Индикаторное устройство
Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для индикации быстро изменяющихся процессов , в частности для визуального анализа и регистрации параметров сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛМЧ). С целью расширения функциональных воз/можностей путем точной и однозначной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией устройство содержит первую приемную антенну 1, первый широкополосный усилитель 2. частотныйдетектор 3, первую дифференцирующую цепь 4, вторую дифференцирующую цепь 5, генератор 6 развертки , ЭЛТ 7, вторую приемную антенну 8, второй широкополосный усилитель 9, перемножитель 10, усилитель 1.1 низкой частоты, электронно-счетный частотомер 12, узкополосный фильтр 13, амплитудный детектор 14, генератор 15 счетных импульсов, элемент И 16, счетчик 17, арифметический блок 18 и индикатор 19, 4 ил.
СОЮЗ СОВЕТС КИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4941334/10 (22) 03,06.91 (46) 30,04.93, Бюль 16 (72) В,И.Дикарев, Ю.В,Жудин и В.В.Федо.ров (56) Авторское свидетельство СССР М 1606859, кл. G 01 0 7/10, 1987.. (54) ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для индикации быстро изменяющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации параметров сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛМЧ). С цепью расширения функциональных возс Предлагаемое устройство относится к ийдикаторным и регистрирующим приборам и может быть использовайо для индикации быстро изменяющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации параметров сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем . точной и однозначной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией. Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1: принцип пеленгации . источника излучения ЛЧМ-сигналов фазовым методом в одной „„Я2„„1812430 А1 2 можностей путем точной и однозначной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией устройство содержит первую приемную антенну 1, первый широкополосный усилитель 2, частотный детектор 3, первую дифференцирующую цепь 4, вторую дифференцирующую цепь 5, генератор 6 развертки, ЭЛТ 7, вторую приемную антенну 8, второй широкополосный усилитель 9, перемножитель 10, усилитель 11 низкой частоты, электронно-счетный частотомер 12, узкополосный фильтр 13, амплитудный детектор 14, генератор 15 счетных импульсов, элемент И 16, счетчик 17, арифметический блок 18 и индикатор 19. 4 ил. плоскости иллюстрируется фиг.2; временные диаграммы, поясняющие работу устройства, изображены на фиг.3, 4 и 5, Индикаторное устройство содержит первую приемную антенну 1, первый широ- M кополосный усилитель 2, частотный детек- Дь, тор 3, первую и вторую дифференцирующие (Д цепи 4 и 5, генератор б развертки электрон- О но-лучевую трубку (ЭЛТ) 7, вторую приемную антенну 8, второй широкополосный усилитель 9, перемножитель 10, усилитель 11 низкой частоты, электронно-счетный частотомер 12. узкополосный фильтр 13, амп.литудный детектор 14, генератор 15 счетных импульсов, элемент М 16, счетчик 17, арифметический блок f8 и индикатор 19. При 1812430 (фиг.З,а) одновременно поступает на вход частотного детектора 3, на выходе которого образуется . видеоимпульс (фиг.З,б), форма которого соответствует закону линейной частотной модуляции (фиг,5,а). Указанный видеоимпульс с выхода частотного детектора 3 поступает на вход дифференцирующей цепи 4, выходной прямоугольный импульс Up (фиг.З,в) который подается на вертикальный 10 электрод ЭЛТ 7 и на вход дифференцирующей цепи 5. На выходе последней образуются короткие разнополярные импульсы (фиг.3,г), При этом положительным коротким импульсом запускается, а отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 6 развертки. Кроме того, положительный короткий импульс поступает на . вход сброса счетчика 17 и приводит его в исходное (нулевое) состояние, подготавли20 вая к работе. Сформированное пилообразное напряжение Чг,(фиг,З,д) используется в качестве напряжения развертки и поступает на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 7, На экране ЭЛТ7 образуется импульс 25 (фиг.З,в), длительность которого пропорциональна длительности ти принимаемого ЛЧМ-сигнала 01(т), амплитуда пропорциональна скорости изменения частоты у внутри импульса, а площадь осциллограммы 30 пропорциональна девиации частоты fg (g =) .