DE2051864C2 - Phase modulation analyzer for a radar receiver - Google Patents
Phase modulation analyzer for a radar receiverInfo
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- G01R29/06—Measuring depth of modulation
Description
Die Erfindung betrifft einen Phasenmodulationsanalysator für einen Radarempfänger zur Analyse der Art der modulierenden Funktion eines phasenmoduüerten Eingangssignals.The invention relates to a phase modulation analyzer for a radar receiver for analyzing the type of modulating function of a phase-modulated input signal.
Aus der US-PS 27 67 373 sowie der AT-PS 2 64 655 sind Meßeinrichtungen zur Messung der Gruppenlaufzeit oder LaufzsfVerzerrungen eines Übertragungssystems bekannt Sie eignen sich zur Untersuchung der Übertragungseigenschaften von unbekannten Schaitungsanordnungen, durch die zu diesem Zweck ein Prüfsignal von veränderlicher Frequenz hindurchgeschickt wird. Untersucht wird die Änderung der Phase als Funktion der Frequenz gegenüber der bekannten Phase des dem Eingang zugeführten Prüfsignals bei einer linearen Frequenzänderung. Das Prüfsignal wird von einem Generator erzeugt dessen Frequenz sich linear zu beiden Seiten einer mittleren Frequenz ändert.From US-PS 27 67 373 and AT-PS 2 64 655 are measuring devices for measuring the group delay or LaufzsfDerzerrungen a transmission system known They are suitable for the investigation of the transmission properties of unknown circuit arrangements through which a test signal from variable frequency is sent through. The change in phase as a function of Frequency compared to the known phase of the test signal fed to the input with a linear frequency change. The test signal is generated by a generator whose frequency varies linearly on both sides a medium frequency changes.
Aus der NL-PS 67 14 961 ist fine Phasenmeßschaitung bekannt, bei der ein v\ analysierendes Signal einerseits unverzögert und andererseits mit einer Verzögerung zugeführt wird, die einer Phasenverschiebung um πΙ2 entspricht Diese Phasenverschiebung wird durch eine Verzögerungsschaltung erreicht. Die so ausgebildete Phasenmeßschaitung wird als FM-Demodulationsanordnung verwendetFrom the NL-PS 67 14 961 fine Phasenmeßschaitung in which a v \ analyzed signal is the one hand fed undelayed and on the other hand with a delay corresponding to a phase shift of πΙ2 This phase shift is achieved through a delay circuit is known. The phase measuring circuit formed in this way is used as an FM demodulation arrangement
Schließlich ist aus der FR-PS 15 29 822 eine Phasenmeßschaitung zur Messung der Phasendifferenz zwischen zwei Signale., bekannt, deren Trägerfrequenz bekannt ist Sie enthält zwei Phasendetektoren, an deren ersten Eingang jeweils das ers'e der boxten Signale angelegt ist, während an den zweiten Eingang des ersten Phasendetektors das zweite Signal und an den zweiten Eingang des zweiten Phasendetektors das um πΙ2 phasenverschobene zweite Signal angelegt ist. «n die Ausgänge der beiden Phasendetektoren ist eine Logikschaltung angeschlossen, welche die an sie abgegebenen Ausgangssignale zu einem der Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen proportionalen Ausgangsspannung kombiniert Zwischen den zwei Signalen kann ein Zusammenhang bestehen, nämlich der zwischen einem Sendesignal und einem Echosignal bei Radaranwendungen.Finally, from FR-PS 15 29 822 a phase measuring circuit for measuring the phase difference between two signals. Known, whose carrier frequency is known The second input of the first phase detector is the second signal and the second input of the second phase detector is applied to the second signal phase-shifted by πΙ2. A logic circuit is connected to the outputs of the two phase detectors, which combines the output signals sent to them into an output voltage proportional to the phase difference between the two signals.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Phasenmodulationsanalysator zu schaffen, der die Messung der Phasendifferenz zwischen zwei um einen vorbestimmten Zeitabstand auseinanderlegenden Werten eines Signais ermöglicht, um aus der so gemessenen Phasendifferenz die Art der Modulation des Signsls zu ermitteln.The invention is based on the object of creating a phase modulation analyzer which makes the measurement the phase difference between two values separated by a predetermined time interval Signals enables the type of modulation of the signal to be determined from the phase difference measured in this way.
