RU2009512C1 - Oscillographic spectrum analyzer - Google Patents

Oscillographic spectrum analyzer Download PDF

Info

Publication number
RU2009512C1
RU2009512C1 SU5013953A RU2009512C1 RU 2009512 C1 RU2009512 C1 RU 2009512C1 SU 5013953 A SU5013953 A SU 5013953A RU 2009512 C1 RU2009512 C1 RU 2009512C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
output
input
detector
multiplier
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев
Валентин Васильевич Федоров
Original Assignee
Виктор Иванович Дикарев
Валентин Васильевич Федоров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Иванович Дикарев, Валентин Васильевич Федоров filed Critical Виктор Иванович Дикарев
Priority to SU5013953 priority Critical patent/RU2009512C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009512C1 publication Critical patent/RU2009512C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

FIELD: radio-measurement technology. SUBSTANCE: analyzer has sweep generator, heterodyne, mixer, intermediate frequency amplifier, detector, delay line, four cathode-ray tubes, switch, frequency-by-eight multipliers, frequency-by-eight dividers, band-pass filters, controlled delay unit, multiplier, narrow band filter, phase detector, control unit, frequency detectors, differentiating units, amplitude detector, saw-tooth voltage generator, rectifier, reference voltage generator, phase shifter for 90 deg, amplifiers, frequency-by-two multiplier, frequency-by-four multiplier, spectrum width meters, comparison units, threshold members, OR gate, amplitude limiter and sync detector. EFFECT: improved precision of measurement. 5 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано в радиолокации и связи. The invention relates to radio measurement technology and can be used in radar and communications.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем визуальной оценки основных параметров сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией, линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (АМ = ЛЧМ = ФМн). The purpose of the invention is the expansion of functionality by visually evaluating the main parameters of the signal with combined amplitude modulation, linear frequency modulation and phase shift keying (AM = LFM = PSK).

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого анализатора; на фиг. 2 - структурная схема обнаружителя; на фиг. 3 и 4 - временные диаграммы, поясняющие работу анализатора; на фиг. 5 - вид осциллограмм. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed analyzer; in FIG. 2 is a block diagram of a detector; in FIG. 3 and 4 are timing diagrams explaining the operation of the analyzer; in FIG. 5 is a view of waveforms.

Осциллографический анализатор спектра содержит генератор 1 развертки, гетеродин 2, смеситель 3, усилитель 4 промежуточной частоты, обнаружитель 5, линию 6 задержки, электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) 7, ключ 8, умножитель 9 частоты на восемь, делитель 10 частоты на восемь, полосовой фильтр 11, блок 12 регулируемой задержки, перемножитель 13, полосовой фильтр 14, умножитель 15 частоты на восемь, делитель 16 частоты на восемь, узкополосный фильтр 17, фазовый детектор 18, управляющий блок 19, частотный детектор 20, дифференцирующий блок 21, амплитудный детектор 22, дифференцирующий блок 23, генератор 24 пилообразного напряжения, ЭЛТ 25, частотный детектор 26, выпрямитель 27, генератор 28 опорного напряжения, фазовращатель 29 на 90о, усилители 30 и 3, ЭЛТ 32, умножитель 33 частоты на два, умножитель 34 частоты на четыре, умножитель 35 частоты на восемь.The oscillographic spectrum analyzer contains a sweep generator 1, a local oscillator 2, a mixer 3, an intermediate frequency amplifier 4, a detector 5, a delay line 6, a cathode ray tube (CRT) 7, a key 8, a frequency multiplier 9 by eight, a frequency divider 10 by eight, band-pass filter 11, adjustable delay unit 12, multiplier 13, band-pass filter 14, frequency multiplier 15 by eight, frequency divider 16, eight, narrow-band filter 17, phase detector 18, control unit 19, frequency detector 20, differentiating unit 21, amplitude detector 22, di fferentsiruyuschy unit 23, a generator 24, a sawtooth voltage, a CRT 25, a frequency detector 26, a rectifier 27, a reference voltage generator 28, a phase shifter 29 to 90, amplifiers 30 and 3, the CRT 32, a multiplier 33, the frequency by two, a multiplier 34, the frequency by four, a frequency multiplier of 35 by eight.

Обнаружитель содержит измерители 36-39 ширины спектра, блоки 40-42 сравнения, пороговые элементы 43-45, элемент ИЛИ 46, амплитудный ограничитель 47 и синхронный детектор 48. Анализатор содержит также ЭЛТ 49. The detector comprises spectral width meters 36-39, comparison blocks 40-42, threshold elements 43-45, OR element 46, amplitude limiter 47, and synchronous detector 48. The analyzer also contains a CRT 49.

Анализатор работает следующим образом. The analyzer works as follows.

Просмотр заданного диапазона частот Df осуществляется с помощью генератора 1 развертки, который периодически с периодом Тп по пилообразному закону перестраивает частоту гетеродина 2. Одновременно генератор 1 развертки формирует горизонтальную развертку ЭЛТ 7, которая используется как ось частот, причем ее длина соответствует полосе обзора частотного диапазона. Ключ 8 в исходном состоянии закрыт.Viewing Df predetermined frequency band by using the sweep generator 1, which are periodically with period T n sawtooth tunable oscillator 2. Simultaneously sweep generator 1 generates a horizontal scan CRT 7 which is used as a frequency axis, and its length corresponds to the frequency range swath . Key 8 in the initial state is closed.