тп } +my(t+z)2+p,) 35 0 t a, где V, fñ, р,, т;, — амплитуда, начальная частота, начальная фаза и длительность сигна- 40 лов (импульсов); т = — к- Скорость изменения частоты Ы внутри импульса; . М - девиация частоты; 45 г = = время запаздывания ЛЧМЛЯ С : сигнала, приходящего на одну антенну, по отношению к ЛЧМ-сигналу, приходящему на другую антенну; . 50 ЛВ = д.siA/3- разность хода сигналов (фиг.2); д — расстояние между антеннами (измерительная база); Р- угол прихода радиоволн; 55 С вЂ” скорость pacI ространения света, с выходов приемных антенн 1 и 8 через широкополосные усилители 2 и 9 соответственно поступают на два входа перемножителя 10. Принимаемый ЛЧМ-сигнал. Ut(t) Лр = 2л- cosP, d этом к приемной антенне 1 последовательно подключены шйрокополосный усилитель 2, частотный детектор 3, первая дифференцирующая цепь 4, вторая дифференцирующая цепь 5, генератор 6 развертки и горизонтальный электрод ЭЛТ 7, вертикальный электрод которой соединен с выходом дифференцирующей цепи 4, К приемной антенне 8.последовательно подключены широкополосный усилитель 9, перемножитель 10, второй вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя 2, усилитель 11 низкой частоты, . электронно-счетный частотомер 12, арифметический блок 18 и индикатор 19. К выходу широкополосного делителя 9 последовательно подключены узкополосный фильтр 13, амплитудный детектор 14, элемент И 16. второй вход которого соединен с выходом генератдра 15 счетных импульсов, и счетчик 17, второй вход которого соединен с вйходом дифференцирующей цепи 5, а выход подключен к второму входу арифметического блока 18, Устройство работает следующим образом. Принимаемые сигналы с линейной частотной модуляцией Ut(t} =v, cos(2mf,t+xyt2+p,}, Ug (t ) Vg с0$ (2 л f (t + т } + принимаемого ЛЧМ-сигнала, Для визуальной оценки основных параметров принимаемого ЛЧМ-сигнала на экран ЭЛТ 7 наносится координатная частотно-временная сетка, Для пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигналов в предлагаемом устройстве используется фазовый метод. При этом разность фаз Ар между ЛЧМ-сигналами, принимаемыми антеннами 1 и 8, пропорциональна направляющему косинусу угла прихода радиоволны (фиг,2) где А — длина волны. Однако фазовому методу пеленгации свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла. Действительно, согласно приведенной формуле, фазовая система тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы d/ А. Однако с ростом d/À уменьшается значение угловой координаты, при котором раз1812430 + ps ), 0 t ти, п1 тб = 20 30 г =— у +ys+2p,) .0 t « aè ность фаз превосходит значение 2 л, т.е. наступает неоднозначность отсчета, Исключить неоднозначность пеленгации фазовым методом можно двумя классическими способами: — применением остронаправленных антенн, — использованием нескольких измерительных баэ (многошкальность). Системы пеленгации с остронаправленными антеннами обладают большойдальностью действия и высокой разрешающей способностью по направлению, Однако они требуют поиска источника излучения до начала измерений и его автоматического сопровождения по направлению антенным лучом в процессе измерений. Многошкальность достигается исполь- . зованием нескольких баз. При этом меньшая база образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база — точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Применение многошкального способа устранения неоднозначности пеленгации с помощью разнесенных ненаправленных антенн не требует предварительного поиска источника излу.чения. Однако системы. использующие такой способ, имеют ограниченную дальность действия и сложную техническую реализацию. В предлагаемом устройстве используется модифицированный фазовый метод пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигналов, основанный на перемножении ЛЧМ-сигналов, принимаемых разнесенными антеннами, выделении напряжений биений, измеренйи частоты биений fe и скорости измерения частоты у внутри импульса, определении и регистрации по измеренным. значениям угла прихода радиоволн Р. На выходе перемножи1 еля 10 образуется результирующее колебание + {t) =О1(т) Ог() = = Чб C08 (2 7г б t + ъ ) + +Чь C0S(4лf t+2лfet+ где Ve = — КЧ, г К вЂ” коэффициент передачи перемножителя, fe - у г- частота биений, рб = 2 a fc r + x y tг- начальная фаза биений, Из результирующего