Способ контроля качества сигнала гетеродина многоканального супергетеродинного радиоприемника

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля работоспособности многоканальных радиоприемных устройств, гетеродины которых являются перестраиваемыми синтезаторами частоты (СЧ), для проверки основных апараметров гетеродина - неточности частоты настройки и уровня побочных составляющих в спектре сигнала гетеродина. Цель предлагаемого изобретения - обеспечение контроля основных параметров гетеродина - неточности частоты настройки и уровня побочных составляющих в спектре сигнала гетеродина для многоканальных РП. Способ контроля качества сигнала гетеродина многоканального супергетеродинного радиоприемника, при котором подают контрольный сигнал на вход контролируемого канального радиоприемника (КРП), настраивают контролируемый КРП на контрольный сигнал, изменяют частоту настройки РП в обе стороны от частоты контрольного сигнала, определяют частоты побочных каналов приема, отличается тем, что один из КРП, а именно первый, используют в качестве анализирующего, сигнал с выхода ПЧ контролируемого КРП преобразуют по частоте в рабочую полосу частот многоканального радиоприемника, подают преобразованный сигнал на вход анализирующего первого КРП, перестраивают анализирующий КРП в полосе частот преобразованного сигнала с шагом, равным наименьшему целому числу, превышающему частное от деления полосы преобразованного сигнала на число точек настроек, отображаемых на индикаторе, на каждой частоте настройки снимают отсчеты амплитуды сигнала, считая их отсчетами амплитуд спектральных составляющих гетеродина, отображают на индикаторе амплитуды спектральных составляющих, располагая их последовательно в порядке убывания или возрастания частоты, определяют частоту и амплитуду основного отклика сигнала на выходе контролируемого КРП, определяют амплитуды откликов побочных спектральных составляющих сигнала на выходе контролируемого КРП, определяют соотношение амплитуд основного отклика и побочных составляющих, сравнивают полученное соотношение с порогом, по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию уровня побочных составляющих, сравнивают полученную частоту основного отклика сигнала на выходе контролируемого КРП с известной и по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию точности установки частоты. 5 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах контроля работоспособности многоканальных радиоприемных устройств, гетеродины которых являются перестраиваемыми синтезаторами частоты (СЧ), для проверки основных параметров гетеродина - неточности частоты настройки и уровня побочных составляющих в спектре сигнала гетеродина.

Известен способ измерения амплитуд и фаз гармоник сигнала, при котором осуществляют сравнение амплитуды и фазы гармоники с образцовыми колебаниями, амплитуда, фаза и частота которых известна [1].

Недостатками этого способа является длительность контроля, сложность оборудования, поскольку необходимо иметь дополнительный синтезатор частот, как источник опорных напряжений известной частоты и амплитуды.

Известен способ измерения ослабления чувствительности по внеполосным каналам приема радиоприемника (РП), образованным побочными составляющими в спектре гетеродинного напряжения, наиболее близкий к предлагаемому и принятый за прототип, при котором устанавливают узкую полосу пропускания УПЧ РП, подают контрольный сигнал с генератора сигнала на вход РП, настраивают тракт РП на контрольный сигнал, фиксируют уровень выходного сигнала тракта РП по основному каналу приема, изменяют частоту настройки РП в обе стороны от частоты контрольного сигнала, определяют частоты побочных каналов приема, увеличивают амплитуду контрольного сигнала на входе тракта РП таким образом, чтобы уровень выходного сигнала тракта РП при настройке на внеполосный канал приема был равным зафиксированному уровню выходного сигнала тракта при настройке на основной канал приема, определяют ослабление чувствительности по каждому из внеполосных каналов приема как отношение амплитуды контрольного сигнала на входе тракта РП на частоте внеполосного канала приема и на частоте основного канала приема [2].

Недостатком этого способа является недостаточность его функциональных возможностей для контроля в условиях эксплуатации, поскольку он не позволяет контролировать такой важный параметр гетеродина, выполненного в виде синтезатора частоты, как неточность частоты настройки. Это означает, что для полного контроля качества сигнала гетеродина кроме устройства, реализующего способ-прототип, требуется использовать также и другие устройства, реализующие другие способы. Кроме того, способ-прототип требует сложного оборудования для его реализации, поскольку требует контрольный сигнал с калиброванным аттенюатором.

