Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПАНОРАМНЫЙ ПРИЕМНИК
ПАНОРАМНЫЙ ПРИЕМНИК

ПАНОРАМНЫЙ ПРИЕМНИК

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска и обнаружения фазоманипулированных сигналов, визуальной оценки их частоты и пеленгации источника излучения указанных сигналов в двух плоскостях. Устройство содержит антенны 1, 22 - 25, генератор 2 развертки, гетеродины 3, 19, смесители 4, 20, 26, 29, усилители 5, 30 - 33 первой промежуточной частоты, обнаружитель 6, умножитель 7 частоты на восемь, измерители 8, 9 ширины спектра, блок 10 сравнения, пороговый блок 11, ключ 12, линию 13 задержки, перемножители 14, 34 - 37, n полосовых фильтров 15 1 - 15 n, n амплитудных детекторов 16 1 - 16 n, n видеоусилителей 17 1 - 17 n, n электронно-лучевых трубок 18 1 - 18 n, усилитель 21 второй промежуточной частоты, узкополосные фильтры 38 - 41, фазовые детекторы 42 - 45, индикаторы 46 - 49. 2 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2010245
Класс(ы) патента: G01R23/00
Номер заявки: 5054553/21
Дата подачи заявки: 08.07.1992
Дата публикации: 30.03.1994
Заявитель(и): Дикарев Виктор Иванович; Койнаш Борис Васильевич; Медведев Владимир Михайлович; Шилим Иван Тимофеевич; Шкуро Александр Георгиевич
Автор(ы): Дикарев Виктор Иванович; Койнаш Борис Васильевич; Медведев Владимир Михайлович; Шилим Иван Тимофеевич; Шкуро Александр Георгиевич
Патентообладатель(и): Дикарев Виктор Иванович; Койнаш Борис Васильевич; Медведев Владимир Михайлович; Шилим Иван Тимофеевич; Шкуро Александр Георгиевич
Описание изобретения: Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для поиска и обнаружения фазоманипулированных (ФМн) сигналов, визуальной оценки их несущей частоты и пеленгации источника излучения указанных сигналов в двух плоскостях.
Наиболее близким к предлагаемому является панорамный приемник, который обеспечивает поиск и обнаружение ФМн-сигналов, а также визуальную оценку их несущей частоты, но не позволяет осуществлять пеленгацию источника излучения ФМн-сигналов.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей приемника путем точной и однозначной пеленгации источника излучения ФМн-сигналов в двух плоскостях.
Цель достигается тем, что в приемник введены второй гетеродин, второй смеситель, усилитель второй промежуточной частоты, и четыре измерительных канала приема, каждый из которых состоит из последовательно включенных приемной антенны, смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого гетеродина, усилителя первой промежуточной частоты, перемножителя, второй вход которого соединен с выходом усилителя второй промежуточной частоты, узкополосного фильтра, фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и индикатора, причем к выходу ключа последовательно подключены второй смеситель, второй вход которого соединен с выходом второго гетеродина, и усилитель второй промежуточной частоты.
Структурная схема предлагаемого приемника представлена на фиг. 1; взаимное расположение антенн и принцип пеленгации источника излучения ФМн-сигналов в двух плоскостях показаны на фиг. 2.
Панорамный приемник содержит первую антенну 1, генератор 2 развертки, первый гетеродин 3, первый смеситель 4, первый усилитель 5 первой промежуточной частоты, обнаружитель 6, умножитель 7 частоты на восемь, первый 8 и второй 9 измерители ширины спектра, блок 10 сравнения, пороговый блок 11, ключ 12, линию 13 задержки, первый перемножитель 14, полосовые фильтры 151. . . 15n, амплитудные детекторы 161. . . 16n, видеоусилители 171. . . 17n, электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) 181. . . 18n, второй гетеродин 19, второй смеситель 20, усилитель 21 второй промежуточной частоты, вторую 22, третью 23, четвертую 24 и пятую 25 антенны, третий 26, четвертый 27, пятый 28 и шестой 29 смесители, второй 30, третий 31, четвертый 32 и пятый 33 усилители первой промежуточной частоты, второй 34, третий 35, четвертый 36 и пятый 37 перемножители, первый 38, второй 39, третий 40 и четвертый 41 узкополосные фильтры, первый 42, второй 43, третий 44 и четвертый 45 фазовые детекторы, первый 46, второй 47, третий 48 и четвертый 49 индикаторы. К выходу генератора 2 развертки последовательно подключены гетеродин 3, смеситель 4, второй вход которого соединен с выходом антенны 1, усилитель 5 первой промежуточной частоты, умножитель 7 частоты на восемь, измеритель 9 ширины спектра, блок 10 сравнения, второй вход которого через измеритель 8 ширины спектра соединен с выходом усилителя 5 первой промежуточной частоты, пороговый блок 11, ключ 12, второй вход которого соединен с выходом усилителя 5 первой промежуточной частоты, линия 13 задержки, перемножитель 14, второй вход которого соединен с выходом ключа 12, и n каналов обработки, каждый из которых состоит из последовательно включенных полосового фильтра 15i, амплитудного детектора 16i, видеоусилителя 17i и вертикального электрода ЭЛТ 18i, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора 2 развертки. К выходу ключа 12 последовательно подключены смеситель 20, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 19, и усилитель 21 второй промежуточной частоты. Каждый из измерительных каналов приема содержит последовательно включенные антенну 22(23-25), смеситель 26(27-29), второй вход которого соединен с выходом гетеродина 3, усилитель 30(31-33) первой промежуточной частоты, перемножитель 34(35-37), узкополосный фильтр 38(39-41), фазовый детектор 42(43-45), второй вход которого соединен с выходом гетеродина 19 и индикатор 46(47-49).
