RU2009513C1 - Acoustic-optic spectrum analyzer - Google Patents

Acoustic-optic spectrum analyzer Download PDF

Info

Publication number
RU2009513C1
RU2009513C1 SU5017960A RU2009513C1 RU 2009513 C1 RU2009513 C1 RU 2009513C1 SU 5017960 A SU5017960 A SU 5017960A RU 2009513 C1 RU2009513 C1 RU 2009513C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
multiplier
frequency
output
input
signal
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев
Юрий Викторович Жудин
Алексей Валентинович Мардин
Иван Тимофеевич Шилим
Original Assignee
Виктор Иванович Дикарев
Юрий Викторович Жудин
Алексей Валентинович Мардин
Иван Тимофеевич Шилим
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, Юрий Викторович Жудин, Алексей Валентинович Мардин, Иван Тимофеевич Шилим filed Critical Виктор Иванович Дикарев
Priority to SU5017960 priority Critical patent/RU2009513C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2009513C1 publication Critical patent/RU2009513C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio measurement technology. SUBSTANCE: analyzer has laser, collimator, four cells, four lenses, four arrays of photodetectors, five indication units, two aerials, frequency converter, intermediate frequency amplifier, four multipliers, three band-pass filters, switch, narrow-band filter, amplitude detector, count pulses generator, AND gate, differentiating circuit, counter, low frequency amplifier, electronic frequency counter, arithmetic unit. EFFECT: improved precision of measurement. 7 dwg

Description

Изобретение относится к радиоизмерительной технике и предназначено для визуального спектра сложных сигналов и определения вида из модуляции. The invention relates to a radio measuring technique and is intended for the visual spectrum of complex signals and determining the type of modulation.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем точной и однозначной пеленгации источника излучения сложных сигналов с линейной частотной модуляцией. The purpose of the invention is the expansion of functionality by accurate and unambiguous direction finding of the radiation source of complex signals with linear frequency modulation.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого анализатора; на фиг. 2 - возможный вид осциллограмм на экранах блоков индикации; на фиг. 3 - схема взаимного расположения символьных частот сигналов с многократной частотной манипуляцией; на фиг. 4 - схема изменения фазы частотно-манипулированного сигнала; на фиг. 5 и 6 - частотные и временные диаграммы, поясняющие работу анализатора; на фиг. 7 - принцип пеленгации источника излучения ЛЧМ сигналом фазовым методом в одной плоскости. In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed analyzer; in FIG. 2 is a possible view of the waveforms on the screens of the display units; in FIG. 3 is a diagram of the mutual arrangement of the symbolic frequencies of signals with multiple frequency manipulation; in FIG. 4 is a phase diagram of a frequency-manipulated signal; in FIG. 5 and 6 are frequency and time diagrams explaining the operation of the analyzer; in FIG. 7 - the principle of direction finding of the LFM radiation source by the phase method in one plane.

Акустооптический анализатор спектра содержит лазер 1, коллиматор 2, первую, вторую, третью и четвертую ячейки 3.1-3.4 Брэгга, первую, вторую, третью и четвертую линзы 4.1-4.4, первую, вторую, третью и четвертую матрицы 5.1-5.4 фотодетекторов, первый, второй, третий и четвертый блоки 6.1-6.4 индикации, первую антенну 7, преобразователь 8 частоты, усилитель 9 промежуточной частоты, первый, второй и третий перемножители 10.1-10.3, первый, второй и третий полосовые фильтры 11.1-11.3, переключатель 12, узкополосный фильтр 13, амплитудный детектор 14, генератор 15 счетных импульсов, элемент И 16, дифференцирующую цепь 17, счетчик 18, вторую антенну 19, четвертый перемножитель 20, усилитель 21 низкой частоты, электронно-счетный частотомер 22, арифметический блок 23 и пятый блок 24 индикации, причем на пути распространения пучка света лазера 1 установлены коллиматор 2 и четыре ячейки 3.1-3.4 Брэгга, а на пути дифрагированного пучка света - соответствующая линза 4.1(4.2-4.4), в фокальной плоскости которой размещается соответствующая матрица 5.1(5.2-5.4) фотодетекторов, выход которой соединен с соответствующим блоком 6.1(6.2-6.4) индикации. The acousto-optical spectrum analyzer contains a laser 1, a collimator 2, the first, second, third and fourth Bragg cells 3.1-3.4, the first, second, third and fourth lenses 4.1-4.4, the first, second, third and fourth photodetector arrays 5.1-5.4, the first, second, third and fourth display units 6.1-6.4, first antenna 7, frequency converter 8, intermediate frequency amplifier 9, first, second and third multipliers 10.1-10.3, first, second and third band-pass filters 11.1-11.3, switch 12, narrow-band filter 13, amplitude detector 14, generator 15 counting pulses xy, element And 16, differentiating circuit 17, counter 18, second antenna 19, fourth multiplier 20, low-frequency amplifier 21, electron-counting frequency meter 22, arithmetic unit 23 and fifth display unit 24, and installed on the path of the light beam of laser 1 collimator 2 and four Bragg cells 3.1-3.4, and in the path of the diffracted light beam there is a corresponding lens 4.1 (4.2-4.4), in the focal plane of which is placed the corresponding matrix 5.1 (5.2-5.4) of photodetectors, the output of which is connected to the corresponding block 6.1 (6.2 -6.4) indication.