Цель предлагаемого изобретения - увеличение функциональных возможностей за счет обеспечения контроля основных параметров гетеродина - неточности частоты настройки и уровня побочных составляющих в спектре сигнала гетеродина для многоканальных РП.

Для достижения указанной цели способ контроля качества сигнала гетеродина многоканального супергетеродинного радиоприемника, прт котором подают контрольный сигнал на вход контролируемого канального радиоприемника (КРП), настраивают контролируемый КРП на контрольный сигнал, изменяют частоту настройки РП в обе стороны от частоты контрольного сигнала, определяют частоты побочных каналов приема, отличающийся тем, что один из КРП, а именно первый, используют в качестве анализирующего, сигнал с выхода ПЧ контролируемого КРП преобразуют по частоте в рабочую полосу частот многоканального радиоприемника, подают преобразованный сигнал на вход анализирующего первого КРП, перестраивают анализирующий КРП в полосе частот преобразованного сигнала, с шагом, равным наименьшему целому числу, превышающему частное от деления полосы преобразованного сигнала на число точек настроек, отображаемых на индикаторе, на каждой частоте настройки снимают отсчеты амплитуды сигнала, считая их отсчетами амплитуд спектральных составляющих гетеродина, отображают на индикаторе амплитуды спектральных составляющих, располагая их последовательно в порядке убывания или возрастания частоты, определяют частоту и амплитуду основного отклика сигнала на выходе контролируемого КРП, определяют амплитуды откликов побочных спектральных составляющих сигнала на выходе контролируемого КРП, определяют соотношение амплитуд основного отклика и побочных составляющих, сравнивают полученное соотношение с порогом, по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию уровня побочных составляющих, сравнивают полученную частоту основного отклика сигнал на выходе контролируемого КРП с известной и по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию точности установки частоты.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого изобретения из литературы не известны, поэтому оно соответствует критериям "новизны" и "изобретательского уровня".

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - функциональная схема первого блока усиления и преобразования (БУП) 3; на фиг. 3 - функциональная схема второго блока БУП 4; на фиг. 4 - функциональная схема блока управления 7; на фиг. 5 - функциональная схема блока сопряжения 8, 9.

Предлагаемый способ включает в себя следующие действия: - подают контрольный сигнал на вход контролируемого канального радиоприемника (КРП); - настраивают контролируемый КРП на контрольный сигнал; - преобразуют по частоте сигнал с выхода ПЧ контролируемого КРП в рабочую полосу частот многоканального радиоприемника; - подают преобразованный сигнал на вход анализирующего первого КРП многоканального радиоприемника; - перестраивают анализирующий КРП в полосе частот преобразованного сигнала с шагом, равным наименьшему целому числу, превышающему частное от деления полосы преобразованного сигнала на число точек настроек, отображаемых на индикаторе; - на каждой частоте настройки снимают отсчеты амплитуды сигнала на выходе анализирующего КРП, считая их отсчетами амплитуды спектральных составляющих сигнала гетеродина; - отображают на индикаторе амплитуды спектральных составляющих, располагая их последовательно в порядке убывания или возрастания частоты, - определяют частоту и амплитуду основного отклика сигнала на выходе контролируемого КРП, - определяют амплитуды откликов побочных спектральных составляющих сигнал на выходе контролируемого КРП,
- определяют соотношение амплитуды основного отклика и побочных составляющих,
- сравнивают полученное соотношение с порогом, по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию уровня побочных составляющих,
- сравнивают полученную частоту основного отклика сигнала на выходе контролируемого КРП с известной и по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию точности установки частоты.