Принимаемый сигнал с комбинированной АМ-ЛЧМ-ФМн, который можно описать следующим выражением: uc(t) = U[1 + m(t)] cos [ ωc t + πγ t2 + φк (t) + φc ] , 0≅t≅Tc,
где Uc, ωc , Tc и φc - амплитуда, начальная несущая частота, длительность и начальная фаза сигнала соответственно;
m(t) - модулирующая функция амплитудной модуляцией;
γ =

Figure 00000001
- скорость изменения частоты внутри импульса;
Δ fд - девиация частоты;
φк (t) - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом М(t) (фиг. 3а), причем φк (t) = const при К τи < t < (K + 1) и может изменяться скачком на Δφ при t = K τи , т. е. на границах между элементарными посылками (К = 1, 2, . . . , N - 1);
τи и N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тсс = N τи ); поступает на первый вход смесителя 3, на второй вход которого подается напряжение гетеродина 2 линейно изменяющейся частоты
uг(t) = Uг cos (ωг t + πγг t2 + φг),
0≅t≅Tп, где Uг, ωг и φг - амплитуда, начальная частота и начальная фаза напряжения гетеродина соответственно;
γг=
Figure 00000002
- скорость изменения частоты гетеродина.The received signal with a combined AM-LFM-FMN, which can be described by the following expression: u c (t) = U [1 + m (t)] cos [ω c t + πγ t 2 + φ к (t) + φ c ] , 0≅t≅T c ,
where U c , ω c , T c and φ c are the amplitude, initial carrier frequency, duration and initial phase of the signal, respectively;
m (t) is the modulating function by amplitude modulation;
γ =
Figure 00000001
- rate of change of frequency inside the pulse;
Δ f d - frequency deviation;
φ к (t) is the manipulated component of the phase that displays the law of phase manipulation in accordance with the modulating code M (t) (Fig. 3a), and φ к (t) = const for K τ and <t <(K + 1) and can change abruptly by Δφ at t = K τ and , i.e., at the boundaries between elementary premises (K = 1, 2,..., N - 1);
τ and and N is the duration and number of chips that make up the signal with a duration of T s (T s = N τ and ); enters the first input of the mixer 3, the second input of which is the voltage of the local oscillator 2 of a ramp frequency
u g (t) = U g cos (ω g t + πγ g t 2 + φ g ),
0≅t≅T p , where U g , ω g and φ g are the amplitude, initial frequency and initial phase of the local oscillator voltage, respectively;
γ g =
Figure 00000002
- rate of change of the local oscillator frequency.

На выходе смесителя 3 образуются напряжения комбинационных частот. Усилителем 4 выделяется напряжение промежуточной частоты
uпр1(t) = Uпр[1 + m(t)] cos [ωпр t + πγ t2 +
+ φк (t) - πγг t2 + φпр] , где Uпр = 1/2· K1 Uc Uг;
К1 - коэффициент передачи смесителя;
ωпр= ωcг - промежуточная частота,
φпр= φcг- промежуточная начальная фаза, которое поступает на вход обнаружителя 5.
At the output of the mixer 3, voltages of combination frequencies are generated. Amplifier 4 provides an intermediate frequency voltage
u pr1 (t) = U pr [1 + m (t)] cos [ω pr t + πγ t 2 +
To + φ (t) - πγ r t + φ 2 etc.], where U ave = 1/2 · K 1 c U U z;
To 1 - gear ratio of the mixer;
ω CR = ω cg - intermediate frequency,
φ CR = φ cg is the intermediate initial phase, which is fed to the input of the detector 5.

Если на вход анализатора поступает сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией: линейной частотной модуляцией и однократной фазовой манипуляцией (АМ-ЛЧМ-ОФМн), то на выходе умножителей 33-35 частоты образуются следующие колебания соответственно:
u1(t) = Uпр[1 + m(t)] cos (2 ωпр t + 2 πγ t2 -
- 2 πγг t2 + 2 φпр)
u2(t) = Uпр[1 + m(t)] cos (4ωпр t + 4 πγ t2 -
- 4 πγг t2 + 4 φпр)
u3(t) = Uпр[1 + m(t) - cos (8 ωпр t + 8 πγ t2 -
- 8 πγг t2 + 8 φпр)
0 ≅ t ≅ Tc.
If the input of the analyzer receives a signal with combined amplitude modulation: linear frequency modulation and single phase shift keying (AM-LFM-OFMn), then the following oscillations are generated at the output of frequency multipliers 33-35, respectively:
u 1 (t) = U pr [1 + m (t)] cos (ω 2 t + pr πγ t 2 2 -
- 2 g πγ t 2 + φ 2 pr)
u 2 (t) = U pr [1 + m (t)] cos (4ω pr t + 4 πγ t 2 -
- 4 πγ r t 2 + φ 4 etc.)
u 3 (t) = U pr [1 + m (t) - cos (8 ω pr t + 8 πγ t 2 -
- 8 g πγ t φ 2 + 8 etc.)
0 ≅ t ≅ T c .

Так как 2 φк (t) = 0,2 π , 4 φк (t) = 0,4 π , 8 φк (t) = 0,8 π , то в указанных колебаниях манипуляцией фазы уже отсутствуют.Since 2 φ к (t) = 0.2 π, 4 φ к (t) = 0.4 π, 8 φ к (t) = 0.8 π, then phase oscillations are already absent in the indicated oscillations.