Diese Aufgabe wird bei dem Phasenmodulationsanalysator der eingangs angegebenen Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.In the case of the phase modulation analyzer of the type specified at the beginning, this task is carried out by the characterizing Features of the claim solved.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. In
der Zeichnung zeigt
F i g. i ein stark vereinfachtes Blockschaltbild eines Phasenmodulationsanalysators:Embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the drawing. In the drawing shows
F i g. i a greatly simplified block diagram of a phase modulation analyzer:
F i g. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Phasenmodulationsanalysators; und
F i g. 3,4,5 und 6 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise.F i g. 2 is a block diagram of a preferred embodiment of the phase modulation analyzer; and
F i g. 3, 4, 5 and 6 diagrams to explain the mode of operation.
Es wird angenommen, daß (was stets erreicht werden kann) die Trägerfrequenz F des zu analysierenden
Signals S. das der Klemme 1 der Modulationsanalyseanordnung zugeführt wird, bekannt ist.
so Im Zeitpunktt kann der Wert S(t)des Signals folgendermaßen geschrieben werden:It is believed that (which can always be reached), the carrier frequency F of the signal to be analyzed S. The terminal 1 of the Modulationsanalyseano dnung r is supplied, is known.
so At time t , the value S (t) of the signal can be written as follows:
S(t) = 4CfJros [2,t Ft + Φ(ι)] S (t) = 4CfJros [2, t Ft + Φ (ι)]
Darin sind A(t)der Wert der Hüllkurve des Signals im Zeitpunkt fund Φ(ήάζτ Wert der Phase des Signals im Zeitpunkt t als Funktion der Zeit, welcher der linearen Phasenänderung 2,τ Ff der Trägerfrequenz überlagert ist. <P(t) kann beispielsweise diskrete Werte annehmen (»phasendecodierte Sendung«), oder im Fall eines linear frequenzmodulierten Signals Sd\e Form Kt2/2 haben. A (t) is the value of the envelope curve of the signal at time fund Φ (ήάζτ value of the phase of the signal at time t as a function of time, which is superimposed on the linear phase change 2, τ Ff of the carrier frequency. <P (t) can for example accept discrete values ("phase-decoded transmission"), or in the case of a linear frequency-modulated signal Sd \ e have the form Kt 2/2 .
Das der Klemme 1 zugeführte Signal wird in der Anordnung 2 um eine Dauer r verzögert. Im gleichen
Zeitpunkt ι erhält man also am Ausgang der Anordnung 2 ein Signaides Wertes S(I — r) von folgender Form
60The signal fed to terminal 1 is delayed in arrangement 2 by a duration r. At the same point in time ι a Signaides value S (I-r) of the following form is thus obtained at the output of the arrangement 2
60
S(t-r) = A(l-r)cos[2jrF(t~r)+ Φ(ΐ-ν)]S (t-r) = A (l-r) cos [2jrF (t ~ r) + Φ (ΐ-ν)]
darin sind A(t—rjder Wert der Hüllkurve des Signals Sim Zeitpunkt t— τ und Φ(ί—τ)ά&τ Wert der Phasenmodulation des Signals im Zeitpunkt t—r. where A (t-rj is the value of the envelope curve of the signal Sim time t-τ and Φ (ί-τ) ά & τ is the value of the phase modulation of the signal at time t-r.