Анализатор спектра работает следующим образом. The spectrum analyzer operates as follows.

Сигнал, принятый антенной 7, поступает на вход преобразователя 8 частоты, состоящего из смесителя и гетеродина. Преобразованный по частоте сигнал выделяется усилителем 9 промежуточной частоты и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 3.1 Брэгга, где происходит преобразование сигнала в акустическое колебание. The signal received by the antenna 7, is fed to the input of the frequency Converter 8, consisting of a mixer and a local oscillator. The frequency-converted signal is extracted by an intermediate-frequency amplifier 9 and fed to the piezoelectric transducer of Bragg cell 3.1, where the signal is converted to acoustic vibration.

Пучок света от лазера 1, сколлимированный коллиматором 2, проходит через ячейки 3.1-3.4 Брэгга и дифрагирует на акустических колебаниях, возбужденных сигналом. На пути распространения дифрагируемой части пучка света устанавливаются линзы 4.1-4.4. В фокальных плоскостях указанных линз, формирующих пространственный спектр принимаемого сигнала, установлены матрицы 5.1-5.4 фотодетекторов. Каждому разрешающему элементу анализируемого частотного диапазона соответствует свой фотодетектор. The beam of light from laser 1, collimated by collimator 2, passes through Bragg cells 3.1-3.4 and diffracts on the acoustic vibrations excited by the signal. On the propagation path of the diffracted part of the light beam, 4.1-4.4 lenses are installed. In the focal planes of these lenses forming the spatial spectrum of the received signal, matrices 5.1-5.4 of photodetectors are installed. Each resolving element of the analyzed frequency range has its own photodetector.

Ячейка 3.1(3.2-3.4) Брэгга состоит из звукопровода и возбуждающей гиперзвук пьезоэлектрической пластины, выполненной из кристалла ниобат-лития соответственно Х и Y - 35о среза. Это обстоятельство обеспечивает автоматическую подстройку по углу Брэгга и работу ячейки в широком диапазоне частот. В качестве блоков 6.1-6.4 индикации могут быть использованы осциллографические индикаторы.Cell 3.1 (3.2-3.4) Bragg consists of a sound duct and a hypersound exciting piezoelectric plate made of a niobate-lithium crystal, respectively, X and Y - 35 o cut. This circumstance provides automatic Bragg angle adjustment and cell operation in a wide frequency range. Oscillographic indicators can be used as blocks of 6.1-6.4 indications.

Если на вход анализатора спектра поступает сложный сигнал с бинарной фазовой манипуляцией (ФМн-2), то его аналитически можно записать следующим образом:
uc(t) = Uccos[2 π fct + φк (t) + φc ] ,
0 ≅ t ≅ Tc, где Uc, fc φc и Тс - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала соответственно;
φк (t) = 0, π - манипулирующая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции, причем φк (t) = cons при kTи < t < (k + 1) τи и может изменяться скачком при t = k τи , т. е. на границах между элементарными посылками (K = 1, 2, . . . , N = = 1);
τи и N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Tc (Tc = N τи ).
If a complex signal with binary phase shift keying (FMN-2) is input to the spectrum analyzer, then it can be analytically written as follows:
u c (t) = U c cos [2 π f c t + φ к (t) + φ c ],
0 ≅ t ≅ T c , where U c , f c φ c and T c are the amplitude, carrier frequency, initial phase, and signal duration, respectively;
φ a (t) = 0, π - manipulating component phase mapping law DPSK, wherein φ a (t) = cons when kT and <t <(k + 1) τ u and may vary abruptly at t = k τ and , i.e., at the boundaries between elementary premises (K = 1, 2,..., N = = 1);
τ and and N are the duration and number of chips that make up the signal of duration T c (T c = N τ and ).

