ИЗМЕРИТЕЛЬ ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ
FREQUENCY DEVIATION METER

Изобретение относится к области радиотехники и измерительной техники и может быть использовано в системах радиотехнической разведки (РТР) и пассивного целеуказания для измерения величин девиации несущей частоты импульсных сигналов радиолокационных станций (РЛС) с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) при неизвестной длительности разведуемого сигнала.
Известны устройства измерения величины девиации импульсных ЛЧМ сигналов РЛС, которые состоят из частотно-амплитудного преобразователя, усилителя, формирующего устройства и счетчика.
Принцип действия таких измерителей основан на использовании знакопеременной характеристики преобразования частоты в напряжение. Величина девиации определяется числом дискретных частотно-задающих устройств (колебательных контуров), на входе которых возбуждается напряжение, вызванное измеряемым сигналом. Основными недостатками таких устройств являются ограничения по пределам измеряемой девиации, по допустимой величине скорости изменения частоты за время импульса и по длительности сигнала разведуемой РЛС, которые вызваны зависимостью времени установления напряжения на каждом отдельном контуре от полосы его пропускания. При малых длительностях сигнала и больших скоростях изменения частоты за время импульса напряжение сигнала на контуре не успеет установиться, что приводит к неработоспособности всего устройства.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому устройству является цифровой измеритель изменяющейся частоты методом счета нулей за строго фиксированный мерный интервал времени ("Радиотехника", том 19, №1, 1964, стр.57), содержащий формирователь импульсов, ключевую схему, счетчик импульсов, индикатор, блок формирования калиброванного интервала усреднения (мерного интервала). Выход формирователя соединен в первым входом ключевой схемы, второй вход ключевой схемы соединен с блоком формирования мерного интервала, выход ключевой схемы соединен со счетчиком, к выходу которого подключен индикатор.
Такие измерители, обладая высоким быстродействием, могут измерить среднюю частоту ЧМ сигнала за фиксированный мерный интервал времени, что позволяет использовать их для измерения девиации частоты импульсного ЛЧМ сигнала с известной длительностью. Для этого необходимо определить значения средних частот за время наперед заданных мерных интервалов, на целое число которых разбивается измеряемый импульс. Затем путем вычитания из среднего значения частоты, полученной в первом мерном интервале, среднего значения частоты, полученной в последнем мерном интервале, можно получить величину девиации несущей частоты за время длительности импульса ЛЧМ сигнала.
В системах РТР длительность принимаемого импульса величина случайная, т.к. априори существует вероятность приема сигнала РЛС любой длительности из заданного диапазона возможных длительностей ЛЧМ сигналов.
Поэтому заранее невозможно сформировать мерный временной интервал, что исключает возможность использования в РТР такого измерителя, т.е. ограничивает область его применения.
Целью настоящего изобретения является расширение области применения таких цифровых измерителей изменяющейся частоты путем обеспечения измерения девиации частоты ЛЧМ сигналов при неизвестной длительности, разведуемого импульса, а также расширение диапазона величины измеряемой девиации.
Поставленная цель достигается тем, что в измеритель, содержащий формирователь импульсов, ключевые схемы, блок формирования мерных интервалов и счетчик, выход формирователя соединен с первым входом первой ключевой схемы, вторые входы ключевых схем подключены к соответствующим выходам блока формирования мерных интервалов, их выходы соединены с соответствующими входами счетчика, введены блок задержки и детектор огибающей, входы которых подключены к выходу формирователя, выход детектора огибающей соединен со входом блока формирования мерных интервалов, а выход блока задержки соединен с первым входом второй ключевой схемы.
Блок формирования мерных интервалов может быть реализован различными методами. Одна из его реализаций содержит дифференцирующую цепь, инвертор и два генератора одиночных импульсов. При этом вход устройства соединен со входом дифференцирующей цепи, ее выход - со входом запуска первого генератора и входом инвертора, выход инвертора соединен со входом запуска второго генератора, а выходы генераторов являются выходами блока. Запуск генераторов осуществляется импульсами одной полярности, а длительность генерируемого импульса, равна длительности задержки сигнала в блоке задержки. Из других вариантов блока формирования мерных интервалов можно упомянуть такой, в котором используются огибающие прямого и задержанного в блоке задержки сигналов формирователя для формирования мерных интервалов путем вычитания одной огибающей из другой.
