Устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно модулированных радиоимпульсов

ГОККЗ СОВЕТГКИХ СО ИАЛИСИ.ЕСКИХ .ГПУБЛИ 22 э/ А 1 и 5 О,11 Гд О Ь 23 О ОПИС К АВТОРС ИЕИ СРЕТЕНИЯ У СИДЕТЕЛЬСТ и Б.В, ШишЕРЕНИЯ ДЕН 0-Ч А СТОТРАДИОИрадиоизмерипользоваться Изобретение относится к области радиоизмерительной техники и может использоваться для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированных ЛЧМ радиоим пульса в.Известен измеритель девиации частоты импульсов частотно-модулированных сигналов, Измеритель содержит формирователь счетных импульсов, разностный счетчик импульсов, селекторы импульсов, формирователь стробирующих импульсов, делитель длительности стробирующих импульсов и делитель частоты импульсов, Измеритель позволяет измерять девиацию частоты ЛЧМ радиоимпульсов.,"4 Ь Э Недостатком измерителя является низкая точность измерения, а также ограниченный частотный диапазон входных сигналов,определяемый низким быстродействиемцифровых элементов, что не позволяет измерять короткие ЛЧМ сигналы с большойдевиацией частоты,Известно устройство для измерения деции частоть линейно-частотно-модулианного колебания. виа рав ГОСУДАРСТВ".ННБИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР 21 4900553/2122 08.01.9146 15.09,92. Бюл. Р 3472 Н.Т. Батурин, Б.В, СтруковЛИН(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ЛИНЕЙНО-МОДУЛИРОВАННЫХПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится ктельной технике и может ис для измерения девиации частоть. Устроист - ва содержит 1 Гмеситель частоты 11, 1 пала с 0 в 0 и 1 с и л и т е л ь,1 дср с о н н у ю линию задержки (3) ; ус, литель-ограничительь (4), 2 блока выделения огиба;ацей (5), (8), 1 линию задержки 6), 1 перес. раиваемый генератор 7), 1 дифференцир.ющую цепь(10), 1 реверсивный счетчик(1111 генератор опорной частоты (12), 1 электронно- счетный частатамср (13). 6 ил,Устройство содержит формирователь импульсов, блок управления. реаерсивный счетчик фазы, счетчик времени, делитель фазы на время, делитель с коэффициентам деления 1500, запоминающее устройство, блок функционального контроля, дваичнодесятичный дешифратор и цлфравай индикатор, Устройства псэсаляет излерять девиацию частоты ЛЧМ радиаимпугьсав.Недостатком этого устройства является Ограниченный частатньй диапазон Входных сигналов, опрсделяемый конечным быстродействием цифровых элел;ентав, чта не позволяет измерять девиацию частоты ЛЧМ радиоимпульсав с широклм спектром и ма. лой длительности.Наиболее близким по технической сущнОсти к предлагаемому 1 забретению Явля" ется устройства для излерения девиа. частоты линейно-частотно-модулираванн-.; радиоимпульсав, содержащее два блока измерения частоты, каждый из которых вк.за- чает смеситель, гетеродин, усилитель промежуточной частоты (УПЧ). фазовьй детектор, элемент памяти и управляюший элемент, блок инвертирования спектра.состоящий из двух смесителей, двух паласовых усилителей и двух гетерадинов, генератор опорной частоты, два элемента "запрет", реверсивный счетчик, электронно-счетный частотомер, состоящий из двух селекторов и индикатора, блок выделения огибающей, При этом в устройстве первые входы блоков измерения часто"ы соединены с выходом опорного генератора, вторые входы соединены между собой, а третий вход первого блока измерения частоты подключен к входной шине устройства, Входы и выходы реверсивного счетчика соединены с соответствующими выходами и входами электронно-счетного частотомера, Вход блока инвертирования спектра соединен с входом блока выделения огибающей и входной шиной устройства, а выход подключен к третьему входу второго блока измерения частоты, второй вход которого подключен к первому выходу блока выделения огибающей и к первым входам элементов "Запрет", вторые входы которых соединены с выходами блоков измерения частоты, а выходы элементов "Запрет" подключены к соответствующим входам электронно-счетного частотомера, Управляющий вход реверсивного счетчика соединен со вторым выходом блока выделения огибающей.