Указанный сигнал поступает на вход преобразователя 8 частоты, на выходе которого образует напряжение
uпр(t) = Uпрcos[2 π fпрt + φк (t) + φпр),
0 ≅ t ≅ Tc, где Uпр = 1/2 · K UcUг;
К - коэффициент передачи смесителя;
fпр = fc - fг - промежуточная частота;
φпр= φcг - промежуточная начальная фаза;
Uг, fг и φг - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения гетеродина соответственно.
The specified signal is fed to the input of the frequency Converter 8, the output of which forms a voltage
u pr (t) = U pr cos [2 π f pr t + φ к (t) + φ pr ),
0 ≅ t ≅ T c , where U pr = 1/2 · KU c U g ;
K is the transfer coefficient of the mixer;
f CR = f c - f g - intermediate frequency;
φ CR = φ cg - intermediate initial phase;
U g , f g and φ g are the amplitude, frequency and initial phase of the local oscillator voltage, respectively.

Это напряжение выделяется усилителем 9 промежуточной частоты и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 3.1 Брэгга и на два входа перемножителя 10.1, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
u1(t) = Uccos(4 π fпрt + 2 φпр),
0 ≅ t ≅ Tc,
где U1 = 1/2 · K1U2 пр;
К1 - коэффициент передачи перемножителя.
This voltage is allocated by the intermediate frequency amplifier 9 and supplied to the piezoelectric transducer of the Bragg cell 3.1 and to two inputs of the multiplier 10.1, at the output of which a harmonic voltage is generated
u 1 (t) = U c cos (4 π f pr t + 2 φ pr ),
0 ≅ t ≅ T c ,
where U 1 = 1/2 · K 1 U 2 pr ;
To 1 - transfer coefficient of the multiplier.

Так как 2 φк (t) = 0,2 π , то в указанном напряжении фазовая манипуляция уже отсутствует. Напряжение u1(t) выделяется полосовым фильтром 11.1 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 3.2 Брэгга и на два входа перемножителя 10.2, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
u2(t) = U2cos(8 π fпрt + 4 φпр),
0 ≅ t ≅ Tc, где U2 = 1/2 · K1U1 2.
Since 2 φ к (t) = 0.2 π, phase manipulation is already absent in the indicated voltage. The voltage u 1 (t) is allocated by the band-pass filter 11.1 and supplied to the piezoelectric transducer of the Bragg cell 3.2 and to two inputs of the multiplier 10.2, at the output of which a harmonic voltage is generated
u 2 (t) = U 2 cos (8 π f pr t + 4 φ pr ),
0 ≅ t ≅ T c , where U 2 = 1/2 · K 1 U 1 2 .

Это напряжение выделяется полосовым фильтром 11.2 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 3.3 Брэгга и на два входа перемножителя 10.3, на выходе которого образуется гармоническое напряжение
u3(t) = U3cos(16 π fпрt + 8 φпр),
0 ≅ t ≅ Tc,
где U3 = 1/2 · K1U2 2. Это напряжение выделяется полосовым фильтром 11.3 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 3.4 Брэгга.
This voltage is allocated by the band-pass filter 11.2 and supplied to the piezoelectric transducer of the Bragg cell 3.3 and to two inputs of the multiplier 10.3, at the output of which a harmonic voltage is generated
u 3 (t) = U 3 cos (16 π f pr t + 8 φ pr ),
0 ≅ t ≅ T c ,
where U 3 = 1/2 · K 1 U 2 2 . This voltage is released by the band-pass filter 11.3 and applied to the piezoelectric transducer of the Bragg 3.4 cell.

Ширина спектра ФМн-2 сигнала Δ fc определяется длительностью τи элементарных посылок ( Δ fc = 1/ τи), тогда как ширина спектра второй Δ f2, четвертой Δ f4, восьмой Δ f8 гармоник определяется длительностью Тс сигнала ( Δ f2 = Δ f4 = Δ f8 = 1/Tc ). Следовательно, при умножении фазы на два, четыре и восемь спектр ФМн-2 сигнала "сворачивается" в N раз (

Figure 00000001
=
Figure 00000002
Figure 00000003
= N
Figure 00000004
) и трансформируется в одиночные спектральные составляющие. Это обстоятельство и является признаком распознавания ФМн-2 сигнала. Спектры принимаемого ФМн-2 сигнала и его гармоник визуально наблюдаются на экранах индикаторов 6.1-6.4 соответственно (фиг. 2а).The width of the spectrum of the FMN-2 signal Δ f c is determined by the duration of τ and the chips (Δ f c = 1 / τ and ), while the width of the spectrum of the second Δ f 2 , the fourth Δ f 4 , the eighth Δ f 8 harmonics is determined by the duration T s of the signal (Δ f 2 = Δ f 4 = Δ f 8 = 1 / T c ). Therefore, when the phase is multiplied by two, four, and eight, the spectrum of the FMN-2 signal “folds” N times (
Figure 00000001
=
Figure 00000002
Figure 00000003
= N
Figure 00000004
) and transforms into single spectral components. This circumstance is a sign of recognition of the FMN-2 signal. The spectra of the received FMN-2 signal and its harmonics are visually observed on the screens of the indicators 6.1-6.4, respectively (Fig. 2a).