Пеленгация источника излучения ФМн-сигналов предлагаемым приемником осуществляется фазовым методом, которому свойственно противоречие между требованиями обеспечения точности измерений и однозначности отсчета угла.
Действительно согласно формулам
Δϕ1= 2sinα; =Δϕ2= 2sinβ , где d1 - измерительная база (расстояние между антеннами);
λ - длина волны;
α - угол прихода радиоволн в азимутальной плоскости;
β - угол прихода радиоволн в угломерной плоскости, приемник тем чувствительнее к изменению углов α и β, чем больше относительный размер базы d1/λ. Однако с ростом d1/λ уменьшаются значения угловых координат α и β, при которых разности фаз Δϕ1 и Δϕ2превосходят значение 2 π, т. е. наступает неоднозначность отсчета.
Исключить неоднозначность пеленгации фазовым методом можно путем использования двух измерительных баз в каждой плоскости, между относительными размерами которых устанавливается следующее соотношение:
< < .
При этом меньшая база d1 образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база d2 - точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Причем измерительные базы образуют прямой угол, в вершине которого расположена первая антенна опорного канала приема.
Панорамный приемник работает следующим образом.
Просмотр заданного диапазона частот Df осуществляется с помощью генератора 2 развертки, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 3. Одновременно генератор 2 развертки формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 181. . . 18n, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона Df. Ключ 12 в исходном состоянии всегда закрыт.
Принимаемые ФМн-сигналы
U1(t) = Uc ˙ Cos[2 π fct + ϕк(t) + ϕ1] ;
U2(t) = Uc ˙ Cos[2 π fct + ϕк(t) + ϕ2] ;
U3(t) = Uc ˙ Cos[2 π fct + ϕк(t) + ϕ3] ;
U4(t) = Uc ˙ Cos[2 π fct + ϕк(t) + ϕ4] ;
U5(t) = Uc ˙ Cos[2 π fct + ϕк(t) + ϕ5] , где Uс, fc, Тс, ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ5 - амплитуда, несущая частота, длительность и начальные фазы сигналов;
ϕк(t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом, причем ϕк(t) = const при К τи < t < (K+1)x τи и может изменяться скачком при t = K τи, т. е. на границах между элементарными посылками (К = 0,1,2. . . , N-1);
τи, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлены сигналы длительностью Тсс = N τи), с выходов антенн 1,22-25 поступают на первые входы смесителей 4, 26-29, на вторые входы которых подается напряжение гетеродина 3 линейно изменяющейся частоты
Uг1 (t) = Uг1 ˙ Cos(2 π fг1 t +
+ πγ1t2г1), 0 ≅ t ≅ Тп, где Uг1, fг1, Тп, ϕг1 - амплитуда, начальная фаза, период повторения и начальная фаза напряжения гетеродина 3;
γ1= - скорость изменения частоты гетеродина (скорость изменения первой гармоники частоты гетеродина).