Недостатками этого устройства являются невозможность измерения девиации частоты коротких ЛЧМ сигналов с большой скоростью изменения частоты, сложность конструкции и ограниченный диапазон измеряемых величин девиации.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет измерения девиации частоты коротких ЛЧМ радиоимпульсов и упрощения технической реализации устройства,Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее последовательно соединенные смеситель частоты и паласовой усилитель, а также первый блок выделения огибающей, реверсивный счетчик, генератор опорной частоты, электронносчетныи частотомер, состоящий из первого, второго селекторов и индикатора, входы которого соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, счетные входы которого соединены с выходами первого и второго селекторов соответственно, первый вход смесителя частоты является входом устройгтва, дополнительно введены первая линия задержки, дифференцирующая цепь, последовательно соединенные дисперсианная линия задержки,усилитель- ограничитель, к;орои блок выделения огибающей и вторая лини задержки, а также перестраиваемыйнератор, выход которого соединен со вторым входом смесителя частоты, выход полосового усилителя соединен со входом дисперсионной линии задержки и входом первого блока выделения огибающей, первый вход которого. через первую линию задержки подсоединен к первому входу первого селектора, выход второй линии задержки соединен с первым входом второго селектора, выход генератора опорной частоты соединен со вторыми входами первого и второго селекторов электронйо-счетного частотомера. На фиг.1 показана структурная схемапредлагаемого устройства; на фиг.2-6 -эпюры, поясняющие работу устройства. Устройство содержит смесительчастоты 1, паласовой усилитель 2, дисперс ион ную линию 3 задернки, усилительаграничитель 4, блок 5 выделения огибающей, линию 6 задержки, перестраиваемый генератор 7, блок 8 выделения огибающей, линию 9 задержки, дифференцирующую цепь 10, реверсивный счетчик11, генератор 12 опорной частоты, электронно-счетный частотомер 13, состоящий из селекторов 14,16 и индикатора 15,При этом в устройстве соединены последовательно смеситель 1 частоты, полосовой усилитель 2, дисперсионная линия 3 задержки, усилитель-ограничитель 4, блок 5 выделения огибающей, линия 6 задержки, селектор 16 электронно-счетного частотомера 13. Последовательно соединены блок 8 выделения огибающей, линия 9 задержки, селектор 14 электронно-счетного частотомера 13, Выходы селекторов 14,16 соединены с первым и вторым счетными входами реверсивного счетчика 11 соответственно, управляющий вход которого через дифференцирующую цепь 10 соединен со вторым выходом блока 8 выделения огибающей, вход которого подключен к выходу полосового усилителя 2, Выход генератора 12 опорной частоты подсоединен к вторым входам первого 14 и второго 16 селекторов электронно-счетного частотомера 13. Выход перестраиваемого генератора 7 соединен с вторым входом смесителя 1 частоты, первый вход которого является входом устройства. Входы индикатора 15 электронно-счетного частотомера 13 подключены к соответствующим выходам счетчика 11,Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.