Если на вход анализатора спектра поступает ФМН-4 сигнал[

Figure 00000005
(t) = 0,
Figure 00000006
, Π,
Figure 00000007
] , то на выходе полосового фильтра 11.1 образуется ФМн-2 сигнал [ φк (t) = 0, π, 2 π, 3 π] , а на выходе полосовых фильтров 11.2 и 11.3 образуются соответствующие гармонические составляющие u2(t) и u3(t). В этом случае на экранах индикаторов 6.1 и 6.2 наблюдаются спектры ФМн-4 и ФМн-2 сигналов, а на экранах индикаторов 6.3 и 6.4 - одиночные спектральные составляющие (фиг. 2б).If the FMN-4 signal [
Figure 00000005
(t) = 0,
Figure 00000006
, Π,
Figure 00000007
], then an FMN-2 signal [φ к (t) = 0, π, 2 π, 3 π] is formed at the output of the bandpass filter 11.1, and the corresponding harmonic components u 2 (t) and u are formed at the output of the bandpass filters 11.2 and 11.3 3 (t). In this case, on the screens of indicators 6.1 and 6.2, the spectra of FMN-4 and FMN-2 signals are observed, and on the screens of indicators 6.3 and 6.4, single spectral components are observed (Fig. 2b).

Если на вход анализатора поступает ФМн-8 сигнал[

Figure 00000008
(t) = 0,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
, Π,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
] , то на выходах полосовых фильтров 11.1 и 11.2 образуются ФМн-4 и ФМ-2 сигналы, а на выходе полосового фильтра 11.3 - гармоническое напряжение. В этом случае на экранах индикаторов 6.1-6.3 наблюдаются спектры ФМн-8, ФМн-4, ФМн-2 сигналов, а на экране индикатора 6.4 - одиночная спектральная составляющая (фиг. 2в).If an FMN-8 signal [
Figure 00000008
(t) = 0,
Figure 00000009
,
Figure 00000010
,
Figure 00000011
, Π,
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
], then the FMN-4 and FM-2 signals are generated at the outputs of the bandpass filters 11.1 and 11.2, and the harmonic voltage at the output of the bandpass filter 11.3. In this case, on the screens of the indicators 6.1-6.3, the spectra of FMN-8, FMN-4, FMN-2 signals are observed, and on the screen of the indicator 6.4 there is a single spectral component (Fig. 2c).

Если на вход анализатора поступает ЧМн-2 сигнал (фиг. 3а)
uc(t) = Uccos[2 π fсрt + φ (t) + φc] ,
0 ≅ t ≅ Tc,
где fcp=

Figure 00000015
- средняя частота сигнала (фиг. 3);
φ (t) - изменяющаяся во времени фазовая функция (фиг. 4);
f1= fcp+
Figure 00000016
, f2= fcp+
Figure 00000017
- символьные частоты, то на выходе полосового фильтра 11.1 образуется частотно-манипулированный сигнал с индексом девиации частоты h = 1. При этом спектр трансформируется в спектральные составляющие на частотах 2f1и 2f2. На выходе полосового фильтра 11.2 образуются две спектральные составляющие на частотах 4f1 и 4f2, а на выходе полосового фильтра 11.3 - две спектральные составляющие на частотах 8f1 и 8f2 (фиг. 2г).If the input of the analyzer receives a ChMn-2 signal (Fig. 3a)
u c (t) = U c cos [2 π f cf t + φ (t) + φ c ],
0 ≅ t ≅ T c ,
where f cp =
Figure 00000015
- the average frequency of the signal (Fig. 3);
φ (t) - time-varying phase function (Fig. 4);
f 1 = f cp +
Figure 00000016
, f 2 = f cp +
Figure 00000017
are symbolic frequencies, then a frequency-manipulated signal with a frequency deviation index h = 1 is formed at the output of the band-pass filter 11.1. In this case, the spectrum is transformed into spectral components at frequencies 2f 1 and 2f 2 . At the output of the bandpass filter 11.2, two spectral components are formed at frequencies 4f 1 and 4f 2 , and at the output of the bandpass filter 11.3, two spectral components at frequencies 8f 1 and 8f 2 are formed (Fig. 2d).