На выходе смесителей 4, 26-29 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителями 5, 30-33 выделяются напряжения первой промежуточной (разностной) частоты
Uпр1(t) = Uпр1 ˙ Сos[2 π fпр1t +
+ ϕк(t) - πγ1t2пр1] ;
Uпр2(t) = Uпр1 ˙ Cos[2 π fпр1t +
+ ϕк(t) - πγ1t2пр2] ;
Uпр3(t) = Uпр1 ˙ Cos[2 π fпр1t +
+ ϕк(t) - πγ1t2пр3] ;
Uпр4(t) = Uпр1 ˙ Cos[2 π fпр1t +
+ ϕк(t) - πγ1t2пр4] ;
Uпр5(t) = Uпр1 ˙ Cos[2 π fпр1t +
+ ϕк(t) - πγ1t2пр5] , где Uпр1 = · К1· Uc · Uг1; 0 ≅ t ≅Tс,
К1 - коэффициент передачи смесителей;
fпр1 = fc - fг1 - первая промежуточная частота;
ϕпр1 = ϕ1 - ϕг1;
ϕпр2 = ϕ2 - ϕг1;
ϕпр3 = ϕ3 - ϕг1;
ϕпр4 = ϕ4 - ϕг1;
ϕпр5 = ϕ5 - ϕг1, которые представляют собой сигналы с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн).
Напряжение UПР1(t) с выхода усилителя 5 первой промежуточной частоты поступает на вход обнаружителя 6, состоящего из умножителя 7 частоты на восемь, измерителей 8 и 9 ширины спектра, блока 10 сравнения, порогового блока 11 и ключа 12.
На выходе умножителя 7 частоты на восемь образуется напряжение
U6(t) = Uпр1 Cos(16 π fпр1 t -
- 8 πγ1t2+8ϕпр1), 0 ≅ t ≅ Tc.
Так как 8 ϕк(t) = { 0,8 π} при приеме сигнала с однократной фазовой манипуляцией [ФМн-2, ϕк(t) = { 0, π} ] , 8 ϕк(t) = { 0,4π , 8π, 12 π} при приеме сигнала с двукратной фазовой манипуляцией [ФМн-4, ϕк(t) = { 0, π/2, π, 3/2π } ] , 8 ϕк(t) = { 0,2 π , 4π , 6 π , 8 π, 10 π, 12 π, 14π} ] при приеме сигнала с трехкратной фазовой манипуляцией [ФМн-8, ϕк(t) = { 0, π/4, π /2, 3/4 π , π , 5/4 π, 3/2 π, 7/4 π} ] , то в указанном колебании манипуляция фазы уже отсутствует.
Ширина спектра Δ f1 восьмой гармоники определяется длительностью Тссигнала (Δf1 = 1/Tc), тогда как ширина спектра Δ fc ФМн-сигнала определяется длительностью τи его элементарных посылок (Δfc = 1/τи), т. е. ширина спектра Δ f1 восьмой гармоники сигнала в N раз меньше ширины спектра Δfc входного сигнала:
Δ fc/Δ f1 = N.
Следовательно, при умножении частоты ФМн-сигнала на восемь его спектр "сворачивается" в N раз. Это и позволяет обнаружить ФМн-сигнал даже тогда, когда его мощность на входе приемника меньше мощности шумов.
Ширина спектра Δ fc входного ФМн-сигнала измеряется с помощью измерителя 8, а ширина спектра Δ f1 восьмой гармоники сигнала измеряется с помощью измерителя 9. Напряжения U4 и U1, пропорциональные Δfc и Δ f1 соответственно, с выходов измерителей 8 и 9 ширины спектра поступают на два входа блока 10 сравнения. Так как U >> >>U1, то на выходе блока 10 сравнения образуется положительное напряжение, которое превышает пороговый уровень Uпор в пороговом блоке 11. Пороговый уровень Uпорвыбирается таким, чтобы его не превышали случайные помехи. При превышении порогового уровня Uпор в пороговом блоке 11 формируется постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 12, открывая его. При этом напряжение Uпр1(t) с выхода усилителя 5 первой промежуточной частоты через открытый ключ 12 одновременно поступает на первый вход перемножителя 14, на вход линии 13 задержки, на выходе которой образуется напряжение
Uпр6(t) = Uпр1(t - τз) = Uпр1 ˙ Cos[2 πfпр1 x
x(t - τз) + ϕк(t - τз) -πγ1 ( t -τз )2 + ϕпр1] ,
0 ≅ t ≅ Tc, где τз - время задержки линии 13 задержки.
На выходе перемножителя 14 образуется напряжение
Uδ1(t)= Uδ˙cos(2πfδ1t +ϕк1(t)+ ϕδ1) ,
0 ≅ t ≅ Tс, где Uб= K2·U;
К2 - коэффициент передачи перемножителя 14;
fδ1= γ1τз - частота биений;
(t) = ϕк(t-τз)-ϕк(t); = 2πf+πγ1τ2з.