Входной ЛЧМ радиаимпульс с центральной частотой 1 с и длительностью 7 с с помощью смеслтеля 1 и перестраиваемого генератора 7 с частотой тг, преобразуется, в зависимости от соотношения"ь 1)ДЛ= 10 СПЯ"Т 1 )" "))".) ) 6;-ОВ Ь 1 д ел е -1 и я о ги б Я , гр Й:-), ,. с ис), и ):Ь ВЫДел 1)ЕТСЯ В 1 Г,8 )МПЛЬ: );Л".,"СЛЬ;)ЕСТЬ:0раВНОЙ рЛИТЕЛЬНОСтг;-,:,. О;, .;Гг г)Ч;) одДИЫ 1 МПУЛЬСЯ) фРОНТО)Х 1,С - .;: - С.ОгаВЫХОДЯ ОЛОКЯ 8 С ПОМО)Ь 10,:-.И;:,1 Е 081-11)ИР)101 ЦЕЙ 11 ЕПИ ) Г 1 реае.,;С.18;-.) С;ЯтНЯВЛИВЯВТСя В 1.1 - ,.-) г;.)-)сг т.-сс)г)сс свыхог)я дЛрГсь:,.)О);:. 1;,", По;с 11 тел 1.)оС И ЛЧЕ, 1-;ЯДИОИМггс-,.-. .ТЕП- гв ) . -усиления и ограничения в Сил;,т.:.:е-огра)ни;ителе 4, на вхар блока 5 Вь):еения огиба 101 цеЙ -) Я 0,); о ле- -,В Ид 8 0 И 1 И П УЛ Ь С Д Л И Т 8 Л Ь Н ; С Ь ,", .) 0 Я В Н Ь, ЙВ 1 Игр) НПс Г)1 ." .)" 10 )с ) . ) с 01),1 .1 г)1 Г,)с 1 сс - )).сдеонЬ 1 Г 1)у)1 ьсс) . ВЫХОДС; бЛОКОВ 8 И 5,зядержк 1,:, и 6 поступа от ня г;ервые Выходысоответственно селекторов 14 и 16 злектРОННО-С)яет 111 ГР )ВСО, 011 ЕРЯ:Д, Я 08 МЯ ЗЯреожки )инин зяд)е)жхи - Опое;181 яет)яВ 0 Е М Е Н 8,1 ч сН О В) Л Е Н И Я С ) г))) с) с 1 р ":.с ул Свое сос-:аяние, а время зядерхкки линиизадержки 6 выбирается такИм, чтобь: сигналы гтрабов дл:. Ял впасть;а с и " х нз пег;Вые Входы соотвег"Гве:11)О се,18 ктзоов4 Г 1Паг Г 1 ЯГ 1 с, ПОСЛЕЛОЬЯТСЛЬНс ЗЯДЯ ВЯЛССЛ 8 КТОООВ 14 И 11 6 П)адавтся а с;Част 8 Та"ТОВОЙ частг)ты г. няпрях,е 1-1 .= с генератораапорнои частоть 1, Яыховчые сигнал. :сеЛЕКтараь 14 И 16 В ВИДЕ ОПрЕДЕЛЕ 1 ЧНОГО ЧИСла импульсов поступагот на двя охода"Зг)вПСИВИОГО СЧетИКЛ 1 1 ПРИЧЕМ ПОЛКЛГОЧЕНЫ,С)НИ ТЯКИМ абра)301)с 1) ЧТО С 1 ЯЧЯ)ЛЯ ИДЕТСЧИтЫВЯНИЕ СЧЕтЧИКа с а ЗатЕМ ЗЯПОЛНЕ -НИ 8. ПО ОКО;-)ЧЯНИГО ВРЕМЕН СЧЕГЯ ПОгЛЕ ЗЯполнения счетчика 1 1) ега ВыхоДныесиГнялы В Виде ксдя постуГ 1 ягот на индикатао 15 злектронна-счетно го частотомера 13,Результат представляет сабоЙ вел 11 ЧИ 111 н ДеВиаОии частоты линеЙно частОтнО модулироВаннОГО рздиоим)пульса, индицируему 10зл 81,трсин)0-счетным частотам 8 ром 13.Я )ачсестве П 81 сЕС 1.РЯИВЯЕМ О О Г 8 НЕРЯТ 11эа 7 мо/кОт быть использован напоАмер генератор стандартных сигналов сЗ), Его частоту "; устанавлива:от такаЙ, ;тобыСГ 1 ектр Л .М си 1-1 алс 1 на выхОде смес 11 тел.".ГсС), .Л -10.-ц 1), По З ЯК С ОраСтИс Ч 1 с 1 СО жате,)1 ь 1 оготиг;Я ааль;10),с б "о;,Ц 1 П)1 Г 11 дЕ- "Л-( Л)И) 1)-ль)М) О)с," ХгбУД 8.;)Чй 10 ЯД)И 0:.1 МГ ЛЬС, ЗЯДВРХса)11.-.;, а врем., т, и дл:;.тельнастьк -,ьх;фиг 50 гдес. :-,)ссс )ГДЕ Ь 1 С - девцацця ЧЯСТС 1 ТЬ; 10 Ь 1 рн)с 10 ПВКтра 1 ВходОГО 3.:Чра,",".,О 1 мп 1 с"., , " ЛЗД (дд - длиВл 1)ост 1, Л -,1,1 01,"л;1 " 1 13 с Г 1ПРИ ПОДЯЕ НЯ ЕЕ ВХОД,.ЯЛЬ-Я-П 11 ПУЛ.:ЯренныЙ па,)1 птельнаст; Пя велич);ну) Г45 1 Рлз = - ; - , - -тл,Г 1 Я 1,ф 11 Г,3 б,о 1, т 8ЛЯ г 1 ВПРОГ)О 00)10 Н-гу 1 ГЧИРЕ Сс- КТ)-ЗМЯОЯВМОГО Н.Ц ДЯД)1 СИ П)ЛЬС) 1)ЯЗ-,Я;ОУВЕЛИЧИТЬ,ГЛИ ) ЕЛ Ь 1 ОСТЬЧ 1)" 1 ЯД 1)0)И)с".П",.) Ь 5са в десятки и даже сотни ряз в завис.;ОсОТ Ш 1,р 1 НЫ С) )81 П оа с ъ . г 11 д. 11 Т),1;О).,Ь) ,РИСКгачеНЦЯ а; .")ГГНО .,;) )Г 1)с 1)л с г: ,",; )", ), ЛяцИ 1) В 11 ОСИс,. с Зас,че-, - , )рс,)-;10 х тдлзялз 35 ния огибаощей, в качества которого может быть использован например амплитуднь,й детектор, служит для выделения видеоимпульса, длительность котороГП рав 1 расоирен ному, Л Ч М радиоимпул ьсу =ых - " тс +тдлз и задержанный относительно входного ЛЧМ радиоимпульса фиг.За) на время то (фиг,ЗГ, 48).