи(с) - Н соз ыр(р " р + с, ) +(с - 6 ) ч(с ,) +РР 3 Указанное напряжение поступает в пороговый блок 22, где сравнивается с пороговым уровнем Б, з, При этом и-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. Причемна первом выходе появляется импульспри 1 , а втором - при 2 и т.д,н фЭти импульсы управляют работой ключей 19.1 - 19.и.Если в первом цикле работы низкочастотное напряжение Бне превышает порогового уровня Б , в пороговом блоке 22, то на его выходе напряжение отсутствует, и генератором17 устанавливается следующее значение задержки ; = 2. В случае, если при очередном цикле перестройкилинии 15,1- 15.и задержки будет установлена величина задержки, равная, = 6, то на выходе фильтра 21нижних частот выделяется напряжение0 (С) = ЦТкоторое соответствуетмаксимуму автокорреляционной функции,где Т, - постоянная времени фильтранижних частот,,)р(; - "., + Я) = 211,1 с= 1,2,Указанное напряжение превышаетпороговый уровень Б , , пороговыйПорблок 22 формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход генератора 17 тактовыхимпульсов, выключая его, и на управляющий вход ключа 23, открывая его.При этом значение циклического сдви га В с выхода счетчика 18 через открытый ключ 23 переписывается вблок 24 регистрации, где по значениюможно определить кодовую структурупринимаемого ФМн сигнала. Для этогосуществуют 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 9и 13. По истечении этого, времени напряжение с выхода линии 7 задержкипоступает на вход сброса накопителя8 и сбрасывает его в начальное .состояние, При этом электронный коммутатор 2 переводится в свое исходное состояние, при котооом 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 О, и поиск ФМн спгн-:лов продолжается, В случае обнаружения следующего ФМн сигнала работа фазометра происходит аналогичным образом,Таким образом, предлагаемый фазо метр по сравнению с известным обеспечивает не только визуальную оценку. несущей частоты Мс, величины скачков фазы лц и кратности фазовой манипуляции ш принимаемого ФМн сигнала, но и позволяет определить его кодовую структуру (закон фазовой манипуляции). Тем самым функциональные возможности фазометра расширены. Формула изобретенияОсциллографический фазометр по авт. св. 9 1247778, а т л и ч а ю - щ и й с я 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 цикли 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 по рогового блока соединен с вторым входом (и+1)-го ключа. д. , е Х Ю е уе1383221 Х о и оставитель Л.Воронинехред А.Кравчук едакто Корр екарь ндри аказ 1290 Ужг ул. Проектная,и 1 Тираж 772 ВНИИПИ Государственного компо делам изобретений и от 3035, Москва, Ж, Раушская Производственно-полиграфическое пре Подпистета СССРрытийнаб., д. 4/5