[go: up one dir, main page]

RU2344430C1 - Device for frequency measurement of input system of panoramic radio receiver - Google Patents

Device for frequency measurement of input system of panoramic radio receiver Download PDF

Info

Publication number
RU2344430C1
RU2344430C1 RU2007121227/28A RU2007121227A RU2344430C1 RU 2344430 C1 RU2344430 C1 RU 2344430C1 RU 2007121227/28 A RU2007121227/28 A RU 2007121227/28A RU 2007121227 A RU2007121227 A RU 2007121227A RU 2344430 C1 RU2344430 C1 RU 2344430C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
output
input
time
signal
Prior art date
Application number
RU2007121227/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Иванович Дикарев (RU)
Виктор Иванович Дикарев
Борис Васильевич Койнаш (RU)
Борис Васильевич Койнаш
Евгений Александрович Коровин (RU)
Евгений Александрович Коровин
Original Assignee
Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
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 Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского filed Critical Военно-космическая академия им. А.Ф. Можайского
Priority to RU2007121227/28A priority Critical patent/RU2344430C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2344430C1 publication Critical patent/RU2344430C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Monitoring And Testing Of Transmission In General (AREA)

Abstract

FIELD: physics, radio.
SUBSTANCE: device presented relates radio measuring equipment and can be used for passive radio control during the solving of problems of hidden characterisation of impulse signals with increased interference immunity and secrecy. Device for frequency measurement of input signals of a panoramic radio receiver contains a reception antenna, input circuit, high frequency amplifier, first and second asynchronous detectors, heterodyne, first and second video frequency amplifier, differentiating circuit, first and second observation oscilloscope, which have vertical-deflecting and horizontal-deflecting plates, forming unit of frequency analysing, 90° phase changer, pulse former and first - third keys, control unit, switch, frequency width gauge, time-interval counter, time-and-frequency matrix former, comparing unit and memory block and analysis, accordingly connected in between themselves.
EFFECT: increase in the functionality of the device.
5 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к радиоизмерительной технике и может быть использовано для пассивного радиоконтроля при решении задач скрытого определения характеристик импульсных сигналов с повышенной помехоустойчивостью и скрытностью (кратковременные пакетные сигналы, сигналы со скачкообразным изменением частоты и другие импульсные сигналы).The proposed device relates to a radio engineering technique and can be used for passive radio monitoring in solving the problems of covertly determining the characteristics of pulse signals with increased noise immunity and stealth (short-term burst signals, signals with frequency-hopping and other pulse signals).

Известны устройства для измерения частоты входного сигнала панорамного радиоприемника (авт. свид. СССР №№1.000.930, 1.272.266, 1.354.124, 1.406.506, 1.531.018, 1.557.532, 1.661.661, 1.742.741, 1.832.215; патенты РФ №№2.010.245, 2.025.737, 2.030.750, 2.279.097 и другие).Known devices for measuring the frequency of the input signal of a panoramic radio receiver (ed. Certificate of the USSR No. 1.000.930, 1.272.266, 1.354.124, 1.406.506, 1.531.018, 1.557.532, 1.661.661, 1.742.741, 1.832 .215; RF patents ı2.010.245, 2.025.737, 2.030.750, 2.279.097 and others).

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является «Устройство для измерения частоты входного сигнала панорамного радиоприемника» (патент РФ №2.279.097, G01R 23/10, 2004), которое и выбрано в качестве прототипа.Of the known devices, the closest to the proposed one is “A device for measuring the frequency of the input signal of a panoramic radio receiver” (RF patent No. 2.279.097, G01R 23/10, 2004), which is selected as a prototype.

Следует отметить, что для представления любого сигнала достаточно знать его несущую частоту и двухкомпонентный векторный процесс - комплексную огибающую. Несмотря на то, что несущая частота может быть большой, комплексная огибающая остается относительно низкочастотным сигналом, который можно преобразовать в цифровую форму.It should be noted that to represent any signal, it is enough to know its carrier frequency and the two-component vector process - the complex envelope. Although the carrier frequency may be large, the complex envelope remains a relatively low frequency signal that can be digitized.