Блок 8 выделения огибающей служит для выделения видеоимпул ьса дл ител ьностью, равной с входному ЛЧМ радиоимпульсу (фиг.4 а). Дифференцирующая цепь 10 служит для формирования короткого импульса фиг.4 В) соответстзующего фронту Видеоимпуль а фиГ,4 а) которым реверсивный счетчик 1 1 устанавливается в "нулевое" состояние,Генератор 12 опорной частоты предназначен для выработки импульсов тактовой частоты Р(фиг,4 г), которые через селекторы 14 и 16 поступа ат на счетные Входы счетчика 11Линля задержки 9 служит для сдвига во времени видеоимпульса длительностью тс с вьхода блока 8, который является сигналом строба для селектора 14 электронно-счетного частотомера 13 фиг,4 б), Этот Временный сДвиГ .1 необхОдим для ТОГО, чтобы счетчик 1 1 установился в "нулевое" состояние, Линия задержки 9 может быть напримео каб 8 льнОй,Веллчина задержки т 2 линии задержки б (фиг,4 ж) выблрается такой, чтобы выпол- НЯЛОСЬ Н 8 рдВЕНСТВО Т 2 + т Отсщах + 1, ГД 8 Усачах МаКСИМВЛЬНО ВОЗМОжНаЯ ДЛИТ 8 ЛЬНОСТЬ измеряемых ЛЧМ радиоимпульсов, Зто неОбходимо ля ТОГО, чтобы Оазделить ВО Вр 8- мени сигналы страбон на первых входах селекторов 14 и 16. Линия эадержк л 6 можебыть выполнена кабельной, ультразвуковой или на элем 8 нтах цифроВОЙ техники 12), Г 1 ри этом для исключения влляния на лзмерение последующих ЛЧМ радиоимпульсов необходимо вьполнить условие: 1 о + Т 2 + ввхТ, где Т - период следования ЛЧМ радиоимпульсов, либо измерять девиацию частоты по одному ЛЧМ радиоимпульсу,Таким образом, счетчик 11 будет вначале работать на считывание по первому счетному Входу, подсчитыВая числО тактОВых. импульсов с селектора 14 в стробе длительностью тс, по окончании которого в счетчике 11 будет записано число И 1(фиг.4). С приходом сигнала строба с выхода линии задержки 6 счетчик 11 начинает работать на запОлнение, подсчитывая числО М 2 тактовыу, импульсов с селектора 16 в стробе длительностью твых(фиг,43), по Окончанию котооого в счетчике 11 будет записано число, равное разности М 2 - К 1, которое будет определять величину девиации частоты Ь 1 с измеряемого ЛЧМ рэдиоимпульса, На индикаторе 15 электронно-счетного частотомера 13 будет индуцироваться число К 2 - г 11 =- тдлзЬтсХЬ длз Выбирая крутизну дисперсионной характеристики удлз =.Ьтдлз/тдлз, кратной 10 где К = О. + 1, + 2,п), легко учесть упри измерении девиации частоты путем переноса запятой в показаниях индикатора 15 электронно-счетного частотомера 13. Так как для ЛЧМ радиоимпульсов с базой В = Ь 1 с тс 1, девиация частоты будет совпадать с ширин л спектра сигнала Ьс 13). число М 2 -К 1, инДиЦиРУемое на индикаторе 15 электронно-счетного частотомера 13 будет определять величину девиации частоты измеряемого ЛЧМ радиоимг ульса,Таким образом поставленная цель достигается за счет йэмерения разности длительностей входного ЛЧМ радиоимпульса и расширенного с помощью дисперсионной линии задержки ЛЧМ радиоимпульса, которая пропорциональна девиации частоты измеряемого ЛЧМ радиоимпульса.Поскольку предполагаемое изобретение не создает зкономического эффекта, анализ проведен на сравнении функциональных Возможностей и диапазона измеряемых величин девиации частоть 1 ЛЧМ радиоимпульсов. При этом в качестве базового обьекта принят прототип, как наиболее близкое устройство по техническому решению, и поскольку оно отвечает необходимым требованиям, предьявляемым к подобньгм устройствам и является лучшим лз известных по функциональным возможностям и длапазону измеряемых величин девиации,Прототипом невозможно измерять девиацию частоты ЛЧМ радиоимпульсов длительностью менее единиц микросекунд, что обусловлено большим временем 1 р регулирования систем автоподстройки частоты в блоках измерения частоты. которое составляет в лучшем случае единицы микросекунд 5). Определим минимальную длительность измеряемых ЛЧМ радиоимпульсов в предлагаемом устройстве. При этсм будем исходить из допустимой