Частота напряжения биений Uδ1(t) равняется fδ1= γ1˙τз= const. Следовательно, при фиксированном времени задержки τз на выходе перемножителя 14 образуется многочастотный сигнал биений, частота fδ1которого зависит от скорости изменения частоты γi (i = 1,2, . . . , n) гетеродина 3. Скорость изменения частоты преобразованного сигнала, поступающего на вход автокоррелятора, зависит от номера гармоники частоты гетеродина 3, взаимодействующей с несущей частотой принимаемого ФМн-сигнала.
Частота настройки полосового фильтра 151 выбирается равной
fн1 = fδ1= γ1˙τз, частота настройки полосового фильтра 152 выбирается равной
fн2 = fδ2= γ2˙τз, а частота настройки полосового фильтра 15n выбирается равной
fнn = fδn= γn˙τз, где γn= nγ1 - скорость изменения n-й гармоники частоты гетеродина 3.
Напряжение Uδi(t) с выхода полосового фильтра 15i поступает на вход амплитудного детектора 16i, где оно детектируется и после усиления в видеоусилителе 17i поступает на вертикальный электрод ЭЛТ 18i, на экране которой образуется импульс (частотная метка) (i = 1,2, . . . , n). Положение частотной метки по горизонтальной развертке ЭЛТ 18i однозначно определяет несущую частоту fc принимаемого ФМн-сигнала.
Следовательно, номер гармоники частоты гетеродина 3, с которой взаимодействует несущая частота принимаемого ФМн-сигнала, определяется номером полосового фильтра того канала, на экране ЭЛТ которого наблюдается частотная метка.
Напряжение Uпр1(t) с выхода усилителя 5 первой промежуточной частоты через открытый ключ 12 одновременно поступает на первый вход смесителя 20, на второй вход которого с выхода гетеродина 19 подается напряжение
Uг2(t)= Uг2˙cos(2πfг2t+ϕг2), где Uг2, fг2, ϕг2 - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина 19.
На выходе смесителя 20 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 21 выделяется напряжение второй промежуточной (разностной) частоты
Uпр7(t) = Uпр2 ˙ Cos[2 πfпр2 t+
+ ϕк(t) - πγ1t2пр6] , 0 ≅ t ≅ Tc, где Uпр7 = · K1 · Uпр1·Uг2;
fпр2= fпр1-fг2 - вторая промежуточная частота; ϕпр6= ϕпр1г2 .
Напряжения Uпр2(t), Uпр3(t), Uпр4(t) и Uпр5(t) с выходов усилителей 30. . . 33 первой промежуточной частоты поступают на первые входы перемножителей 34. . . 37, на вторые входы которых подается напряжение Uпр7(t) с выхода усилителя 21 второй промежуточной частоты. На выходах перемножителей 34. . . 37 образуются гармонические напряжения
U7(t) = U2 ˙ cos(2 πfг2t+ϕг2+Δϕ1);
U8(t) = U2 ˙ cos(2 πfг2t+ϕг2+Δϕ2 );
U9(t) = U2 ˙ cos(2 πfг2t+ϕг2+Δϕ3);
U10(t) = U2 ˙ cos(2 πfг2t+ϕг2+Δϕ4). где U2 = · K2 · Uпр1· Uпр2; 0 ≅ t ≅ Tc,
- фазовые сдвиги, определяющие направление на источник излучения в азимутальной плоскости;
- фазовые сдвиги, определяющие направление на источник излучения в угломестной плоскости, в которых фазовая манипуляция и линейная частотная модуляция уже отсутствуют. Гармонические напряжения U7(t), U8(t), U9(t) и U10(t) выделяются узкополосными фильтрами 38, 39, 40 и 41 и поступают на первые входы фазовых детекторов 42, 43, 44 и 45, на вторые входы которых подается напряжение Uг2(t) с выхода гетеродина 19. На выходах фазовых детекторов 42-45 образуются постоянные напряжения
Uн1 = Uн ˙ Cos Δϕ1;
Uн2 = Uн ˙ Cos Δϕ2;
Uн3 = Uн ˙ Cos Δϕ3;
Uн4 = Uн ˙ Cos Δϕ4, где Uн = · К3 · U2 ·Uг2;
К3 - коэффициент передачи фазовых детекторов;
Δϕ1 = 2 sin α;
Δϕ2 = 2 sinβ;
Δϕ3 = 2 sin α;
Δϕ4 = 2 sin β;
d1, d2, α - измерительные базы и угол прихода радиоволн в азимутальной плоскости;
d1, d2, β - измерительные базы и угол прихода радиоволн в угломестной плоскости.