Любой сигнал в самой общей форме может быть представлен в следующем виде:Any signal in the most general form can be represented as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
- комплексная огибающая сигнала;Where
Figure 00000002
- complex envelope of the signal;

U(t) - огибающая (изменяющаяся во времени амплитуда) сигнала;U (t) is the envelope (amplitude varying in time) of the signal;

φ(t)=φн(t)+φo - фаза сигнала;φ (t) = φ n (t) + φ o - phase of the signal;

φн(t) - нелинейная составляющая фазы;φ n (t) is the nonlinear component of the phase;

φ0 - начальная фаза;φ 0 is the initial phase;

ωct - линейная составляющая;ω c t is the linear component;

ωс - несущая круговая частота (ωс=2πfc).ω с - carrier circular frequency (ω с = 2πf c ).

С учетом формул Эйлера комплексная огибающая сигнала записывается в следующем виде:Given the Euler formulas, the complex envelope of the signal is written as follows:

Figure 00000003
Figure 00000003

При этом сигнал uc(t) выразим как вещественную часть комплексного сигнала

Figure 00000004
In this case, the signal u c (t) is expressed as the real part of the complex signal
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

Рассмотрим комплексную огибающую сигнала при определенных значениях фазы φ(t).We consider the complex envelope of the signal at certain values of the phase φ (t).

Если фаза сигнала φ(t), изменяясь в некоторые моменты времени, принимает значения либо 0, либо π, тоIf the phase of the signal φ (t), changing at some points in time, takes the values either 0 or π, then

Figure 00000006
Figure 00000006

где знак плюс соответствует значению фазы φ1=0, а знак минус - значению фазы φ2=π.where the plus sign corresponds to the phase value φ 1 = 0, and the minus sign corresponds to the phase value φ 2 = π.

Таким образом, в данном случае комплексная огибающая сигнала является действительной функцией времени, а исходный сигнал может быть записан в видеThus, in this case, the complex envelope of the signal is a real function of time, and the original signal can be written as

Figure 00000007
Figure 00000007

откуда следует, что сигнал обладает амплитудной модуляцией (AM) и фазовой манипуляцией (ФМн). При этом амплитудная модуляция определяется огибающей сигнала U(t), а фазовая манипуляция - сомножителем cosφ(t), принимающим значение ±1.whence it follows that the signal has amplitude modulation (AM) and phase shift keying (QPSK). In this case, the amplitude modulation is determined by the envelope of the signal U (t), and the phase shift is determined by the factor cosφ (t), which takes the value ± 1.

Если фаза сигнала φ(t) принимает значение ±π/2, то комплексная огибающая сигнала является мнимой функцией времениIf the phase of the signal φ (t) takes the value ± π / 2, then the complex envelope of the signal is an imaginary function of time

Figure 00000008
Figure 00000008

Сигнал в этом случае описывается выражениемThe signal in this case is described by the expression

Figure 00000009
Figure 00000009

и тоже обладает амплитудной модуляцией и фазовой манипуляцией, определяемой сомножителем sinφ(t)=±1.and also has amplitude modulation and phase shift keying determined by the factor sinφ (t) = ± 1.

В общем случае комплексная огибающая сигнала может быть представлена в виде суммы двух составляющих, т.е.In the general case, the complex envelope of a signal can be represented as the sum of two components, i.e.

Figure 00000010
Figure 00000010

где индекс «в» означает действительную (вещественную) часть, а индекс «м» - мнимую.where the index "c" means the real (real) part, and the index "m" is imaginary.

Из последнего выражения следует, чтоIt follows from the last expression that

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Таким образом, если комплексная огибающая

Figure 00000013
содержит действительную Uв(t) и мнимую Uм(t) составляющие, то фаза сигнала φ(t) является произвольной функцией времени и, следовательно, сигнал uc(t) обладает частотной (угловой) модуляцией.So if the complex envelope
Figure 00000013
contains the real U in (t) and imaginary U m (t) components, then the phase of the signal φ (t) is an arbitrary function of time and, therefore, the signal u c (t) has frequency (angular) modulation.