погрешностиизмерения, Погрешность измерения будет определяться в основном частотой генератора 12 опорной частоты, которая в свою очередь зависит от макслмально возможной тактовой частоты, при отарой мажет работать реверсивный счетчик 11. При выборе счетчика 11 серли змиттерно-связанной логики (ЗСЛ), тактовая частота составит балее 100 МГц(14). Тогда при длительностях гс входного ЛЧМ радиоимпульса от единиц микросекунд до десятых долей микросекунд и значениях уддз = 1-2 МГцlмкс, погрешность измерения составлт ст долей, до единиц % (8) от Ьс, что в большинстве случаев достаточно на практике, Точность измерения зависит от удлз, т.е, от параметров ДЛЗ 3, Чем меньше удлз, тем точность будет выше.Минимальная длительность тсп изме ряемых ЛЧМ радлоимпульсов при одной и той же базе В = Ьс тс, будет определяться их величиной девиации частоты Ьс. Тогда при Ьтс = 500 - 50 МГц (при В50), тсп ( 0,1 - 1 мкс.Сравним прототип и предлагаемое устройство по диапазону измеряемых величин девиации частоты. Максимальная девиация частоты ЛЧМ радиоимпульсов, которую можно измерлть прототипом, составляет в диапазоне до 1000 МГц не более 40 МГц (5), что определяется ограниченнол полосой захвата (удержания) системы автоподстройки в блоках лзмерения частоты. Для предлагаемого устройства максимальная девиация частоты, которую можно измерить, определяется полосой пропускания ДЛЗ 3, и для современных дисперсионных линий задеркки на ПАВ может достигать 500 и более МГц (4,9), т,е. диапазон измеряемых величин девиации расширяется более чем в 10 раз. Кроме того предлагаемое устройство более просто по конструкции, т.к. имеет значительно меньше элементов, чем прототип.Таким образом, предлагаемое устройство обладает более широкими функциональными возможностями за счет измерения девиации частоты коротклх ЛЧМ радиоим пульсов, расширенным более чем в 10 разпо сравнению с прототипом диапазоном измеряемых величин девиации и имеет болеепростую конструкцию,Формула изобретения Устройство для измерения девиации частоты линейно-частотно-модулированных радиоимпульсав, содержащее последовательно соединенные смеситель частоты и паласовой усилитель, а также первый блок вь 4 еления огибающей, реверсивный счетчик, генсратор опорной частоты, электронно-счетный частотомер, состоящий из первого, втооого селекторов и индикатора, входы которого соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, счетные входы которого подклачены соответственно к выходу первого и выходу второго селекторов, первый вход смесителя частоты является входом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения девиации частоты коротких линей 10 20 25 н о-ч а сто т н о-м о дул и р о в а н н ы х радиоимпульсов и упрощения устройства, в него введены первая линия задержки, дифференцирующая цепь, последовательно соединенные дисперсионная линия задержки,35 но первого и второго селекторов электронно-счетного частотомера, вторые входы которых объединены и подключены к выходу генератора опорной частоты, а также перестраиваемый генератор, выход которого соединен с вторым входом смесителя частоты, выход полосового усилителч соединен с входом дисперсионной линии задержки и входом первого блока выделения огибающей, первый выход которого подключен к входу первой линии задеркки, а второй выход через дифференцирующую цепь соединен с управляющим входом реверсивного счетчика. 4045усилитель-ограничитель, второй блок выделения огибающей и вторая линия задержки, выходы первой и второй линий задержки подключены к первым входам соответственСоставитель Н.Бат ехред М.Моргента Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5