В этом случае измеритель должен содержать второй детектор огибающей, подключенный к выходу блока задержки, а блок формирования состоит из двух схем запрета, сигнальные входы которых подключены к выходам детекторов огибающей соответствующих каналов, входы управления (запрета) - к выходам противоположных каналов, а выходы схем запрета являются выходами блока формирования. Такая реализация может оказаться предпочтительной, особенно при наличии регулировки задержки ЛЧМ сигнала в блоке задержки.
Сущность изобретения поясняется чертежами. На Фиг. 1 приведена функциональная схема измерителя, а на фиг. 2 - временные диаграммы работы измерителя.
На чертежах показаны:
1 - формирователь импульсов;
2 - ключевые схемы;
3 - блок формирования мерных интервалов;
4 - счетчик;
5 - блок задержки;
6 - детектор огибающей;
7 - сигнал на выходе формирователя импульсов;
8 - сигнал на выходе детектора огибающей;
9 - сигнал на выходе блока задержки;
10 - сигналы на первом (I) и втором (II) выходах блока формирования мерных интервалов;
11 - сигнал на выходе первой ключевой схемы
12 - сигнал на выходе второй ключевой схемы.
Выход формирователя 1 импульсов соединен со входами первой ключевой схемы 2, блока 5 задержки и детектора 6 огибающей, выход детектора 6 огибающей соединен со входом блока 3 формирования мерных интервалов, выход блока 5 задержки соединен со входом второй ключевой схемы 2, выходы блока 3 формирования мерных интервалов соединены со вторыми входами ключевых схем 2, выходы которых соединены с соответствующими входами счетчика 4. Счетчик 4 выполнен по схеме реверсивного счетчика.
На Фиг. 3 приведена одна из возможных реализаций блока 3 формирователя мерных интервалов. На Фиг. 3 показаны:
13 - дифференцирующая цепь;
14 - инвертор;
15 - генераторы одиночных импульсов калиброванной длительности.
На Фиг. 3 выход дифференцирующей цепи 13 соединен со входами первого генератора 15 и инвертора 14, выход инвертора 14 соединен со входом второго генератора 15, а выходы генераторов 15 являются выходами блока 3 формирования мерных интервалов.
Измеритель работает следующим образом. При поступлении на его вход ЛЧМ сигнала формирователь 1 преобразует этот сигнал в последовательность импульсов 7, например, путем двухстороннего ограничения. Импульсная последовательность 7 с выхода формирователя 1 поступает на первую ключевую схему 2, детектор 6 огибающей и блок 5 задержки. С выхода детектора 6 сигнал 8 поступает на блок 3 формирования мерных временных интервалов. С первого выхода блока 3 формирования мерных интервалов сигнал 10-I поступает на второй вход первой ключевой схемы 2. Во время действия сигнала 10-I, длительность которого равна времени задержки в блоке 5 задержки, на выход первой ключевой схемы 2 проходят импульсы 11, попавшие на мерный интервал в начале принимаемого ЛЧМ сигнала. С выхода блока 5 задержки, задержанная на время, равное длительности мерного интервала, импульсная последовательность 9 поступает на первый вход второй ключевой схемы 2, на второй вход которой с выхода блока 3 формирования мерных интервалов поступает сигнал 10-II. Во время действия сигнала 10-II на выход второй ключевой 2 схемы проходят импульсы 12, попавшие на мерный интервал в конце принимаемого ЛЧМ сигнала. В реверсивном счетчике 4 получается разность чисел импульсов, попавших на первый и второй мерные интервалы, которая равна величине девиации разведуемого ЛЧМ-сигнала РЛС.
Задержка разведуемого ЛЧМ сигнала в одном из каналов управляемых ключей на постоянное время, равное длительности мерного интервала, снимает требование предварительного измерения длительности анализируемого импульса, что позволяет применить такой измеритель для поимпульсного определения величины девиации разведуемых ЛЧМ сигналов РЛС в системах радиотехнической разведки и пассивного целеуказания. Предложенный измеритель девиации реализуется на быстродействующих элементах дискретной техники, что снимает ограничения по скорости изменения частоты и величине девиации в ЛЧМ импульсных сигналах разведуемых РЛС.