Die Anordnung 3 mißt die Phasendifferenz Θ zwischen S(t) und S(t-r), Man erhält also an der Klemme 4 ein Signal, das dem Wert Θ proportional ist, wobei gilt:The arrangement 3 measures the phase difference Θ between S (t) and S (tr), so a signal is obtained at terminal 4 that is proportional to the value Θ, where:
Θ = 2/rF(+<P(t)-[2jrF(t- v) + Φ(ΐ- τ)] = InFr+ Φ(ί)- Φ(ί-τ) Θ = 2 / rF (+ <P (t) - [2jrF (t- v) + Φ (ΐ- τ)] = InFr + Φ (ί) - Φ (ί-τ)
alsoso
ΑφΑφ
Θ =■■ 2πΡτ-+ r&(t—e)mhO < ε< zrund Φί = -gp Θ = ■■ 2πΡτ- + r & (t — e) mhO <ε < zround Φί = -gp
Dies setzt voraus, daß τ ausreichend klein gegen die Dauer des Signals S und gegen den Kehrwert der
Bandbreite seines Spektrums gewählt ist.
Die Augenblicksfrequenz Fj des Signals 5 beträgtThis assumes that τ is chosen to be sufficiently small compared to the duration of the signal S and the reciprocal of the bandwidth of its spectrum.
The instantaneous frequency Fj of the signal 5 is
F+Knit: F1-^(P(I)F + Knit: F 1 - ^ (P (I)
Man kann hierfür näherungsweise setzen:For this one can approximately set:
Die Augenblicksfrequenz F ist also proportional 0mit der Beziehung θ = 2.TrF,The instantaneous frequency F is proportional to 0 with the relation θ = 2.TrF,
Der Ausdruck r&(t—ε)\%\ also eine Zeit'unktion, die das Frequenzmodulationsgesetz des Signals 5darstellt Diese Funktion kann entweder mit Hilfe eioes Oszillographs untersucht oder nach Codierung, beispielsweise digital in binärer Darstellung, für eine spätere Verwendung gespeichert werden.The expression r & (t-ε) \% \ is a time function that represents the frequency modulation law of the signal. This function can either be examined with the aid of an oscilloscope or, after coding, for example digitally in binary representation, saved for later use.
Das in F i g. 1 gezeigte Schema ist ein Prinzipschema. Damit eine lineare Funktion der Phasendifferenz der beiden Signale erhalten wird, müssen in der Praxis zuvor der Sinus und der Cosinus von θ bestimmt werden.The in Fig. The scheme shown in FIG. 1 is a principle scheme. In order to obtain a linear function of the phase difference between the two signals, the sine and cosine of θ must be determined beforehand in practice.
ρ Fig.2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Schemas von Fig. 1, bei dem das in der französischenρ Fig.2 shows a preferred embodiment of the scheme of Fig. 1, in which the French
Patentschrift 15 29 822 beschriebene Prinzip der Phasenmessung angewendet wird.Patent 15 29 822 described principle of phase measurement is used.
Damit der Cosinus und der Sinus gleichzeitig erhalten werden, ist es notwendig, einem der beiden Signale S(t) und S(t— r) eine Phasenverschiebung um πΙ2 zu erteilen. Da es in den meisten Fällen, insbesondere im Fall von Radarsignalen erwünscht ist, die Frequenz des Signals S herabzusetzen, ist es gemäß der Darstellung von F i g. 2 am einfachsten, diese Phasenverschiebung um πΙ2 der zur Frequenzumsetzung verwendeten Überlagerungsschwingung zu erteilen, die vom Oszillator 51 mit der Frequenz Fr geliefert wird, für die gilt F—Fr = F, wenn /die Arbeitsfrequenz der Meßschaltungen, beispielsweise die Zwischenfrequenz der Radarempfänger ist.So that the cosine and the sine are obtained at the same time, it is necessary to give one of the two signals S (t) and S (t-r) a phase shift of πΙ2 . Since it is desirable in most cases, in particular in the case of radar signals, to reduce the frequency of the signal S, it is as shown in FIG. 2 the easiest way to give this phase shift by πΙ2 of the superimposition oscillation used for frequency conversion, which is supplied by the oscillator 51 with the frequency F r , for which F-F r = F, if / the working frequency of the measuring circuits, for example the intermediate frequency of the radar receiver is.
