Фазометр
Использование: радиоизмерительная техника, реализация фазового метода пеленгации источников радиоизлучений. Сущность изобретения: устройство содержит две антенны, два гетеродина, два смесителя, два усилителя промежуточной частоты, два мультиплексора, блок вычитания, сумматор по модулю два, индикатор, линию задержки, перемножитель, фильтр нижних частот, блок сравнения, элемент ИЛИ, генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, пороговый блок, элемент И, элемент задержки, счетчик, два регистра хранения, ключ, цифровой компаратор. 5 ил.
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для реализации фазового метода пеленгации источников радиоизлучений.
Известные устройства для измерения сдвига фаз основаны на использовании: спектрального анализа (Шпаньон П.А. и др. Об измерении фазового скачка фазоманипулированного сигнала спектральным методом. Труды метрологических институтов СССР. Харьковский НИИ метрологии, 1972, вып. 9); корреляционной обработки канальных ФМн сигналов (авт. свид. N 1511704, 1987); несколько параллельно включенных каналов (авт. свид. N 283399, кл. G 01 R 25/00, 1968); узкополосного фильтра, выделяющего из принимаемого ФМн сигнала опорное напряжение (авт. свид. N 779901, кл. G 01 R 25/00, 1977); осциллографического индикатора (авт. свид. N 1247778, кл. G 01 R 25/00, 1984). Из известных устройств для измерения фазовых сдвигов наиболее близким к предлагаемому является "Фазометр" (авт. свид. N 1511704, кл. G 01 R 25/00, 1987), который и выбран в качестве прототипа. Недостатком указанного фазометра является неоднозначность пеленгации источника излучения ФМн сигналов. Это объясняется тем, что известный фазометр инвариантен к стороне отклонения источника излучения ФМн сигналов от равносигнального направления, определяемого перпендикуляром к измерительной базе, соединяющей антенны А и В. Кроме того, известный фазометр не обеспечивает возможности для представления результатов пеленгации в цифровом виде, удобном для длительного хранения и регистрации, передачи по каналам связи на большие расстояния и сопряжения с вычислительной техникой. Целью изобретения является устранение неоднозначности пеленгации источника излучения фазоманипулированного сигнала и представление результатов пеленгации в цифровом виде. Цель достигается тем, что, с целью устранения неоднозначности пеленгации источника излучения фазоманипулированного сигнала и представления результатов пеленгации в цифровом виде, в него введены первый и второй мультиплексоры, блок вычитания, сумматор по модулю два, второй и третий индикаторы, многоканальный блок сравнения, генератор тактовых импульсов, регистр сдвига, элемент И, первый и второй регистры хранения, счетчик, четвертый ключ и цифровой компаратор, причем коррелятор выполнен многоканальным, между выходом первого усилителя промежуточной частоты и первым входом коррелятора последовательно подключены блок вычитания, второй вход которого соединен с выходом третьего ключа, сумматор по модулю два, второй вход которого соединен с выходом первого канала многоканального блока сравнения, и первый мультиплексор, второй и третий входы которого соединены с выходами первого и второго усилителей промежуточной частоты соответственно, между выходом третьего ключа и вторым входом коррелятора включен второй мультиплексор, второй и третий входы которого соединены с выходом первого усилителя промежуточной частоты и сумматора по модулю два соответственно соответственно, к выходу сумматора по модулю два подключен второй индикатор, к выходу коррелятора последовательно подключены многоканальный блок сравнения, регистр сдвига, управляющий вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, элемент И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, счетчик, второй вход которого соединен через вторую линию задержки с выходом регистра сдвига, первый регистр хранения, второй вход которого соединен с выходом регистра сдвига, ключ, второй вход которого соединен с выходом первого порогового блока, второй регистр хранения и цифровой компаратор, второй вход которого соединен с выходом ключа, а выход через второй регистр хранения подключен к третьему индикатору. На фиг.1 приведена структурная схема фазометра; на фиг.2 частотная диаграмма, поясняющая образование дополнительных (зеркальных и комбинационных) каналов приема; на фиг.3 схема принципа пеленгации источника излучения ФМн сигналов в одной плоскости фазовым методом; на фиг.4 пеленгационная характеристика; на фиг.5 таблица истинности. Фазометр содержит первый и второй смесители 1 и 2, третий и четвертый усилители 3 и 4 промежуточной частоты, второй смеситель 5, первый узкополосный фильтр 6, первый фазовый детектор 7, первый индикатор 8, четвертый смеситель 9, второй узкополосный фильтр 10, первый и второй гетеродины 11 и 12, многоотводную линию задержки 13 (i 1, 2,n), многоканальный перемножитель 14, многоканальный фильтр 15 нижних частот, первый пороговый блок 16, первый ключ 17, удвоитель 18 частоты, первый и второй анализаторы 19 и 20 спектра, блок 21 сравнения, второй пороговый блок 22, генератор 23 пилообразного напряжения, первую линию задержки 24, второй и третий ключи 25 и 26, делитель 27 частоты, второй фазовый детектор 28, блок 29 регистрации, блок 30 вычитания, сумматор 31 по модулю два, второй индикатор 32, первый и второй мультиплексоры 33 и 34, многоканальный блок сравнения 35i, регистр сдвига 36i, генератор 37 тактовых импульсов, элемент И 38, вторую линию задержки 39, счетчик 40, первый регистр хранения 41, четвертый ключ 42, цифровой компаратор 43, второй регистр хранения 44 и третий индикатор 45. Причем к выходу антенны А последовательно подключены смеситель 1, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 11, усилитель 3 промежуточной частоты, ключ 25, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 16, и индикатор 29. К выходу антенны В последовательно подключены смеситель 2, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 12, усилитель 4 промежуточной частоты, ключ 26, смеситель 5, второй вход которого соединен с выходом усилителя 3 промежуточной частоты, узкополосный фильтр 6, фазовый детектор 7 и индикатор 8. К второму выходу гетеродина 11 последовательно подключены смеситель 9, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина 12, узкополосный фильтр 10 и ключ 17, второй вход которого соединен с выходом порогового блока 16, а выход соединен с вторым входом фазового детектора 7. К выходу усилителя 3 промежуточной частоты последовательно подключены удвоитель 18 частоты, анализатор 20 спектра, блок 21 сравнения, второй вход которого через анализатор 19 спектра соединен с выходом усилителя 3 промежуточной частоты и пороговый блок 22, второй вход которого через линию 24 задержки соединен с его выходом, а выход подключен к второму входу ключа 26 и через генератор 23 пилообразного напряжения к входам гетеродинов 11 и 12. Ключи 17, 25, 26 и 42 в исходном состоянии закрыты. Подавление ложных сигналов (помех), принимаемых по дополнительным (зеркальным и комбинационным) каналам, основано на разносе частот