Если на вход анализатора поступает ЧМн-3 сигнал (фиг. 3б), то на выходе полосовых фильтров 11.2 и 11.3 образуются три спектральные составляющие на частотах 4f1, 4fср, 4f2 и 8f1, 8fср, 8f2, т. е. сплошной спектр трансформируется в три спектральные составляющие (фиг. 3д). На выходе перемножителя 10.1 спектр ЧМн-3 сигнала трансформируется в другой сплошной спектр, поскольку h < 1. Таким образом, на экране индикаторов 6.1 и 6.2 визуально наблюдаются сплошные спектры.If the analyzer receives an FMN-3 signal (Fig. 3b), then three spectral components are formed at the output of bandpass filters 11.2 and 11.3 at frequencies 4f 1 , 4f cf , 4f 2 and 8f 1 , 8f cf , 8f 2 , i.e. The continuous spectrum is transformed into three spectral components (Fig. 3d). At the output of the multiplier 10.1, the spectrum of the ChMn-3 signal is transformed into another continuous spectrum, since h <1. Thus, continuous spectra are visually observed on the screen of indicators 6.1 and 6.2.

Если на вход анализатора поступает ЧМн-5 сигнал (фиг. 3в), то на выходе перемножителя 10.3 его сплошной спектр трансформируется в пять спектральных лепестков с пиковыми значениями на частотах 8f1, 8f3, 8fср, 8f4 и 8f2. На выходах перемножителей 10.1 и 10.2 сплошной спектр ЧМн-5 сигнала трансформируется в другие сплошные спектры, так как в этом случае h < 1. Таким образом, на экранах индикаторов 6.1-6.3 наблюдаются сплошные спектры, а на экране индикатора 6.4 - пять спектральных лепестков (фиг. 2е).If the analyzer receives an FMN-5 signal (Fig. 3c), then at the output of the multiplier 10.3 its continuous spectrum is transformed into five spectral lobes with peak values at frequencies 8f 1 , 8f 3 , 8f cf , 8f 4 and 8f 2 . At the outputs of the multipliers 10.1 and 10.2, the continuous spectrum of the ChMn-5 signal is transformed into other continuous spectra, since in this case h <1. Thus, continuous spectra are observed on the screens of indicators 6.1-6.3, and five spectral lobes on the indicator screen 6.4 ( Fig. 2e).

Если на вход анализатора поступает сигнал с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ)
uc(t) = Uccos(2 π fct + πγt2 + φc ] ,
0 ≅ t ≅ Tc,
где Uc, fc, φc и Тс - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и длительность сигнала соответственно;
γ =

Figure 00000018
- скорость изменения частоты внутри импульса;
Δ fд - девиация частоты, то преобразователем 8 частоты он переносится на промежуточную частоту
uпр(t) = Uпрcos(2 π fпрt + πγt2 + φпр),
0 ≅ t ≅ Tc. Напряжение uпр(t) выделяется усилителем 9 промежуточной частоты и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 3.1 Брэгга и на два входа перемножителя 10.1, на выходе которого образуется ЛЧМ-сигнал
u1(t) = U1cos(4 π fпрt + 2 πγt2 + 2 φпр),
0 ≅ t ≅ Tc. который выделяется полосовым фильтром 11.1 и поступает на пьезоэлектрический преобразователь ячейки 3.2 Брэгга. Так как длительность Тс ЛЧМ-сигнала на основной и удвоенной промежуточной частоте одинакова, то увеличение γ в 2 раза происходит за счет увеличения в 2 раза девиации частоты Δ fд. Из этого следует, что ширина спектра ЛЧМ-сигнала на удвоенной промежуточной частоте в 2 раза больше его ширины спектра на основной промежуточной частоте (Δ f2 = 2 Δ fc). Аналогично на выходах перемножителей 10.2 и 10.3 ширина спектра ЛЧМ-сигнала увеличивается в 4 и 8 раз (Δ f4 = 4 Δ fc, Δ f8 = 8 Δ fc).If a linear frequency modulation (LFM) signal is input to the analyzer
u c (t) = U c cos (2 π f c t + πγt 2 + φ c ],
0 ≅ t ≅ T c ,
where U c , f c , φ c and T c - amplitude, initial frequency, initial phase and signal duration, respectively;
γ =
Figure 00000018
- rate of change of frequency inside the pulse;
Δ f d - frequency deviation, then the frequency converter 8 it is transferred to the intermediate frequency
u pr (t) = U pr cos (2 π f pr t + πγt 2 + φ pr ),
0 ≅ t ≅ T c . The voltage u pr (t) is allocated by the intermediate frequency amplifier 9 and supplied to the piezoelectric transducer of the Bragg cell 3.1 and to two inputs of the multiplier 10.1, at the output of which an LFM signal is generated
u 1 (t) = U 1 cos (4 π f pr t + 2 πγt 2 + 2 φ pr ),
0 ≅ t ≅ T c . which is allocated by the band-pass filter 11.1 and fed to the piezoelectric transducer of the cell Bragg 3.2. Since the duration of T with the LFM signal at the fundamental and doubled intermediate frequencies is the same, a 2-fold increase in γ occurs due to a 2-fold increase in the frequency deviation Δ f d . From this it follows that the width of the spectrum of the LFM signal at twice the intermediate frequency is 2 times greater than its spectrum width at the main intermediate frequency (Δ f 2 = 2 Δ f c ). Similarly, at the outputs of multipliers 10.2 and 10.3, the width of the spectrum of the LFM signal increases by 4 and 8 times (Δ f 4 = 4 Δ f c , Δ f 8 = 8 Δ f c ).