Ширина спектра второй Δ f2, четвертой Δ f4 и восьмой Δ f8гармоник определяется длительностью сигнала Тс ( Δ f2 = Δ f4 = Δ f8 = = 1/Tc).The width of the spectrum of the second Δ f 2 , the fourth Δ f 4 and the eighth Δ f 8 harmonics is determined by the signal duration T s (Δ f 2 = Δ f 4 = Δ f 8 = 1 / T c ).

Так как 2 φк (t) = 0,2 π , 4 φк (t) = 0,4 π , 8 φк (t) = 0,8 π, то в указанных колебаниях манипуляции фазы уже отсутствуют.Since 2 φ к (t) = 0.2 π, 4 φ к (t) = 0.4 π, 8 φ к (t) = 0.8 π, phase manipulations are already absent in the indicated oscillations.

Ширина спектра второй Δ f2, четвертой Δ f4 и восьмой Δ f8гармоник определяется длительностью сигнала Тс ( Δ f2= Δ f4= Δ f8= 1/Tc ), тогда как ширина Δ fc АМ-ЛЧМ-ОФМн, сигнала определяется длительностью τи его элементарных посылок (Δfc=

Figure 00000003
), т. е. ширина спектра указанных гармоник стала в N раз меньше ширины спектра входного сигнала:
Figure 00000004
=
Figure 00000005
=
Figure 00000006
= N .The width of the spectrum of the second Δ f 2 , the fourth Δ f 4 and the eighth Δ f 8 harmonics is determined by the signal duration T s (Δ f 2 = Δ f 4 = Δ f 8 = 1 / T c ), while the width Δ f c AM-LFM -OFMn, the signal is determined by the duration of τ and its elementary premises (Δf c =
Figure 00000003
), i.e., the spectral width of these harmonics has become N times smaller than the spectral width of the input signal:
Figure 00000004
=
Figure 00000005
=
Figure 00000006
= N.

Следовательно, при умножении частоты АМ-ЛЧМ-ОФМ н сигнала на два, четыре и восемь его спектр "сворачивается" в N раз. Therefore, when the frequency of the AM-LFM-OFM n signal is multiplied by two, four, and eight its spectrum is “collapsed” N times.

Это позволяет обнаружить АМ-ЛЧМ-ОФМн сигнал даже тогда, когда его мощность на выходе анализатора меньше мощности шумов. This allows you to detect AM-LFM-OFMn signal even when its power at the output of the analyzer is less than the noise power.

Ширина спектра Δ f2 входного сигнала измеряется с помощью измерителя 36, ширина спектра второй Δ f2, четвертой Δ f4 и восьмой Δ f8 гармоник сигнала измеряется с помощью измерителей 37-39.The width of the spectrum Δ f 2 of the input signal is measured using a meter 36, the width of the spectrum of the second Δ f 2 , the fourth Δ f 4 and the eighth Δ f 8 harmonics of the signal is measured using meters 37-39.

Напряжения U1, U2 и U3, пропорциональные Δ f2, Δ f4 и Δ f8соответственно, с выхода измерителей 37-39 ширины спектра поступают на первые входы блоков 40-42 сравнения, на вторые входы которых подается напряжение U с выхода измерителя 36 ширины спектра, пропорциональное Δ fc. Так как U >> U1, U >> U2, U >> U3, то на выходах блоков 40-42 сравнения образуются положительные импульсы, которые превышают пороговый уровень Uпор в пороговых элементах 43-45 и через элемент ИЛИ 46 поступает на выход.Voltages U 1 , U 2 and U 3 proportional to Δ f 2 , Δ f 4 and Δ f 8, respectively, from the output of the measuring instruments 37-39 of the spectral width are fed to the first inputs of comparison blocks 40-42, the second inputs of which are supplied with voltage U s the output of the meter 36 of the spectrum width, proportional to Δ f c . Since U >> U 1 , U >> U 2 , U >> U 3 , positive pulses are generated at the outputs of comparison blocks 40-42 that exceed the threshold level U of the pores in the threshold elements 43-45 and through the OR element 46 to the exit.

Если на вход анализатора поступает сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией, линейной частотной модуляцией и двухкратной фазовой манипуляцией (АМ-ЛЧМ-ДФМн) φк (t) = 0, π /2, π , 3/2 π , то на выходе умножителя 33 частоты на два образуется АМ-ЛЧМ-ОФМн сигнал [ φк(t) = = 0, π, 2 π , 3 π ] , а на выходе умножителей 34 и 35 частоты на четыре и восемь - колебания u2(t) и u3(t) соответственно, т. е. в указанных каналах осуществляется свертка спектра входного сигнала.If the input of the analyzer receives a signal with combined amplitude modulation, linear frequency modulation and double phase shift keying (AM-LFM-DPSK) φ к (t) = 0, π / 2, π, 3/2 π, then the output of the multiplier 33 the AM-LFM-OFMn signal [φ к (t) = 0, π, 2 π, 3 π] is formed by two, and the oscillations u 2 (t) and u 3 at the output of the multipliers 34 and 35 by four and eight frequencies (t) respectively, i.e., in these channels, the spectrum of the input signal is convolved.