Устройство, реализующее способ контроля качества сигнала гетеродина многоканального супергетеродинного радиоприемника (фиг. 1), содержит направляющий ответвитель 1, первых вход которого является входом устройства, к второму входу подключен генератор контрольного сигнала 2, а выход соединен с последовательно соединенными первым 3 и вторым 4 блоками усиления и преобразования (БУП). Выход второго БУП 4 подключен к последовательно соединенным амплитудному детектору (АД) 5 и аналого-цифровому преобразователю (АЦП) 6. Вход и выход блока управления 7 соединены с первым входом и выходом первого блока сопряжения (БС) 8, второй вход и выход которого соединены с первым выходом и входом второго БС 9. Вторые вход и выход второго БС 9 соединены с первым выходом и входом третьего БС и так далее до БС 9.N. Третий и четвертый выходы первого БС 8 соединены, соответственно с входом управления генератора контрольного сигнала 2 и входом управления первого БУП 3. Третий и четвертый выходы второго БС 9 соединены, соответственно, с входом управления второго БУП 4 и выходом АЦП 6.

Выходы вторых БУП 4.2 - 4.N соединены с первым - N-1-ми входам коммутатора 10 соответственно. Выход коммутатора 10 через смеситель 11, к второму входу которого подключен вспомогательный гетеродин 12, подключен к входу направленного ответвителя 1.1.

Направленный ответвитель 1, генератор контрольного сигнала 2, первый БУП 3, второй БУП 4, АД 5, АЦП 6, первый БС 8, второй БС 9 объединены в канальный РП 13. Первый канальный РП 13.1 является анализирующим.

Первый БУП 3 содержит (фиг. 2) последовательно соединенные усилитель высокой частоты (УВЧ) 14, вход которого является входом блока, смеситель 15, к второму входу которого подключен гетеродин 16 и УПЧ 17, выход которого является выходом блока. Управляющие входы гетеродина 16, УПЧ 17 и УВЧ 14 являются входом управления блока.

Второй БУП 4 содержит (фиг. 3,а) последовательно соединенные УВЧ 18, вход которого является входом блока, смеситель 19, к второму входу которого подключен гетеродин 20 и УПЧ 21, выход которого является выходом блока. Управляющие входы гетеродина 20, УПЧ 21 и УВЧ 18 являются входом управления блока.

Второй БУП 4 (фиг. 3б) может также содержать последовательно соединенные усилитель 22, вход которого является входом БУП 4 и блок фильтров (БФ) 23, выход которого является выходом БУП 4. Управляющие входы усилителя 22 и БФ 23 являются управляющим входом БУП 4.

Блок управления 7 (фиг. 4) содержит генератор тактовых импульсов 24, процессор 25, контроллеры 26, 27, 28, формирователь 29, дешифраторы 30, 31, 32, 33, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 34, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 35, индикатор 36, шину данных (ШД), шину управления (ШУ), шину адреса (ША). Блок управления может быть выполнен, например, на основе микропроцессорного комплекта серии 580 [3, с. 64-114].

Блок сопряжения 8, 9 (фиг. 5) содержит первый 37 и второй 38 приемники, входы которых являются соответственно первым и вторым входами БС 8 и 9, первый 39 и второй 40 передатчики, выходы которых являются соответственно, первым и вторым выходами БС 8 и 9. В БС 8, 9 входят также передатчик 41 и преобразователь последовательного кода в параллельный и параллельного в последовательный 42. Третий вход и выход БС 8 и 9 являются вторым входом и выходом преобразователя 42.

Блок 42 может быть выполнен на микросхеме К588ВГ6 [3, с. 236].

Блоки 32-36 предназначены для согласования и могут быть выполнены на микросхеме К585АП6 [3, с. 272].

Предлагаемый способ контроля работает следующим образом. При контроле используется контрольный сигнал с фиксированной частотой с заведомо более низким уровнем флуктуаций, чем уровень флуктуации и побочных составляющих сигнала гетеродина x(t) тракта КРП. Смеситель контролируемого КРП (блоки 15 и 19) работает на линейном участке своей характеристики, поэтому он является линейным перемножителем входного сигнала с сигналом гетеродина.

Спектральная плотность мощности (СПМ) фазовых флуктуаций сигнала на выходе КРП в этом случае будет повторять вид СПМ фазовых флуктуаций сигнала гетеродина [4] . Поэтому, проводя спектральный анализ сигнала на выходе ПЧ контролируемого КРП, можно судить об основных параметрах гетеродина - неточности частоты настройки и уровне побочных составляющих в спектре сигнала гетеродина.