Следовательно, на экране индикатора 6.1 визуально наблюдается спектр ЛЧМ-сигнала, а на экранах индикаторов 6.2-6.4 - спектры ЛЧМ-сигналов, ширина которых в 2, 4 и 8 раз больше ширины спектра исходного ЛЧМ-сигнала (фиг. 2ж). Это обстоятельство является признаком распознавания ЛЧМ-сигнала и поводом для перевода оператором переключателя 12 в замкнутое положение. При этом принимаемый ЛЧМ-сигнал uc(t) с антенны 7 через замкнутый переключатель 12 поступает на первый вход перемножителя 20, на второй вход которого с антенны 19 подается ЛЧМ-сигнал uc(t)
uc(t + τ ) = Uccos[2 π fc(t + τ) + πγ(t+τ)2 + φc ] ,
0 ≅ t ≅ Tc,
где τ =

Figure 00000019
=
Figure 00000020
- время запаздывания сигнала, приходящего на антенну 19, по отношению к сигналу, приходящему на антенну 7.Therefore, on the screen of indicator 6.1, the spectrum of the chirp signal is visually observed, and on the screens of indicators 6.2-6.4, the spectra of chirp signals whose width is 2, 4, and 8 times the width of the spectrum of the original chirp signal (Fig. 2g). This fact is a sign of recognition of the chirp signal and the reason for the operator to switch the switch 12 to the closed position. In this case, the received LFM signal u c (t) from the antenna 7 through the closed switch 12 is fed to the first input of the multiplier 20, the second input of which from the antenna 19 is fed the LFM signal u c (t)
u c (t + τ) = U c cos [2 π f c (t + τ) + πγ (t + τ) 2 + φ c ],
0 ≅ t ≅ T c ,
where τ =
Figure 00000019
=
Figure 00000020
- the delay time of the signal arriving at the antenna 19, with respect to the signal arriving at the antenna 7.

В результате перемножения образуется результирующее напряжение uΣ (t) = uc(t)uc(t + τ ) = Uбcos(2 π fбt + φб) + + Uбсos(4 π fct + 2 π fбt + φб + 2 πγt2+ 2 φс), где Uб = 1/2 · K1Uc 2;
К1 - коэффициент передачи перемножителя;
fб = γτ - частота биений;
φб= 2πfcτ+πγτ2- начальная фаза биений.
As a result of multiplication, the resulting voltage u Σ (t) = u c (t) u c (t + τ) = U b cos (2 π f b t + φ b ) + + U b сos (4 π f c t + 2 π f b t + φ b + 2 πγt 2 + 2 φ s ), where U b = 1/2 · K 1 U c 2 ;
To 1 - transfer coefficient of the multiplier;
f b = γτ is the beat frequency;
φ b = 2πf c τ + πγτ 2 is the initial phase of the beats.

Усилителем 21 низкой частоты выделяется напряжение биений (напряжение разностной частоты)
u5(t) = Uбcos(2 π fбt + φб), 0 ≅ t ≅ Tc. При этом угол прихода радиоволн β определяется следующим образом:
β = arccos

Figure 00000021
Figure 00000022
.The amplifier 21 low frequency allocated voltage beats (voltage differential frequency)
u 5 (t) = U b cos (2 π f b t + φ b ), 0 ≅ t ≅ T c . In this case, the angle of arrival of radio waves β is determined as follows:
β = arccos
Figure 00000021
Figure 00000022
.