Если на вход анализатора поступает сигнал с комбинированной амплитудной модуляцией, линейной частотной модуляцией и трехкратной фазовой манипуляцией (АМ-ЛЧМ-ТФМн) φк (t) = 0, π /4, π /2, 3/4 π π, 5/4 π , 3/2 π , 7/4 π , то свертка спектра осуществляется только на выходе умножителя 35, частоты на восемь. При этом положительное напряжение формируется только на выходе блока 42 сравнения.If the input of the analyzer receives a signal with combined amplitude modulation, linear frequency modulation and triple phase shift keying (AM-LFM-TFMn) φ к (t) = 0, π / 4, π / 2, 3/4 π π, 5/4 π, 3/2 π, 7/4 π, then the convolution of the spectrum is carried out only at the output of the multiplier 35, the frequency of eight. In this case, a positive voltage is generated only at the output of the comparison unit 42.

Напряжение с выхода обнаружителя 5 поступает на управляющий вход генератора 1 развертки, прекращая перестройку гетеродина 2, на вход линии 6 задержки, на управляющий вход ключа 8, открывая его, и на вертикальный электрод ЭЛТ 7. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона Df и поиск АМ-ЛЧМ-ФМн сигналов прекращается на время визуального анализа основных параметров обнаруженного АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала, которое определяется временем задержки τз линии 6 задержки. При этом на экране ЭЛТ 7 образуется импульс (частотная метка), положение которого на горизонтальной развертке однозначно определяет начальную несущую частоту принимаемого АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала (фиг. 5а).The voltage from the output of the detector 5 is supplied to the control input of the sweep generator 1, stopping the tuning of the local oscillator 2, to the input of the delay line 6, to the control input of the switch 8, opening it, and to the vertical electrode of the CRT 7. From now on, viewing the specified frequency range Df and the search for AM-LFM-FMN signals stops for the time of visual analysis of the main parameters of the detected AM-LFM-FMn signal, which is determined by the delay time τ s of the delay line 6. In this case, a pulse (frequency mark) is formed on the CRT screen 7, the position of which on the horizontal scan uniquely determines the initial carrier frequency of the received AM-LFM-FMn signal (Fig. 5a).

Пороговый уровень Uпор в обнаружителе 5 выбирается таким, чтоб этот уровень не превышал случайные помехи.The threshold level U then in the detector 5 is selected so that this level does not exceed random interference.

При прекращении перестройки частоты ωг гетеродина 2 усилителем 4 промежуточной частоты выделяется напряжение
uпр2(t) = Uпр[1 + m(t)] cos [ωпр t + πγ t2 +
+ φк (t) + φпр] , 0 ≅ t ≅ Tc. которое через открытый ключ 8 поступает на вход амплитудного ограничителя 47, на выходе которого образуется напряжение
uпр3(t) = Uогр cos[ωпр t + πγ t2 +
+ φк (t) + φпр] , 0 ≅ t ≅Tc.
When the tuning of the frequency ω g of the local oscillator 2 ceases, the voltage is released by the intermediate-frequency amplifier 4
u pr2 (t) = U pr [1 + m (t)] cos [ω pr t + πγ t 2 +
+ φ k (t) + φ pr ], 0 ≅ t ≅ T c . which through the public key 8 enters the input of the amplitude limiter 47, at the output of which a voltage is generated
u pr3 (t) = U ogr cos [ω pr t + πγ t 2 +
+ φ k (t) + φ pr ], 0 ≅ t ≅T c .

где Uогр - порог ограничения, представляющее собой сигнал с комбинированной линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией (ЛЧМ-ФМн).where U ogre is the limiting threshold, which is a signal with combined linear frequency modulation and phase shift keying (LFM-PSK).

Это напряжение поступает на входы умножителя 9 частоты на восемь, перемножителя 13, частотного детектора 20, амплитудного детектора 22 и синхронного детектора 48. На выходе умножителя 9 частоты на восемь образуется напряжение (фиг. 3г). This voltage is supplied to the inputs of a frequency multiplier 9 by eight, a multiplier 13, a frequency detector 20, an amplitude detector 22, and a synchronous detector 48. A voltage is generated at the output of the frequency multiplier 9 by eight (Fig. 3d).

uпр4(t) = Uогр cos[8 ωпр t + 8 πγ t2 + 8 φпр)
0 ≅ t ≅ Tc.. Так как 8 φк (t) = 0,8 π - при однократной фазовой манипуляции, 8 φк (t) = 0,4 π , 8 π , 12 π - при двухкратной фазовой манипуляции, 8 φк (t) = 0,2 π , 4 π , 6 π , 8 π , 10 π , 12 π , 14 π - при трехкратной фазовой манипуляцией, то в указанном напряжении манипуляции фазы уже отсутствует.
u pr4 (t) = U ogr cos [8 ω pr t + 8 πγ t 2 + 8 φ pr )
0 ≅ t ≅ T c. . Since 8 φ к (t) = 0.8 π - with a single phase manipulation, 8 φ k (t) = 0.4 π, 8 π, 12 π - with a double phase manipulation, 8 φ k (t) = 0 , 2 π, 4 π, 6 π, 8 π, 10 π, 12 π, 14 π - with three-phase phase-shift keying, the phase shift is already absent in the indicated voltage.