Современные РП выполняются с гетеродинами, выполненными в виде синтезатора частоты [6] . Это позволяет производить перестройку частоты кодом. В диапазоне СВЧ СЧ обычно включают в себя несколько колец ФАПЧ с фиксированными подставками, при этом крупный шаг измерения частоты гетеродина, например, сотни МГц, выполняется с помощью переключения частот подставки [7, 8]. Практика показывает, что одной из основных неисправностей гетеродинов СВЧ-диапазона является отсутствие сихронизации выходного кольца ФАПЧ, при этом частота гетеродина, а следовательно, частота настройки РП смещена относительно своего истинного значения. Предлагаемый способ, в отличие от прототипа, контролирует эту неисправность.

Рассмотрим работу устройства, реализующего предлагаемый способ контроля.

Каналы многоканального РП представляют собой идентичные устройства преобразования частоты с помощью смесителей 15, 19 и гетеродинов 16, 20. Селекция по частоте и усиление выполняются с помощью УПЧ 17, 21 и фильтров 23. Каналы отличаются между собой только адресами блоков и могут управляться независимо. Управление, как во всех современных РП, производится кодом [6].

Первый КРП является анализирующим каналом. В процессе контроля РП УКВ- и СВЧ-диапазона, предназначенных для приема сигналов с полосой единицы-десятки МГц в контролируемом КРП включается самый широкий фильтр, чтобы не ослаблялись побочные составляющие в спектре контрольного сигнала, а в первом КПР включается самый узкополосный фильтр, имеющийся в составе БУП 4 (УПЧ 21 или блок фильтров 23).

Процессор 25 работает по программе, записанной в ПЗУ 34. Коды управления перестройкой канальным РП 13, сигналы запуска АЦП 6 формируются в процессоре 25 и передаются на контроллер 27, где они преобразуются в последовательный код, например, типа "Манчестер", усиливаются и передаются на последовательно соединенные БС 8, 9
БС 8 и 9 обеспечивают дистанционное управление блоками по последовательной магистрали и исключают множество цепей управления, необходимых для управления параллельными шинами. Это особенно эффективно при разнесении в пространстве блоков многоканального радиоприемника.

Код управления состоит из двух кодовых посылок: командного слова (КС) и информационного слова (ИС). Каждый БС 8 и 9 имеет свой адрес, состоящий из 6 разрядов и преобразует последовательный код, поступивший на его первый вход, в параллельный код в блоке 42 (фиг. 5), сравнивает адресную часть кода с собственным адресом, и если они не совпадают, вновь преобразует параллельный код в последовательный и передает его через передатчик 40 на следующий БС. Тот БС 8 или 9, у которого код адреса совпал с адресной частью управляющей посылки, посылает через передатчики 41 и 39 на блок управления 7 ответ о приеме информации. Принципы применения интерфейсного комплекта БИС обычные, как описано, например, в [3, с. 239-243].

В БС 8, 9 код управления из последовательного преобразуется в параллельный код и передается от БС 8 на: генератор контрольного сигнала 2 (включается перед измерениями) и первый БУП 3; от второго БС 9: на второй БУП 4 и АЦП 6. Особенности управления АЦП 6 определяются его типом, например, при использовании АЦП типа К1107ПВ1 они описаны в [5, с. 72].

Блок управления 7 формирует код установки частоты контролируемого канала, равный частоте контрольного сигнала f_к, после этого БУ 7 формирует код установки частоты анализирующего канала, равный нижней (или верхней) частоте f₁ анализируемой полосы частот, который поступает на гетеродин 16.1 и, при его наличии, гетеродин 20.1, тем самым настраивая БФ 23.1 или УПЧ 21.1 на частоту f₁.

Блок управления 7 формирует код установки нижней частоты f₁ анализируемой полосы частот, который поступает на гетеродин 16 и, при его наличии, гетеродин 20, тем самым настраивая БФ 23 или УПЧ 21 на нижнюю частоту диапазона f₁.