Поскольку при изменении угла β меняется и величина частоты биений fб, то последняя однозначно определяет пеленг на источник излучения ЛЧМ-сигналов (фиг. 5а). Для определения угла β прихода радиоволн необходимо измерить частоту биений fб и скорость изменения частоты γ внутри импульса. Частота биений (фиг. 5б) измеряется с помощью электронно-счетного частотомера 22. Из непрерывного переменного напряжения uб(t) частоты fб формируются короткие импульсы, частота следования которых остается равной fб. Если сосчитать число импульсов n1за известный интервал времени Δ t, то легко определить искомую частоту
fБ=

Figure 00000023
.Since when the angle β changes, the value of the beat frequency f b also changes, the latter uniquely determines the bearing to the radiation source of the LFM signals (Fig. 5a). To determine the angle β of the arrival of radio waves, it is necessary to measure the beat frequency f b and the rate of change of the frequency γ inside the pulse. The beat frequency (Fig. 5b) is measured using an electronically counted frequency meter 22. Short pulses are generated from the continuous alternating voltage u b (t) of the frequency f b , the repetition rate of which remains equal to f b . If we count the number of pulses n 1 for a known time interval Δ t, then it is easy to determine the desired frequency
f B =
Figure 00000023
.

В частности, если Δ t = 1 с, то измеренное количество импульсов n1численно равно неизвестной частоте. Количество импульсов n1 с выхода частотомера 22 поступает на первый вход арифметического блока 23.In particular, if Δ t = 1 s, then the measured number of pulses n 1 is numerically equal to the unknown frequency. The number of pulses n 1 from the output of the frequency counter 22 is supplied to the first input of the arithmetic unit 23.

Для измерения скорости изменения частоты γ внутри импульса напряжение uc(t) с антенны 7 через замкнутый переключатель 12 поступает на вход узкополосного фильтра 13 с полосой пропускания Δ f (фиг. 6а). На выходе узкополосного фильтра 13 образуется радиоимпульс (фиг. 6б) длительностью tu=

Figure 00000024
. Этот радиоимпульс поступает на вход амплитудного детектора 14, который выделяет его огибающую. Прямоугольный видеоимпульс с выхода амплитудного детектора 14 (фиг. 6в) поступает на первый вход элемента И 16, на второй вход которого подаются счетные импульсы с выхода генератора 15 (фиг. 6г). На выходе элемента И 16 образуются счетные импульсы, количество которых n2 подсчитывается счетчиком 18. Видеоимпульс с выхода амплитудного детектора 14 (фиг. 6в) поступает одновременно на вход дифференцирующей цепи 17, на выходе которой образуется два коротких разнополярных импульса (фиг. 6е), причем положительным коротким импульсом счетчик 18 приводится в исходное (нулевое) состояние, т. е. подготавливается к работе, а отрицательным коротким импульсом сосчитанное количество n2 счетных импульсов переводится в арифметический блок 23, в котором определяется угол β прихода радиоволны в цифровом коде. Последний регистрируется индикатором 24. (56) Авторское свидетельство СССР N 1626182, кл. G 01 R 23/17, 1989.To measure the rate of change of the frequency γ inside the pulse, the voltage u c (t) from the antenna 7 through a closed switch 12 is fed to the input of a narrow-band filter 13 with a passband Δ f (Fig. 6a). At the output of the narrow-band filter 13, a radio pulse is generated (Fig. 6b) of duration t u =
Figure 00000024
. This radio pulse arrives at the input of the amplitude detector 14, which distinguishes its envelope. A rectangular video pulse from the output of the amplitude detector 14 (Fig. 6c) is supplied to the first input of the And 16 element, to the second input of which counting pulses are fed from the output of the generator 15 (Fig. 6d). At the output of element And 16, counting pulses are formed, the number of which n 2 is counted by the counter 18. The video pulse from the output of the amplitude detector 14 (Fig. 6c) is fed simultaneously to the input of the differentiating circuit 17, the output of which is formed of two short unipolar pulses (Fig. 6f), moreover, the counter 18 is brought into the initial (zero) state by a positive short pulse, that is, it is prepared for operation, and the counted number of n 2 counted pulses is converted into an arithmetic block 23, in which the angle β of arrival of the radio wave in digital code is given. The latter is recorded by indicator 24. (56) Copyright certificate of the USSR N 1626182, cl. G 01 R 23/17, 1989.