Напряжение uпр4(t) поступает на вход делителя 10 частоты на восемь, на выходе которого образуется напряжение (фиг. 3д).The voltage u CR4 (t) is supplied to the input of the frequency divider 10 by eight, at the output of which a voltage is generated (Fig. 3d).

uпр5(t) = Uогр сos[ ωпр t + πγ t2 + φпр ] ,
0 ≅ t ≅ Tc, представляющие собой ЛЧМ-сигнал, частота которого изменяется по линейному закону (фиг. 3в). Напряжение uпр5(t) выделяется полосовым фильтром 11 и поступает на вход блока 12 регулируемой задержки. На выходе указанного блока образуется напряжение
uпр6(t) = Uогр cos[ ωпр (t-τ) + πγ (t-τ)2 + φпр ] ,
0 ≅ t ≅ Tc, которое поступает на второй вход перемножителя 13, на первый вход которого подается ЛЧМ-ФМн сигнал промежуточной частоты uпр3(t). На выходе перемножителя 13 образуется напряжение биений (фиг. 4б)
uб1(t) = Uб cos [ωбt+φк(t)+φб] ,
0 ≅ t ≅ Tc, где Uб = 1/2·K2U2 огр,
К2 - коэффициент передачи перемножителя;
ωб= 2πγτ- частота биения;
φб= ωпрτ-πγτ2- начальная фаза биений, которое представляет собой ФМн-сигнал на частоте биений, причем частота биений ωб определяется скоростью изменения частоты сигнала γ и величиной задержки τ .
np5 u (t) = U Res cos [ω ave t + πγ t + φ 2 etc.],
0 ≅ t ≅ T c, which is a chirp signal whose frequency varies linearly (Fig. 3c). The voltage u pr5 (t) is allocated by the band-pass filter 11 and is supplied to the input of the adjustable delay unit 12. A voltage is generated at the output of the indicated block.
pr6 u (t) = U Res cos [ω ave (t-τ) + πγ ( t-τ) + φ 2 etc.],
0 ≅ t ≅ T c, which is fed to the second input of the multiplier 13, to the first input of which the LFM-PSK intermediate frequency signal u pr3 (t) is supplied. At the output of the multiplier 13, a beat voltage is generated (Fig. 4b)
u b1 (t) = U b cos [ω b t + φ k (t) + φ b ],
0 ≅ t ≅ T c, where U b = 1/2 · K 2 U 2 ogre ,
K 2 is the transmission coefficient of the multiplier;
ω b = 2πγτ is the beat frequency;
φ b = ω pr τ-πγτ 2 is the initial phase of the beats, which is the PSK signal at the beat frequency, and the beat frequency ω b is determined by the rate of change of the signal frequency γ and the delay value τ.

Напряжение uб1(t) выделяется полосовым фильтром 14 и поступает на вход умножителя на восемь, на выходе которого образуется гармоническое напряжение (фиг. 4в).The voltage u b1 (t) is allocated by the band-pass filter 14 and is fed to the input of the multiplier by eight, the output of which produces a harmonic voltage (Fig. 4B).

uб2(t) = Uбcos(8 ωб t + 8 φб ), 0 ≅ t ≅ Tc.u b2 (t) = U b cos (8 ω b t + 8 φ b ), 0 ≅ t ≅ T c .

Напряжение uб2(t) поступает на вход делителя 16 частоты на восемь, на выходе которого образуется напряжение (фиг. 4г)
uб3(t) = Uбcos(ωб t + φб ), 0 ≅ t ≅ Tc. , которое представляет собой гармоническое колебание на частоте ωб . Напряжение uб3(t) выделяется узкополосным фильтром 17 и поступает на первый вход фазового детектора 18, на второй вход которого подается напряжение с выхода генератора 28 опорного напряжения
uo(t) = Uocos( ωo t + φo), где Uo, ωo и φo - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения генератора соответственно.
The voltage u b2 (t) is supplied to the input of an eight frequency divider 16, the output of which is voltage (Fig. 4d)
u b3 (t) = U b cos (ω b t + φ b ), 0 ≅ t ≅ T c . , which is a harmonic oscillation at a frequency of ω b . The voltage u b3 (t) is allocated by a narrow-band filter 17 and is supplied to the first input of the phase detector 18, the second input of which is supplied with voltage from the output of the reference voltage generator 28
u o (t) = U o cos (ω o t + φ o ), where U o , ω o and φ o are the amplitude, frequency and initial phase of the generator voltage, respectively.

Если указанные напряжения отличаются друг от друга по частоте или фазе, то на выходе фазового детектора 18 образуется постоянное напряжение, причем амплитуда и полярность этого напряжения зависит от степени и напряжения отклонения частоты биений ωб от частоты генератора 28 опорного напряжения. Управляющее напряжение с помощью управляющего блока 19 воздействует на блок 12 регулируемой задержки, изменяя величину задержки τ так, что выполняется равенство
ωб= 2πγτ= ωo
Для визуальной оценки величины скачков фазы Δφ и кратности фазовой манипуляции n принимаемого АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала используется ЭЛТ 25 круговой развертки, причем круговая развертка формируется с помощью генератора 28 опорного напряжения, частота ωo которого поддерживается равной частоте биений ωб ( ωo = ωб) с помощью системы автоподстройки частоты. Напряжение uo(t) генератора 28 поступает через усилитель 31 на вертикальный электрод, а через фазовращатель 29 на усилитель 30 - на горизонтальный электрод ЭЛТ 32.
If these voltages differ in frequency or phase, then a constant voltage is generated at the output of the phase detector 18, the amplitude and polarity of this voltage depending on the degree and voltage of the deviation of the beat frequency ω b from the frequency of the reference voltage generator 28. The control voltage with the help of the control unit 19 acts on the adjustable delay unit 12, changing the delay value τ so that the equality
ω b = 2πγτ = ω o
To visually assess the magnitude of the phase jumps Δφ and the multiplicity of phase manipulation n of the received AM-LFM-FMN signal, a circular CRT 25 is used, and a circular scan is generated using the reference voltage generator 28, the frequency ω o of which is maintained equal to the beat frequency ω bo = ω b ) using the system of automatic frequency control. The voltage u o (t) of the generator 28 is supplied through the amplifier 31 to the vertical electrode, and through the phase shifter 29 to the amplifier 30 to the horizontal electrode of the CRT 32.

