Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО
ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к индикаторным и регистрирующим приборам и может использоваться для индикации быстро меняющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации параметров широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Цель изобретения - повышение точности индикации с возможностью точной пеленгации источника излучения сигналов с ЛЧМ. Индикаторное устройство содержит 2 антенны (1,8), 2 широкополосных усилителя (2,9), 1 частотный детектор (3), 3 дифференцирующие цепи (4,18,5), 2 генератора (6,19) развертки, 2 электронно-лучевые трубки (7,20), 1 фазовращатель (10) на 90, 2 фазовых детектора (11,16), 1 индикатор (12), 1 генератор (13) прямоугольных импульсов, 1 линию (14) задержки, 1 модулятор (15), 1 ключ (17). 1-2-3-4-5-6-7, 4-7, 2-10-11-12, 10-16, 8-9-15-16-17-20, 9-11, 13-14-15, 13-18-19-20. 6 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

   С помощью Яндекс:  

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: 2012847
Класс(ы) патента: G01D7/10
Номер заявки: 4948431/10
Дата подачи заявки: 24.06.1991
Дата публикации: 15.05.1994
Заявитель(и): Военный инженерный Краснознаменный институт им.А.Ф.Можайского
Автор(ы): Дикарев В.И.; Панченко Р.Б.; Федоров В.В.
Патентообладатель(и): Военная инженерно-космическая Краснознаменная академия им.А.Ф.Можайского
Описание изобретения: Изобретение относится к индикаторным и регистрирующим приборам и может использоваться для индикации быстро изменяющихся процессов, в частности для визуального анализа и регистрации пара- метров широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ).
Наиболее близким к предлагаемому является индикаторное устройство, которое обеспечивает визуальный анализ параметров широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией, но имеет сравнительно низкую точность индикации и не позволяет осуществлять пеленгацию источ- ника их излучения .
Целью изобретения является повышение точности индикации с возможностью точной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией.
Достигается это тем, что в устройство введены последовательно соединенные вторая антенна, второй широкополосный усилитель, модулятор, первый фазовый детектор, ключ и вертикально-отклоняющие пластины второй ЭЛТ, последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к другому входу ключа, третья дифференцирующая цепь, второй генератор развертки и горизонтально-отклоняющие пластины второй ЭЛТ, элемент задержки, включенный между выходом генератора прямоугольных импульсов и другим входом модулятора, последовательно соединенные фазовращатель на 90о, вход которого подключен к выходу первого широкополосного усилителя, а выход - к другому входу первого фазового детектора, второй фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу широкополосного усилителя, и индикатор.
На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вид возможных осциллограмм; на фиг. 3 - принцип пеленгации источника излучения ЛЧМ сигналов фазовым методом в одной плоскости; на фиг. 4, 5 и 6 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства.
Индикаторное устройство содержит первую антенну 1, первый широкополосный усилитель 2, частотный детектор 3, первую дифференцирующую цепь 4, вторую дифференцирующую цепь 5, первый генератор 6 развертки, первую электронно-лучевую трубку (ЭЛТ), вторую антенну 8, второй широкополосный усилитель 9, фазовращатель 10 на 90о, первый фазовый детектор 11, индикатор 12, генератор 13 прямоугольных импульсов, линию 14 задержки, модулятор 15, второй фазовый детектор 16, ключ 17, третью дифференцирующую цепь 18, второй генератор 19 развертки и вторую ЭЛТ 20. Причем к выходу первой антенны 1 последовательно подключены широкополосный усилитель 2, частотный детектор 3, дифференцирующая цепь 4, дифференцирующая цепь 5, генератор 6 развертки и горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 7, вертикально-отклоняющие пластины которой соединены с выходом дифференцирующей цепи 4. К выходу антенны 8 последовательно подключены широкополосный усилитель 9, фазовый детектор 11, второй вход которого через фазовращатель 10 на 90о соединен с выходом широкополосного усилителя 2, и индикатор 12. К выходу генератора 13 прямоугольных импульсов последовательно подключены линия 14 задержки, модулятор 15, второй вход которого соединен с выходом широкополосного усилителя 9, фазовый детектор 16, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя 10 на 90о, ключ 17, второй вход которого соединен с выходом генератора 13 прямоугольных импульсов, и вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ 20, горизонтально отклоняющие пластины которой через последовательно включенные дифференцирующую цепь 18 и генератор 19 развертки соединены с выходом генератора 13 прямоугольных импульсов.