Claims (1)

АКУСТООПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА, содержащий последовательно соединенные лазер, коллиматор и четыре ячейки Брэгга, в продифрагированном луче каждой из которых последовательно установлены линзы и матрица фотодетекторов в ее фокальной плоскости, электрическим выходом подключенная к блоку визуальной индикации спектра, а также последовательно включенные приемную антенну, преобразователь частоты, усилитель промежуточной частоты, первый перемножитель, первый полосовой фильтр, второй перемножитель, второй полосовой фильтр, третий перемножитель и третий полосовой фильтр, при этом к входам умножителя и к выходу каждого полосового фильтра подключены электрические входы соответствующих ячеек Брэгга, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем точной и однозначной пеленгации источника излучения сложных сигналов с линейной частотной модуляцией, в него введены последовательно соединенные с приемной антенной переключатель, узкополосный фильтр, амплитудный детектор и элемент И, генератор счетных импульсов, соединенный с вторым входом элемента И, последовательно соединенные дифференцирующая цепь, счетчик, арифметический блок и пятый блок индикации, последовательно соединенные вторая антенна, четвертый перемножитель, усилитель низкой частоты и электронно-счетный частотомер, подключенный к второму входу арифметического блока, причем второй вход четвертого перемножителя соединен с переключателем, выход элемента И соединен с вторым входом счетчика, а выход дифференцирующей цепи соединен с выходом амплитудного детектора.  ACOUSTOOPTIC SPECTRA ANALYZER containing a laser, a collimator and four Bragg cells in series, each of which has lenses and a photodetector array in its focal plane, connected to the visual spectrum indication unit, and also a receiving antenna and a frequency converter in series, in the diffracted beam of each , intermediate frequency amplifier, first multiplier, first bandpass filter, second multiplier, second bandpass filter, third per a multiplier and a third bandpass filter, while the inputs of the multiplier and the output of each bandpass filter are connected to the electrical inputs of the corresponding Bragg cells, characterized in that, in order to expand the functionality by accurate and unambiguous direction finding of the radiation source of complex signals with linear frequency modulation, into it a switch, a narrow-band filter, an amplitude detector and an element And, a counting pulse generator connected to the second input of Entente And, a series-connected differentiating circuit, a counter, an arithmetic unit and a fifth display unit, series-connected a second antenna, a fourth multiplier, a low-frequency amplifier and an electronic counting frequency meter connected to the second input of the arithmetic unit, the second input of the fourth multiplier connected to a switch, the output of the element And is connected to the second input of the counter, and the output of the differentiating circuit is connected to the output of the amplitude detector.
SU5017960 1991-11-27 1991-11-27 Acoustic-optic spectrum analyzer RU2009513C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017960 RU2009513C1 (en) 1991-11-27 1991-11-27 Acoustic-optic spectrum analyzer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017960 RU2009513C1 (en) 1991-11-27 1991-11-27 Acoustic-optic spectrum analyzer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2009513C1 true RU2009513C1 (en) 1994-03-15

Family

ID=21592266

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5017960 RU2009513C1 (en) 1991-11-27 1991-11-27 Acoustic-optic spectrum analyzer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2009513C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0180449A2 (en) An acousto-optic dispersive light filter
US4179217A (en) Dynamic photoelasticimeter with rotating birefringent element
US3509453A (en) Light modulation system for analysis of information
RU2009513C1 (en) Acoustic-optic spectrum analyzer
US3220003A (en) Detector for varying carrier frequency signals
RU2046358C1 (en) Acoustic spectrum analyzer
RU2333539C1 (en) Training acousto-optic device
RU1783450C (en) Acoustic-optic spectrum analyzer
RU1800381C (en) Acoustic-optical analyzer
RU2014622C1 (en) Acoustooptical spectrum analyzer
RU2214608C2 (en) Acoustooptical spectrum analyzer
RU2171997C2 (en) Acoustic meter of radio signal parameters
RU2010435C1 (en) Device for finding type of phase-shifted signals
RU2333540C1 (en) Optic traning device
SU949491A1 (en) Device for material quality control
RU2080655C1 (en) Device which recognizes information signals
RU2234708C2 (en) Panoramic acoustic-optical receiver-wavemeter
SU1626092A1 (en) Acoustooptical frequency meter
RU2005303C1 (en) Acoustic-optical spectrum analyzer
SU783576A1 (en) Method of measuring kinematic error of toothed gears
SU1270716A1 (en) Versions of acoustical-optical frequency meter
RU2007046C1 (en) Acoustooptical receiver
RU2172517C1 (en) Data signal identifying device
SU1163279A1 (en) Device for determining standard deviation of phase fluctuation
SU1721534A1 (en) Spectrum acoustic-optical analyzer