В каждой плоскости между относительными размерами измерительных баз устанавливается следующее соотношение:
< < .
При этом меньшая база d1 образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база d2 - точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Измерительные базы образуют прямой угол, в вершине которого установлена антенна 1 опорного канала приема, состоящего из последовательно включенных антенны 1, смесителя 4, усилителя 5 первой промежуточной частоты, обнаружителя 6, смесителя 20, второй вход которого соединен с выходом гетеродина 19, и усилителя 21 второй промежуточной частоты. Напряжения Uн1, Uн2, Uн3 и Uн4 фиксируются индикаторами 46. . . 49.
Таким образом, предлагаемый приемник по сравнению с прототипом обеспечивает точную и однозначную пеленгацию источника излучения ФМн-сигналов в двух плоскостях. Это достигается использованием в каждой плоскости двух измерительных баз, между относительными размерами которых устанавливается следующее соотношение:
< < .
При этом меньшая база d1 образует грубую, но однозначную шкалу отсчета, а большая база d2 - точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Все измерительные базы образуют прямой угол, в вершине которого устанавливается антенна 1 опорного канала приема, общего для обеих плоскостей, что позволяет сократить число антенн (вместо восьми используется пять) и повысить чувствительность приемника. Это объясняется тем, что за счет перемножения напряжений Uпр2(t), Uпр3(t), Uпр4(t) и Uпр5(t) первой промежуточной частоты измерительных каналов с напряжением Uпр7(t) второй про- межуточной частоты опорного канала осуществляется свертка спектра принимаемых ФМн-сигналов в N раз, что позволяет выделить гармонические колебания U7(t), U8(t), U9(t) и U10(t) с помощью узкополосных фильтров 38. . . 41, отфильтровав при этом значительную часть шумов и помех, т. е. повысить чувствительность приемника при пеленгации источника излучения сложных ФМн-сигналов. Причем пеленгация источника излучения сложных ФМн-сигналов осуществляется на фиксированной стабильной частоте fг2 второго гетеродина 19, что исключает влияние нестабильности несущей частоты fспринимаемых ФМн-сигналов на результаты пеленгации. Следует также отметить, что предлагаемый приемник инвариантен к виду модуляции принимаемых сложных сигналов. Тем самым функциональные возможности панорамного приемника расширены.
Формула изобретения: ПАНОРАМНЫЙ ПРИЕМНИК , содеpжащий последовательно включенные пеpвую пpиемную антенну, пеpвый смеситель, втоpой вход котоpого чеpез пеpвый гетеpодин соединен с пеpвым выходом генеpатоpа pазвеpтки, пеpвый усилитель пеpвой пpомежуточной частоты, умножитель частоты на восемь, втоpой измеpитель шиpины спектpа, блок сpавнения, втоpой вход котоpого чеpез пеpвый измеpитель шиpины спектpа соединен с выходом пеpвого усилителя пеpвой пpомежуточной частоты, поpоговый блок, ключ, втоpой вход котоpого соединен с выходом пеpвого усилителя пеpвой пpомежуточной частоты, линию задеpжки, пеpвый пеpемножитель, втоpой вход котоpого соединен с выходом ключа и каналов обpаботки сигнала, каждый из котоpых состоит из последовательно включенных полосового фильтpа, амплитудного детектоpа, видеоусилителя и веpтикального электpода электpонно-лучевой тpубки, гоpизонтальный электpод котоpой соединен с втоpым выходом генеpатоpа pазвеpтки, отличающийся тем, что в него введены втоpой гетеpодин, втоpой смеситель, усилитель втоpой пpомежуточной частоты и четыpе измеpительных канала, каждый из котоpых состоит из последовательно включенных пpиемной антенны, смесителя, втоpой вход котоpого соединен с выходом пеpвого гетеpодина, усилителя пеpвой пpомежуточной частоты, пеpемножителя, втоpой вход котоpого соединен с выходом усилителя втоpой пpомежуточной частоты, узкополосного фильтpа, фазового детектоpа, втоpой вход котоpого соединен с выходом втоpого гетеpодина и индикатоpа, пpичем к выходу ключа последовательно подключены втоpой смеситель, втоpой вход котоpого соединен с выходом втоpого гетеpодина, и усилитель втоpой пpомежуточной частоты.