Пеленгация источника излучения широкополосных ЛЧМ сигналов осуществляется фазовым методом, которому свойственно противоречие между требованиями точности измерений и однозначности отсчета угла.
Действительно, согласно формуле
Δϕ= 2sinα , где d - расстояние между антеннами (измерительная база);
λ- длина волны;
α- угол прихода радиоволн; устройство тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы d/λ. Однако с ростом d/λ уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаз превосходит значение 2π , т. е. наступает неоднозначность отсчета.
Способ устранения неоднозначности пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигналов, реализуемый в предлагаемом устройстве, основан на использовании фазовой манипуляции одного из ЛЧМ-сигналов и дополнительной амплитудной манипуляцией выходного напряжения второго фазового детектора. В результате этого образуется импульсное напряжение, по характеру которого визуально можно определить квадрант, в котором находится измеряемая разность фаз между двумя принимаемыми ЛЧМ-сигналами.
Индикаторное устройство работает следующим образом.
Принимаемый ЛЧМ-сигнал
U1(t)= Vc˙cos(2 π fc t+π γ t21), 0≅t≅τи ,
U2(t)= Vc˙cos(2 π fc t+π γ t22), где Vc, fc, ϕ1, ϕ2, τи- амплитуда, начальная частота, начальные фазы и длительность сигналов; с выходов антенн 1 и 8 поступают на входы широкополосных усилителей 2 и 9. Напряжение U1(t) (фиг. 4а) с выхода широкополосного усилителя 2 поступает на входы частотного детектора 3 и фазовращателя 10 на 90о. На выходе частотного детектора 3 образуется видеоимпульс V3 (фиг. 4б), форма которого соответствует закону линейной частотной модуляции. Указанный видеоимпульс с выхода частотного детектора 3 поступает на вход дифференцирующей цепи 4, выходной импульс V4 (фин. 4б) которой подается на вертикальный электрод ЭЛТ 7 на вход дифференцирующей цепи 5. На выходе последней образуются короткие разнополярные импульсы (фиг. 4г). При этом положительным коротким импульсом запуска- ется, а отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 6 развертки. Сформированное пилообразное напряжение V6 (фиг. 4д) используется в качестве напряжения развертки и поступает на горизонтально-отклоняющие пластины ЭЛТ 7. На экране ЭЛТ 7 образуется импульс (фиг. 4в), длительность которого пропорциональна длительности τипринимаемого ЛЧМ-сигнала, амплитуда пропорциональна скорости изменения частоты γвнутри импульса, а площадь осциллограмм пропорциональна девиации частоты Δ fд(Δ fд= γ˙τи)принимаемого ЛЧМ-сигнала (фиг. 2а).
Для визуальной оценки основных параметров принимаемого ЛЧМ-сигнала на экран ЭЛТ 7 наносится координатная частотно-временная сетка.
Напряжение U1(t) с выхода широкополосного усилителя 2 поступает на вход фазовращателя 10 на 90о, на выходе которого образуется напряжение U3(t)= Vc˙cos(2 π fc t+π γ t21+90о)= = Vc˙cos(2 π fc t+π γ t21), 0≅t≅τи . Это напряжение поступает на первый вход фазового детектора 11, на второй вход которого подается напряжение U2(t) с выхода широкополосного усилителя 9. На выходе фазового детектора 11 образуется низкочастотное напряжение
Uн(α) = Vн ˙sin Δ ϕ , где Vн = 1/2K1 ˙Vc2;
К1 - коэффициент передачи фазового детектора;
Δϕ= ϕ12= 2sinα- разность фаз, определяющая направление на источник излучения ЛЧМ-сигналов; которое регистрируется индикатором 12.