Die Klemme 1 ist daher mit zwei Mischstufen 53 und 54 verbunden, die die Schwingung des Oszillators 51 • I empfangen, und zwar die Mischstufe 54 direkt und die Mischstufe 53 nach einer Phasenverschiebung um -τ/2 inTerminal 1 is therefore connected to two mixer stages 53 and 54, which control the oscillation of oscillator 51 • I received, namely the mixer 54 directly and the mixer 53 after a phase shift of -τ / 2 in
dem Phasenschieber 52. Den Mischstufen 53 und 54 ist jeweils ein Bandfilter 55 bzw. 56 nachgeschaltet. Im Zeitpunkt t erhält man also am Ausgang der Filter 55 bzw. 56 die folgenden Signale:the phase shifter 52. The mixer stages 53 and 54 are each followed by a band filter 55 and 56, respectively. At time t , the following signals are obtained at the output of filters 55 and 56:
S, = A(t)sm[ZΎFt+Φ(t)+Φo]S, = A (t) sm [ZΎFt + Φ (t) + Φo]
S2 = A(t)cos[2srft+ Φ(ί)+Φη] S 2 = A (t) cos [2srft + Φ (ί) + Φ η ]
Darin ist Φα eine Konstante, die von der Anfangsphase des Oszillators 51 stammt.Therein Φα is a constant that comes from the initial phase of the oscillator 51.
Den Filtern sind Begrenzerverstärker 57 bzw. 58 nachgeschaltet, oder ganz allgemein Anordnungen, weiche die Signale in positive oder negative Rechtecksignale des gleichen konstanten Pegels umformen. Die Anordnungen zur Bestimmung von cos θ bzw. sin θ sind Phasendetektoren 31 und 32, die jeweils aus einer Muitiplizier-The filters are followed by limiter amplifiers 57 and 58, or in general arrangements which convert the signals into positive or negative square-wave signals of the same constant level. The arrangements for determining cos θ and sin θ are phase detectors 31 and 32, which each consist of a multiplier
p schaltung 311 bzw. 321 und einem nachgeschalte'en Tiefpaßfilter 312 bzw. 322 bestehen.p circuit 311 or 321 and a downstream low-pass filter 312 or 322 exist.
Der Ausgang des Begrenzerverstärkers 58 ist mit einem der beiden Eingänge der Multiplizierschaltung 321The output of the limiter amplifier 58 is connected to one of the two inputs of the multiplier circuit 321
s und mit der die Verzögerung r erzeugenden Verzögerungsleitung 2 verbunden, deren Ausgang wiederum an s and connected to the delay line 2 generating the delay r, the output of which is in turn on
den zweiten Eingang der Multiplizierschaltung 321 sowie an den einen Eingang der Multiplizierschaltung 311 angeschlossen isi, während der andere Eingang dieser Multiplizierschaltung an den Ausgang des Begrenzerverstärkers 57 angeschlossen ist.the second input of the multiplier circuit 321 and to one input of the multiplier circuit 311 is connected, while the other input of this multiplier circuit is connected to the output of the limiter amplifier 57 is connected.
Wenn m;in die Funktionen, welche die an den Ausgängen der Anordnungen 57 und 58 erhaltenen Rechtecksignale darstellt, mit cos /x/bzw. sin Jx] bezeichnet, wobei χ eine beliebige Ve rinderliche ist. erhält mun an den Eingängen der Multiplizierschaltungen einerseits das SignalIf m; into the functions which represent the square-wave signals obtained at the outputs of the arrangements 57 and 58, with cos / x / or. sin Jx] , where χ is an arbitrary hostile factor. mun receives the signal on the one hand at the inputs of the multiplier circuits
A0COS [2xf(t- r) + Φ(Ι- τ) + <ZV|A 0 COS [2xf (t- r) + Φ (Ι- τ) + <ZV |
und andererseits die Signaleand on the other hand the signals
/40sin ,
bzw./ 4 0 sin,
respectively.