Блок управления 7 перестраивает гетеродин первого БУП 3.1 таким образом, чтобы частота настройки анализирующего КРП изменялась в диапазоне частот f_н - f_в, равной полосе пропускания УПЧ 21 или одного из фильтров блока фильтров 23.

На каждой частоте настройки f₁ анализирующий КРП выделяет с помощью фильтра спектральную составляющую сигнала контрольного генератора на частоте f_i. АЦП 6 по сигналу запуска с БУ 7 формирует код амплитуды огибающей X(f_i), который через БС 9 поступает на БУ 7 и заполняется в ОЗУ 35.

После того, как будут сняты отсчеты в полосе измеряемой АЧХ, определяются частота и амплитуда основного отклика контрольного сигнала, амплитуды откликов побочных спектральных составляющих сигнала гетеродина, соотношение амплитуды основного отклика и побочных составляющих.

По результатам сравнения полученных соотношений с порогом, делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию уровня побочных составляющих, а по результатам сравнения полученной частоты основного отклика контрольного сигнала с известной делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию точности установки частоты.

Предлагаемый способ обеспечивает, в отличие от прототипа, контроль основных параметров гетеродина - неточности частоты настройки и уровня побочных составляющих в спектре сигнала гетеродина для многоканальных РП.

В РНИИРС разработан макет устройства, реализующего предлагаемый способ, испытания которого показали достижение поставленной цели.

Источники информации.

1. Скрипник Ю. А. Модуляционные измерения параметров и цепей, М.: Сов. радио, 1975, с. 133.

2. Голубев В.Н. Частотная избирательность радиоприемников АМ сигналов, М.: Связь, 1970, с. 189.

3. Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микроЭВМ в системах автоматического управления. - Л.: Машиностроение, 1987.

4. Малахов А. Н. Флуктуации в автоколебательных системах. - М.: Наука, 1968, 660 с.

5. Быстродействующие интегральные микросхемы ЦАП и АЦП и измерение их параметров. Под ред. Марцинкявичуса. М.: Радио и связь, 1988.

6. Головин О.В. Профессиональные радиоприемные устройства декаметрового диапазона. М.: Радио и связь. 1985.

7. Манассевич В. Синтезаторы частот. - Теория и проектирование, М.: Связь, 1979.

8. Галин А.С. Диапазонно-кварцевая стабилизация СВЧ. М.: Связь, 1976, 56 с.

Формула изобретения

Способ контроля качества сигнала гетеродина многоканального супергетеродинного радиоприемника, при котором подают контрольный сигнал на вход контролируемого канального радиоприемника, настраивают контролируемый канальный радиоприемник на контрольный сигнал, изменяют частоту настройки радиоприемника в обе стороны от частоты контрольного сигнала, определяют частоты побочных каналов приема, отличающийся тем, что один из канальных радиоприемников, а именно первый, используют в качестве анализирующего, сигнал с выхода промежуточной частоты контролируемого канального радиоприемника преобразуют по частоте в рабочую полосу частот многоканального радиоприемника, подают преобразованный сигнал на вход анализирующего первого канального радиоприемника, перестраивают анализирующий канальный радиоприемник в полосе частот преобразованного сигнала, с шагом, равным наименьшему целому числу, превышающему частное от деления полосы преобразованного сигнала на число точек настроек, отображаемых на индикаторе, на каждой частоте настройки снимают отсчеты амплитуды сигнала, считая их отсчетами амплитуд спектральных составляющих гетеродина, отображают на индикаторе амплитуды спектральных составляющих, располагая их последовательно в порядке убывания или возрастания частоты, определяют частоту и амплитуду основного отклика сигнала на выходе контролируемого канального радиоприемника, определяют амплитуды откликов побочных спектральных составляющих сигнала на выходе контролируемого канального радиоприемника, определяют соотношение амплитуд основного отклика и побочных составляющих, сравнивают полученное соотношение с порогом, по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию уровня побочных составляющих, сравнивают полученную частоту основного отклика сигнала на выходе контролируемого канального радиоприемника с известной и по результатам сравнения делают вывод о работоспособности гетеродина по критерию точности установки частоты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5