Dv=





где

C скорость распространения света. Следовательно, приравняв указанные соотношения, получим

Таким образом, измерив величину задержки










Следовательно,






где Vc, fc, Tc,











t1, t2 время прохождения сигналом расстояний от источника излучения до А и В антенн;



где Vг1, Vг2, fг1, fг2,


fг2 fг1 2fпр, fc fг1 fг2 fc fпр;



где

K1 коэффициент передачи смесителей,
fпр fc fг1 fг2 fc первая промежуточная частота:






Напряжение Uпр1(t) с выхода усилителя 3 промежуточной частоты поступает на вход удвоителя 18 частоты, на выходе которого образуется напряжение















которые через открытый ключ 26 поступают на два входа смесителя 5. При этом узкополосным фильтром 6 выделяется гармоническое напряжение

где

которое поступает на первый вход фазового детектора 7. С вторых выходов гетеродинов 11 и 12 напряжения Uг1(t) и Uг2(t) подаются на смеситель 9, к выходу которого подключен узкополосный фильтр 10, настроенный на удвоенное значение промежуточной частоты. Узкополосным фильтром 10 выделяется гармоническое напряжение
u5(t)=U5



где














uн1(t)=Uн1



где

K2 коэффициент передачи фазового детектора:

d расстояние между приемными антеннами (измерительная база);

go истинный пеленг. Выход фазового детектора 7 подключен к индикатору 8, шкала которого отградуирована в значениях сдвига фаз между входными сигналами. С выхода коррелятора напряжения с соответствующих каналов поступают одновременно на входы многоканального блока сравнения 35i, который представляет собой n аналоговых компараторов. Каждый компаратор представляет собой аналоговый элемент сравнения, в котором сравниваются два напряжения входное Uвх и опорное Uоп. В случае превышения входного напряжения над опорным (Uвх > Uоп) на выходе компаратора 35i (i 1,2,n) формируется напряжение, соответствующее логической единице "1". Следует отметить, что напряжения с выходов коррелятора подаются на компараторы 35i (i 1,2,n) таким образом, что на два соседних компаратора подается одно и то же напряжение. Причем на один из компараторов в качестве входного напряжения (Uвх), а на другой опорного (Uоп). Таким образом, на выходах компараторов образуется параллельный двоичный код, в котором "1" соответствует превышению напряжения в (i + 1) канале коррелятора 17 над напряжением в i-ом канале. Последовательность единиц двоичного кода соответствует возрастанию корреляционной функции R(












где




u6(t)=Uпр1



которое поступает на вход делителя 27 частоты на два. Выходное напряжение делителя 27 частоты на два
u2(t)=Uпр1