A0COS &πίΙ + Φ(ή + Φ]
wobei An eine Konstante ist.A 0 COS & πίΙ + Φ (ή + Φ]
where An is a constant.
Da die den Eingängen der Muliplizierschaltung zugeführten Signale die zuvor angegebenen Formen haben, erhält man an den Ausgängen der Phasendetektoren 31 und 32 nicht die Sinusfunktion und die Cosänusfunktion, sondern Funktionen, die »Pseudo-Sinus« [sin] und »Pseudo-Cosinus« [cos] genannt werden können, wie im einzelnen in der zuvor erwähnten französischen Patentschrift beschrieben ist, und die durch Absclhnitte von im wesentlichen linearen Funktionen gebildet sind, und die gleichen Nulldurchgänge sowie die gleichen Maxima und Minima wie die Sinusfunktion bzw. die Cosinusfunktion haben. Die logische Schaltung 33 bildet aus diesen Funktionen ein dem Wert θ proportionales Signal, wie in der erwähnten Patentschrift beschrieben ist.Since the signals fed to the inputs of the multiplier circuit have the forms specified above, the outputs of the phase detectors 31 and 32 do not obtain the sine function and the cosine function, but rather functions, the "pseudo-sine" [sin] and "pseudo-cosine" [ cos], as described in detail in the aforementioned French patent, and which are formed by sections of essentially linear functions and have the same zero crossings and the same maxima and minima as the sine function and the cosine function. The logic circuit 33 forms a signal proportional to the value θ from these functions, as is described in the mentioned patent specification.
In Fig. 3 sind die Funktionen [sin] θ (Pseudo-Sinus) und [cos] θ (Pseudo-Cosinus) in vollen Linien sowie die am Ausgang 4 erhaltene Ausgangsfunktion U in gestrichelten Linien dargestellt. Die Funktion U ist aus den ι» beiden anderen linearen Funktionen gemäß der folgenden Tabelle gebildet:In FIG. 3, the functions [sin] θ (pseudo-sine) and [cos] θ (pseudo-cosine) are shown in solid lines and the output function U obtained at output 4 is shown in dashed lines. The function U is formed from the other two linear functions according to the following table:
Vorzeichen von [cos] + — +Sign of [cos] + - +
Vorzeichen von [sin] + + oder — —Sign of [sin] + + or - -
Ausgangsfunktion L/bis auf ir r ·, π r„ r . π „τ r. r . ,,Output function L / except for ir r ·, π r „ r . π „τ r . r . ,,
einen konstanten Faktor T^ Τ^51^ T^4"^a constant factor T ^ Τ ^ 51 ^ T ^ 4 "^
Die Ausgangsfunktion kann natürlich, beispielsweise zur Verbesserung der Linearität, durch eine kompliziertere Funktion von [sin] und [cos] simuliert werden, wie in Her erwähnten PatCTl'.SChnf ·. beschrieben ist.The output function can of course, for example to improve the linearity, by a more complicated one Function of [sin] and [cos] can be simulated, as mentioned in Her PatCTl'.SChnf ·. is described.
Die Gesamtheit der Schaltungen 31,32,33 bildet die Phasenmeßanordnung, die in F i g. 1 durch den Block 3 dargestellt ist.The entirety of the circuits 31, 32, 33 forms the phase measuring arrangement which is shown in FIG. 1 through block 3 is shown.
Fig.4 und 5 zeigen als Funktion der Zeit Beispiele der Ausgangssignale U, die am Ausgang 4 im Fall einer
linearen Modulation (F i g. 4) bzw. im Fall einer »dachförmigen« Modulation, d. h. einer aus linearen Funktionen
mit entgegengesetzten Neigungen zusammengesetzten Modulation (F i g. 5) erhalten werden. Da der Winkel θ
bis auf 2,t genau gemessen wird, hat das in vollen Linien dargestellte Ausgangssignal Uhöchstens den Wert 2jt.