Напряжение uб1(t) (фиг. 4б) с выхода полосового фильтра 14 одновременно поступает на вход частотного детектора 26, на выходе которого образуются короткие разнополярные импульсы (фиг. 4д), временное положение которых соответствует моментам скачкообразного изменения фазы сигнала uб1(t) (фиг. 4б). На выходе выпрямителя 27 образуется последовательность коротких положительных импульсов (фиг. 4е), которая поступает на модулирующий электрод ЭЛТ 32 и осуществляет модуляцию ее электронного луча яркости. На экране ЭЛТ 32 образуется изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг. 5в, г, д). Количество точек определяет кратность фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы Δφ обнаруженного АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала. При неравенстве частот ωб и ωoб≠ωo) яркостные метки двигаются по окружности с разностной частотой.The voltage u b1 (t) (Fig. 4b) from the output of the band-pass filter 14 simultaneously enters the input of the frequency detector 26, the output of which forms short bipolar pulses (Fig. 4e), the temporary position of which corresponds to the moments of the abrupt change in the phase of the signal u b1 (t ) (Fig. 4b). At the output of the rectifier 27, a sequence of short positive pulses is formed (Fig. 4f), which is fed to the modulating electrode of the CRT 32 and modulates its electron beam of brightness. On the screen of the CRT 32, an image is formed in the form of several bright points located on a circle (Fig. 5c, d, e). The number of points determines the multiplicity of phase manipulation, and the angular distance between them is equal to the phase jump Δφ of the detected AM-LFM-QPSK signal. With the frequency inequality ω b and ω ob ≠ ω o ), the brightness marks move around the circle with a difference frequency.

Для получения устойчивой осциллограммы на экране ЭЛТ 32 используется система ФАПЧ, работа которой описана. To obtain a stable waveform on the CRT 32 screen, the PLL system is used, the operation of which is described.

Для визуальной оценки закона фазовой манипуляции, длительности и количества N элементарных посылок, а также параметров линейной частотной модуляции напряжение (фиг. 3б) с выхода амплитудного ограничителя 47 одновременно поступает на входы частотного 20 и амплитудного 22 детекторов. На выходе частотного детектора 20 образуется напряжение (фиг. 3е), пропорциональное закону изменения частоты принимаемого сигнала (фиг. 3в), с короткими разнополярными импульсами в моменты скачкообразного изменения фазы сигнала (фиг. 3б). Это напряжение дифференцирующим блоком 21 преобразуется в прямоугольное напряжение (фиг. 3ж), которое поступает на вертикальный электрод ЭЛТ 25. Амплитудный детектор 22 выделяет огибающую сигнала (фиг. 3з), которая дифференцирующим блоком 23 преобразуется в два коротких разнополярных импульса (фиг. 3и), причем положительным коротким импульсом запускается, а коротким отрицательным импульсом выключается генератор 24 пилообразного напряжения, выходное напряжение которого (фиг. 3к) используется для формирования горизонтальной развертки ЭЛТ 25. При этом на экране ЭЛТ 25 образуется напряжение в виде прямоугольного импульса с коротким и разнополярным импульсами, на его вершине (фиг. 3ж) и (фиг. 5б), причем длительность Тс обнаруженного АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала, амплитуда импульса пропорциональны скорости изменения частоты γ внутри сигнала, а площадь импульса пропорциональна девиации частоты Δ fд( Δ fд = γ Тс) принимаемого АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала.To visually assess the law of phase manipulation, the duration and number of N chips, as well as the parameters of linear frequency modulation, the voltage (Fig. 3b) from the output of the amplitude limiter 47 is simultaneously supplied to the inputs of the frequency 20 and amplitude 22 detectors. At the output of the frequency detector 20, a voltage is generated (Fig. 3e), proportional to the law of variation of the frequency of the received signal (Fig. 3c), with short bipolar pulses at the moments of an abrupt change in the phase of the signal (Fig. 3b). This voltage by the differentiating unit 21 is converted into a rectangular voltage (Fig. 3g), which is supplied to the vertical electrode of the CRT 25. The amplitude detector 22 detects the envelope of the signal (Fig. 3h), which by the differentiating unit 23 is converted into two short unipolar pulses (Fig. 3i) moreover, a positive short pulse starts, and a short negative pulse turns off the sawtooth voltage generator 24, the output voltage of which (Fig. 3k) is used to form a horizontal scan of CRT 25. When this, a voltage in the form of a rectangular pulse with short and bipolar pulses is formed on the CRT screen 25 at its apex (Fig. 3g) and (Fig. 5b), and the duration T from the detected AM-LFM-FMN signal, the pulse amplitude is proportional to the rate of change of frequency γ inside the signal, and the pulse area is proportional to the frequency deviation Δ f d (Δ f d = γ T s ) of the received AM-LFM-FMN signal.