используется в качестве опорного и подается на опорный вход фазового детектора 28. На информационный вход фазового детектора 28 с выхода усилителя 3 промежуточной частоты через открытый ключ 25 подается напряжение Uпр3(t). В результате синхронного детектирования на выходе фазового детектора 28 образуется низкочастотное напряжение
uн2(t)=Uн2cos

где

которое является аналогом модулирующей функции. Указанное напряжение фиксируется блоком 29 регистрации. Анализируя затем зафиксированное напряжение, можно определить закон фазовой модуляции, длительность



f11 fг1 fз1 fпр,
f12 fг2 fз1 3fпр,
где первый индекс обозначает канал, по которому принимается ложный сигнал (помеха);
второй индекс обозначает номер гетеродина, частота которого участвует в преобразовании несущей частоты принимаемого сигнала. Однако, только напряжение с частотой f11 попадает в полосу пропускания

f22 fз2 fг1 fпр,
f21 fз2 fг1 3fпр. Однако только напряжение с частотой f22 попадает в полосу пропускания

f11 fг1 fз1 fпр,
f12 fг2 fз1 3fпр,
f22 fз2 fг2 fпр,
f21 fз2 fг1 3fпр. При этом напряжения с частотами f11 и f22 попадают в полосу пропускания

фазовой шкалы по измерению разности фаз между принимаемыми сигналами (точная, но неоднозначная шкала);
временной шкалы по измерению времени запаздывания сигнала, принимаемого одной антенной, по отношению к сигналу, принимаемого другой антенной (грубая, но неоднозначная шкала). Кроме того, предлагаемый фазометр обеспечивает устранение неоднозначности пеленгации, обусловленной инвариантностью к стороне отклонения источника излучения ФМн сигналов от равносигнального направления. Представление результатов пеленгации в цифровом виде обеспечивает возможность для их длительного хранения и регистрации, передачи на большие расстояния по каналам связи и сопряжения фазометра с вычислительной техникой.
Формула изобретения
РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5
Похожие патенты:
Фазометр // 2063640
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в фазометрах и в электронных приборах, измеряющих угол сдвига фаз между током и напряжением в электроэнергетических системах, и предназначено для измерения компенсации угла сдвига фаз между током и напряжением
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения фазовых сдвигов двух синусоидальных электрических сигналов, и может быть использовано преимущественно в инфранизкочастотном диапазоне при калибровке измерительных каналов и обработке регистрируемых сигналов, изменяющихся в большом динамическом диапазоне
Измеритель фазового инварианта // 2062474
Изобретение относится к технической физике, в частности, к устройствам для измерения параметров сигналов, и предназначено для измерения фазового инварианта тригармонического сигнала
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в электромашиностроении, электроприводе и электроэнергетике при испытаниях и эксплуатации синхронных машин
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для измерения кратности и угла сдвига фаз между гармоническими колебаниями кратных частот
Устройство для измерения фазы радиосигнала // 2050552
Изобретение относится к технике радиоизмерений и может быть использовано для исследования формы модулирующего сигнала с измерением величины девиации фазы, длительности фронтов, периода модулирующего сигнала при контроле устройств, содержащих генераторы фазоманипулированных сигналов
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения сдвига фаз двух гармонических сигналов, и может быть использовано в фазометрах инфранизкочастотного диапазона, при калибровке измерительных каналов
Радиоимпульсный амплифазометр // 2042139
Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в измерителях комплексных параметров импульсных СВЧ-цепей и сигналов
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в измерителях комплексных параметров СВЧ-цепей и сигналов
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для определения фазочастотных характеристик четырехполюсника
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля фазового угля при чередовании фаз питающих фидеров для стрелочных переводов на железнодорожном транспорте
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для контроля фазового угля при чередовании фаз питающих фидеров для стрелочных переводов на железнодорожном транспорте
Изобретение относится к фазоизмерительной технике и может быть использовано для определения угла сдвига
Синхронный детектор // 2124804
Изобретение относится к радиотехнике, а именно к технике радиосвязи, и предназначено для использования в составе устройств цифровой обработки сигналов при обработке узкополосных сигналов с компенсацией помех при приеме сигналов с фазоразностной модуляцией
Устройство сдвига фазы на 90 градусов // 2141673
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано в прецизионных метрологических приборах, а также в счетчиках реактивной электрической энергии в электросетях
Изобретение относится к релейной защите и может применяться, в частности, для защиты электроустановок высокого напряжения
Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения радиальной скорости объекта в многочастотных импульсных РЛС одновременного излучения; может быть использовано в радиолокационных и навигационных системах для однозначного определения доплеровской скорости
Реле направления мощности // 2195000
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах релейной защиты в качестве реле направления мощности