колебания 9 () усилителем 11 низкой частоты выделяется напряжение биений (напряжение разностной частоты), 5 Ue(t) = Ve С0$(2лfe t+ 10 которое поступает на вход электронно-счетного частотомера 12. В электронно-счетном частотомере 12 из непрерывного переменного напряжения Ue(t) частоты fe формируются короткие импульсы, частота 15 следования которых остается равной fe, и сосчитывается число импульсов и> за известный интервал времени Ь с В частности, если Л t = 1 с. то измеренное количество импульсов п1 численно равно неизвестной частоте биений fe. Измеренное количество импульсов п1 поступавт на первых вход арифметического блока 18, Для определения величины задержки в цифровом коде которая связана с углом прихода радиоволн Р (фиг.4), необходимо измерить в цифровом 35 коде и величину скорости изменения частоты внутри импульса. С этой целью сигнал Uz(t) с выхода широкополосного усилителя 9 одновременно поступает на вход узкополосного фильтра 13, полоса пропускания ко40 торого Ь f (фиг.5,а). На выходе узкополосного фильтра 13 образуется радиоимпульс длительностью т„(5,6) Указанный радиоимпульс поступает на вход амплитудного дегектора 14. который выделяет его огибающую (фиг.5,в). Прямоуголь50 ный импульс с выхода амплитудного детектора 14 поступает на первый вход элемента И 16, на второй вход которого подаются счетные импульсы с выхода генератора 15 (фиг.5,г). Количество счетных импульсов 55 пг, прошедшее через элемент И 16 за вре менной интервал ьи, подсчитывается счетчиком 17 и nocTynae? на второй вход арифметического блока 18, На выходе по1812430 следнего определяется значение угловой координаты в цифровом коде ,В = агсс08 —. С 4 д 7 которое регистрируется индикатором 1б. Поскольку при изменении угла Р меняется и величина частоты биений fg, то она будет однозначно определять угол прихода радиоволн, Частота биений fg и скорость изменения частоты внутри импульса изменяются в цифровой форме, по их значению определяется угол прихода радиоволн Р также в цифровой форме. Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает точную и однозначную пеленгацию источника излучения широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией. Это достигается использованием частоты биений fe. которая однозначно связана с пеленгом на источник излучения широкополосных ЛЧМ сигналов, Кроме того, предлагаемое устройство позволяет представить результаты пеленгации в цифровом коде, что обеспечивает воэможность для их длительного хранения, передачи на большие расстояния по каналам связи и сопряжения с вычислительной техникой. Тем самым функциональные возможности устройства расширены, Формула изобретения Индикаторное устройство, содержащее последовательно включенные первую приемную антенну, первый широкополосный усилитель, частотный детектор, первую дифференцирующую цепь. вторую дифференцирующую цепь, генератор развертки и 5 горизонтально отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки, вертикально отклоняющие пластины которой соединены с выходом первой дифференциальной цепи, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью 10 расширения функциональных воэможностей путем точной и однозначной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией, в него вве- . дены вторая приемная антенна, второй ши15 рокополосный усилитель, перемножитель, усилитель низкой частоты, электронно-счетный частотомер, узкополосный фильтр, амплитудный детектор, элемент И, генератор счетных импульсов, счетчик, схема деления 20 и-индикатор, причем к второй приемной антенне последовательно подключены второй широкополосный усилитель, перемножитель; второй вход которого соединен с выходом первого широкополосного усилителя, 25 усилитель низкой частоты, электронно-счетный частотомер, схема деления и индикатор, к выходу второго широкополосного усилителя последовательно подключены узкополосный фильтр, амплитудный детектор, 30 элемент И, второй вход которого соединен с выходом генератора счетных импульсов, и счетчик, второй вход которого соединен с выходом второй дифференцирующей цепи, а выход подключен к второму входу схемы 35 деления. 1812430 1812430 Составитель В;Дикарка Техред М.Моргентал Корректор H. Король Редактор Заказ 1570 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ври ГКНТ СССР .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