Die Funktion θ ist dann die in gestrichelten Linien dargestellte Funktion, und ihre Änderung gibt die
Änderung der Augenblicksfrequenz des Signals θ wieder.4 and 5 show, as a function of time, examples of the output signals U that are generated at output 4 in the case of a linear modulation (FIG. 4) or in the case of a "roof-shaped" modulation, ie one composed of linear functions with opposite inclinations Modulation (Fig. 5) can be obtained. Since the angle θ is measured with an accuracy of 2, t, the output signal U shown in full lines has a maximum value of 2jt.
The function θ is then the function shown in dashed lines and its change reflects the change in the instantaneous frequency of the signal θ .
Fig.6 ermöglicht es. bei einem besonderen Beispiel die Wiederherstellung einer Phasencodierung mit Hilfe des Signals θ zu verfolgen. Bei diesem Beispiel sind die Phasenänderungen diskret, so daß ein um 2jtFt verschiedenes Signal bei jeder Änderung des Codewertes erscheint, wobei die Dauer dieses Signal gleich der Verzögerungszeit r ist. Die effektiven Werte von Φ(ή werden dadurch wieder hergestellt, d--iß die gemessenen Differenzen θ addiert werden. Dabei ist angenommen, daß ein vierwertiger Code verwendet wird. Die obere Kurve zeigt die gemessenen Differenzen θ als Funktion der Zeit, und die untere Kurve zeigt die Werte von <P(t) bis auf eine Konstante.Fig. 6 makes it possible. in a particular example, to follow the restoration of a phase encoding with the aid of the signal θ. In this example the phase changes are discrete, so that a signal which differs by 2jtFt appears for each change in the code value, the duration of this signal being equal to the delay time r. The effective values of Φ (ή are restored by adding the measured differences θ . It is assumed that a four-valued code is used. The upper curve shows the measured differences θ as a function of time, and the lower curve Curve shows the values of <P (t) up to a constant.
Bei dem beschriebenen Phasenanalysator ist die Kenntnis der Trägerfrequenz F vorausgesetzt. Diese Frequenz kann auf irgendeine bekannte Weise festgestellt werden, insbesondere mit Hilfe von Bandfiltern, die vor der Klemme 1 angeordnet sind.Knowledge of the carrier frequency F is a prerequisite for the phase analyzer described. This frequency can be determined in any known manner, in particular with the aid of band filters placed in front of the terminal 1.
Ferner kann die Anordnung durch eine an sich bekannte Anordnung zur Analyse der Hüllkurve des Signals für die Wiederherstellung der Amplitudeninformation ergänzt werden.Furthermore, the arrangement can by an arrangement known per se for analyzing the envelope curve of the signal for the restoration of the amplitude information can be added.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere kann die Anordnung, die ein Signal liefert, das der Phasendifferenz zwischen dem diskreten Signal und dem verzögerten Signal proportional ist, in irgendeiner an sich bekannten Weise ausgeführt sein.The invention is of course not limited to the illustrated and described exemplary embodiments. In particular, the arrangement which supplies a signal can reflect the phase difference between the discrete signal and is proportional to the delayed signal, can be implemented in any manner known per se.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR6936387A FR2066883A1 (en) | 1969-10-23 | 1969-10-23 |
Publications (2)
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|---|---|
| DE2051864A1 DE2051864A1 (en) | 1971-05-06 |
| DE2051864C2 true DE2051864C2 (en) | 1985-07-04 |
Family
ID=9041960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19702051864 Expired DE2051864C2 (en) | 1969-10-23 | 1970-10-22 | Phase modulation analyzer for a radar receiver |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (4)
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| FR1529822A (en) * | 1967-05-09 | 1968-06-21 | Csf | Phase measuring device |
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1969
- 1969-10-23 FR FR6936387A patent/FR2066883A1/fr not_active Withdrawn
-
1970
- 1970-10-22 DE DE19702051864 patent/DE2051864C2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2051864A1 (en) | 1971-05-06 |
| FR2066883A1 (en) | 1971-08-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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