Число коротких разнополярных импульсов равно количеству скачков фазы m принимаемого АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала. Между количеством скачков фазы m и количеством элементарных посылок N существует следующая аналитическая зависимость
N = 0,5 (m + 1). Подсчитывая количество скачков фазы m, можно определить количество N элементарных посылок. Оценивая Тс и N, можно определить длительность τи элементарных посылок τu=

Figure 00000007
.The number of short bipolar pulses is equal to the number of phase m jumps of the received AM-LFM-FMN signal. Between the number of phase jumps m and the number of chips N there is the following analytical dependence
N = 0.5 (m + 1). By counting the number of jumps of phase m, one can determine the number N of elementary premises. Estimating T c and N, we can determine the duration of τ and elementary premises τ u =
Figure 00000007
.

Напряжение uпр1(t) с выхода усилителя 4 промежуточной частоты через открытый ключ 8 одновременно поступает на второй вход синхронного детектора 48, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение
uн(t) = Uн[1 + m(t)] , 0 ≅ t ≅ Tc, где Uн = 1/2·K3UпрUогр;
К3 - коэффициент передачи синхронного детектора 48.
The voltage u pr1 (t) from the output of the intermediate frequency amplifier 4 through the public key 8 is simultaneously supplied to the second input of the synchronous detector 48, at the output of which a low-frequency voltage is generated
u n (t) = U n [1 + m (t)], 0 ≅ t ≅ T c , where U n = 1/2 · K 3 U pr U ogre ;
To 3 - the transfer coefficient of the synchronous detector 48.

Это напряжение поступает на вертикальный электрод ЭЛТ 49, горизонтальный электрод которой соединен с выходом генератора 24 пилообразного напряжения. На экране ЭЛТ 49 образуется низкочастотное напряжение (фиг. 5е), визуально анализируя которое можно определить закон амплитудной модуляции m(t). This voltage is supplied to the vertical electrode of the CRT 49, the horizontal electrode of which is connected to the output of the sawtooth voltage generator 24. On the screen of a CRT 49 a low-frequency voltage is generated (Fig. 5e), by visual analysis of which it is possible to determine the law of amplitude modulation m (t).

Время задержки τз линии 6 задержки выбирается таким, что можно визуально оценить основные параметры обнаруженного АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала, наблюдая осциллограммы на экранах ЭЛТ 7, 25, 32 и 49. По истечении этого времени напряжение с выхода линии 6 задержки поступает на входы сброса пороговых элементов 43-45 и сбрасывает их содержимое на нулевое значение. При этом генератор 1 развертки переводится в режим перестройки, а ключ 8 закрывается, т. е. переводится в свое исходное состояние. С этого момента времени просмотр заданного частотного диапазона D и поиск АМ-ЛЧМ-ФМн сигналов продолжается. В случае обнаружения следующего АМ-ЛЧМ-ФМн сигнала работа анализатора происходит аналогичным образом. (56) Авторское свидетельство СССР N 1626241, кл. G 01 R 25/00, 1988.The delay time τ s of the delay line 6 is selected so that it is possible to visually evaluate the main parameters of the detected AM-LFM-FMN signal by observing the oscillograms on the CRT screens 7, 25, 32 and 49. After this time, the voltage from the output of the delay line 6 is supplied to the inputs reset threshold elements 43-45 and resets their contents to zero. In this case, the sweep generator 1 is transferred to the tuning mode, and the key 8 is closed, i.e., it is transferred to its original state. From this point in time, viewing the specified frequency range D and searching for AM-LFM-PSK signals continues. In case of detection of the next AM-LFM-PSK signal, the analyzer operates in a similar manner. (56) Copyright certificate of the USSR N 1626241, cl. G 01 R 25/00, 1988.

Claims (1)

ОСЦИЛЛОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий последовательно соединенные генератор развертки, гетеродин, смеситель, усилитель промежуточной частоты, обнаружитель, второй вход которого соединен с выходом линии задержки, а выход подключен к входам генератора развертки линии задержки и к второму входу ключа, первый вход которого соединен с выходом усилителя промежуточной частоты, а выход ключа подключен к вертикальному электроду первой электронно-лучевой трубки, горизонтальный электрод которой соединен с вторым выходом генератора развертки, последовательно включенные генератор опорного напряжения, фазовращатель на 90o, первый усилитель и горизонтальный электрод второй электронно-лучевой трубки, вертикальный электрод которой через второй усилитель соединен с выходом генератора опорного напряжения, а модулирующий электрод соединен с выходом выпрямителя, последовательно соединенные первый умножитель частоты на восемь, первый делитель частоты на восемь, первый полосовой фильтр, блок регулируемой задержки, первый умножитель, второй полосовой фильтр и второй частотный детектор, последовательно соединенные первый амплитудный детектор, дифференцирующий блок и генератор пилообразного напряжения, выходом соединенный с горизонтальными электродами третьей электронно-лучевой трубки, при этом второй вход смесителя соединен с входом устройства, второй вход перемножителя соединен с входами амплитудного детектора и второго частотного детектора, выход которого через второй дифференцирующий блок соединен с вертикальным электродом третьей электронно-лучевой трубки, выход первого полосового фильтра через второй умножитель частоты на восемь, второй делитель частоты на восемь, узкополосный фильтр, фазовый детектор и управляющий блок соединен с вторым входом блока регулируемой задержки, второй вход фазового детектора соединен с выходом генератора опорного напряжения, а вход перемножителя соединен с входом первого умножителя частоты на восемь, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем визуальной оценки основных параметров сигнала с комбинированной амплитудной модуляцией, линейной частотной модуляцией и фазовой манипуляцией, в него введены амплитудный ограничитель, синхронный детектор и четвертая электронно-лучевая трубка, причем вход амплитудного ограничителя подключен к выходу ключа, а выход - к входу первого умножителя частоты на восемь, к первому входу синхронного детектора, второй вход которого соединен с входом ключа, а выход подключен к вертикальному электроду четвертой электронно-лучевой трубки, горизонтальный электрод которой соединен с выходом генератора пилообразного напряжения.SPECTRA OSCILLOGRAPHIC ANALYZER ANALYSIS, comprising a series-connected sweep generator, local oscillator, mixer, intermediate-frequency amplifier, a detector, the second input of which is connected to the output of the delay line, and the output is connected to the inputs of the scan line delay generator and to the second input of the key, the first input of which is connected to the output an intermediate frequency amplifier, and the key output is connected to the vertical electrode of the first cathode ray tube, the horizontal electrode of which is connected to the second output of the generator scanning a series connection of a generator of reference voltage, phase shifter 90 o, a first amplifier and a horizontal electrode of the second cathode-ray tube, the vertical electrode which through a second amplifier connected to the output reference voltage generator, and a modulating electrode connected to the output of the rectifier in series-connected first frequency multiplier by eight, the first frequency divider by eight, the first band-pass filter, an adjustable delay unit, the first multiplier, the second band-pass filter and the second hour a total detector, a first amplitude detector, a differentiating unit and a sawtooth voltage generator connected in series with an output connected to the horizontal electrodes of the third cathode ray tube, the second input of the mixer connected to the input of the device, the second input of the multiplier connected to the inputs of the amplitude detector and the second frequency detector, the output of which through the second differentiating unit is connected to the vertical electrode of the third cathode ray tube, the output of the first band-pass filter h A second frequency multiplier is eight, a second frequency divider is eight, a narrow-band filter, a phase detector and a control unit are connected to the second input of the adjustable delay unit, the second input of the phase detector is connected to the output of the reference voltage generator, and the input of the multiplier is connected to the input of the first frequency multiplier by eight, characterized in that, in order to expand the functionality by visually assessing the main parameters of the signal with combined amplitude modulation, linear frequency modulation phase shift keying, an amplitude limiter, a synchronous detector, and a fourth cathode ray tube are introduced into it, the input of the amplitude limiter connected to the key output, and the output to the input of the first frequency multiplier by eight, to the first input of the synchronous detector, the second input of which is connected with the key input, and the output is connected to the vertical electrode of the fourth cathode ray tube, the horizontal electrode of which is connected to the output of the sawtooth voltage generator.
SU5013953 1991-11-14 1991-11-14 Oscillographic spectrum analyzer RU2009512C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5013953 RU2009512C1 (en) 1991-11-14 1991-11-14 Oscillographic spectrum analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5013953 RU2009512C1 (en) 1991-11-14 1991-11-14 Oscillographic spectrum analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009512C1 true RU2009512C1 (en) 1994-03-15

Family

ID=21590242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5013953 RU2009512C1 (en) 1991-11-14 1991-11-14 Oscillographic spectrum analyzer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009512C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531338C2 (en) * 2012-03-30 2014-10-20 Николай Евгеньевич Моргаевский Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals
CN113484666A (en) * 2021-06-15 2021-10-08 国网湖南省电力有限公司 Method and system for analyzing characteristic frequency components of power grid signals

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2531338C2 (en) * 2012-03-30 2014-10-20 Николай Евгеньевич Моргаевский Oscillographic measuring device of amplitude characteristics of electric signals
CN113484666A (en) * 2021-06-15 2021-10-08 国网湖南省电力有限公司 Method and system for analyzing characteristic frequency components of power grid signals

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2009512C1 (en) Oscillographic spectrum analyzer
RU2005994C1 (en) Indication device
RU2005992C1 (en) Indication device
RU2006044C1 (en) Receiver
SU1747904A1 (en) Indication unit
RU2005993C1 (en) Indication device
SU1550435A1 (en) Oscillographic phase meter
RU2030750C1 (en) Panoramic receiver
RU1818536C (en) Indication device
RU1796906C (en) Radar scope
US3074014A (en) Phase indicating spectrum analyzer
RU2279096C1 (en) Panoramic radioset
RU2013002C1 (en) Device for identification of pulse signals with in-pulse modulation
SU1744473A1 (en) Indicator
RU1809308C (en) Indication device
SU1345133A2 (en) Oscillographic phase-meter
RU1796905C (en) Display unit
SU1580569A2 (en) Device for identifying pulse signals with intrapulse modulation
RU2553065C1 (en) Panoramic receiver
SU1370594A2 (en) Oscillographic phase meter
RU2366079C1 (en) Panoramic receiver
RU2003989C1 (en) Oscillographic phase meter
SU1330581A2 (en) Oscillographic phase meter
RU1800271C (en) Indication device
SU1626241A1 (en) Oscillographical spectrum analyser