Прямоугольные импульсы (фиг. 5а) длительность τо и периодом следования То с выхода генератора 13 поступают на вход линии 14 задержки, на выходе которой образуются прямоугольные импульсы (фиг. 5б) ((τз= )). Эти импульсы поступают на первый вход модулятора 15, на второй вход которого подается напряжение U2(t) с выхода широкополосного усилителя 9. Модулятор 15 работает таким образом, что при поступлении модулирующего импульса дискретно изменяется на некоторое значение (3-5о) относительный фазовый сдвиг напряжения U2(t). В результате этого по тому же закону изменяется разность фаз между напряжениями U2(t) и U3(t), поступающими на два входа фазового детектора 16. Это приводит к тому, что начиная с некоторого момента времени t1, соответствующего времени задержки τзлинии 14 задержки ( (t1= τз= )), происходит дискретное изменение амплитуды выходного напряжения фазового детектора 16 (фиг. 5в).
Следовательно, в результате относительной фазовой манипуляции постоянное напряжение на выходе фазового детектора 16 оказывается промодулированным по амплитуде. Ключ 17 предназначен для импульсной манипуляции выходного напряжения фазового детектора 16. В исходном состоянии ключ 17 закрыт и открывается импульсами с выхода генератора 13. Это позволяет преобразовать выходное напряжение фазового детектора 16 в импульсное напряжение (фиг. 5г), по характеру которого можно определить квадрант, в котором находится измеряемая разность фаз Δ ϕ.
С этой целью импульсы (фиг. 5а) с выхода генератора 13 поступают на вход дифференцирующей цепи 18, которой они преобразуются в последовательность коротких импульсов разной полярности. Причем каждым положительным коротким импульсом запускается, а каждым отрицательным коротким импульсом закрывается генератор 19 развертки, на выходе которого образуются импульсы пилообразной формы (фиг. 5е). Эти импульсы используются для формирования горизонтальной развертки ЭЛТ 20, на вертикальный электрод которой с выхода ключа 17 поступает импульсное напряжение (фиг. 5г). На экране ЭЛТ 20 образуется изображение (фиг. 6б), по характеру которого визуально можно определить квадрант, в котором находится измеряемая разность фаз Δ ϕ между принимаемыми сигналами.
Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение точности и устранение неоднозначности отсчета угловой координаты источника излучения широкополосных ЛЧМ-сигналов. Причем повышение точности пеленгации источника излучения ЛЧМ-сигналов достигается увеличением измерительной базы d. Возникающая при этом неоднозначность отсчета угловой координаты устраняется путем относительной фазовой манипуляции одного из ЛЧМ-сигналов и дополнительной амплитудной манипуляции выходного напряжения фазового детектора 16. В результате этого обpазуется импульсное напpяжение, по хаpактеpу котоpого визуально опpеделяется квадpант, в котоpом находится измеpяемая pазность фаз между двумя пpинимаемыми ЛЧМ-сигналами. Тем самым функциональные возможности устpойства pасшиpены.
Формула изобретения: ИНДИКАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные первую антенну, первый широкополосный усилитель, частотный детектор, первую дифференцирующую цепь, выход которой подключен к вертикально-отклоняющим пластинам первой электронно-лучевой трубки, вторую дифференцирующую цепь, первый генератор развертки и горизонтально-отклоняющие пластины первой электронно-лучевой трубки, отличающееся тем, что, с целью повышения точности индикации с возможностью точной пеленгации источника излучения сигналов с линейной частотной модуляцией, в него введены последовательно соединенные вторая антенна, второй широкополосный усилитель, модулятор, первый фазовый детектор, ключ и вертикально-отклоняющие пластины второй электронно-лучевой трубки, последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, выход которого подключен к другому входу ключа, третья диференцирующая цепь, второй генератор развертки и горизонтально-отклоняющие пластины второй электронно-лучевой трубки, элемент задержки, включенный между выходом генератора прямоугольных импульсов и другим входом модулятора, последовательно соединенные фазовращатель на 90o, вход которого подключен к выходу первого широкополосного усилителя, а выход - к другому входу первого фазового детектора, второй фазовый детектор, другой вход которого подключен к выходу второго широкополосного усилителя, и индикатор.