Известное устройство позволяет повысить точность измерения несущей частоты импульсных сигналов и исключает присущую супергетеродинным приемникам неоднозначность определения частоты за счет приема по дополнительным (зеркальному, комбинационным и интермодуляционным) каналам, а также обеспечивает возможность для визуального анализа комплексной огибающей импульсных сигналов.The known device allows to increase the accuracy of measuring the carrier frequency of pulsed signals and eliminates the inherent ambiguity of superheterodyne receivers in determining the frequency due to reception through additional (mirror, Raman and intermodulation) channels, and also provides the opportunity for visual analysis of the complex envelope of pulsed signals.

Следует отметить, что для обеспечения надежной связи в условиях организованных и непреднамеренных помех, многолучевого распространения радиоволн, а также осуществления многостанционного доступа при работе в пакетных сетях радиосвязи, наилучшие результаты могут быть получены при использовании сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ).It should be noted that to ensure reliable communication in the conditions of organized and unintentional interference, multipath propagation of radio waves, as well as multiple access when working in packet radio networks, the best results can be obtained using signals with pseudo-random tuning of the operating frequency (MFC).

Среди сигналов с частотной манипуляцией указанные сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, энергетической, структурной, информационной, временной и пространственной скрытностью и нашли широкое применение в одноканальных системах радиосвязи с ППРЧ (фиг.5).Among the signals with frequency manipulation, these signals have high noise immunity, energy, structural, information, temporal and spatial stealth and are widely used in single-channel radio communication systems with frequency hopping (Fig. 5).

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства путем определения, регистрации и анализа сетки используемых частот сигналов с псевдослучайной перестройкой рабочих частот.An object of the invention is to expand the functionality of the device by determining, recording and analyzing the grid of used signal frequencies with pseudo-random tuning of the operating frequencies.

Поставленная задача решается тем, что устройство для измерения частоты входного сигнала панорамного радиоприемника, содержащее в соответствии ближайшим аналогом последовательно включенные приемную антенну, входную цепь, усилитель высокой частоты, первый асинхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, первый видеоусилитель, дифференцирующую цепь и вертикально-отклоняющие пластины первого осциллографического индикатора, горизонтально-отклоняющие пластины которого соединены с выходом блока формирования частотной развертки, последовательно подключенные к выходу гетеродина фазовращатель на 90°, второй асинхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй видеоусилитель и горизонтально-отклоняющие пластины второго осциллографического индикатора, последовательно подключенные к выходу дифференцирующей цепи формирователь импульса и первый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого видеоусилителя, а выход подключен к вертикально-отклоняющим пластинам второго осциллографического индикатора, при этом управляющие входы входной цепи, усилителя высокой частоты, гетеродина и блока формирования частотной развертки соединен с соответствующими выходами блока управления, отличается от ближайшего аналога тем, что оно снабжено выключателем, вторым и третьим ключами, измерителем ширины полосы частот, измерителем временных интервалов, формирователем частотно-временной матрицы, блоком сравнения и блоком памяти и анализа, причем к выходу первого асинхронного детектора последовательно подключены выключатель, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульса, измеритель ширины полосы частот, формирователь частотно-временной матрицы, второй вход которого через измеритель временных интервалов соединен с выходом второго ключа, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти и анализа, и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя частотно-временной матрицы, а выход подключен к входу блока памяти и анализа.The problem is solved in that the device for measuring the frequency of the input signal of the panoramic radio receiver, containing in accordance with the closest analogue a series-connected receiving antenna, an input circuit, a high-frequency amplifier, a first asynchronous detector, the second input of which is connected to the local oscillator output, the first video amplifier, a differentiating circuit and vertically deflecting plates of the first oscilloscope indicator, horizontally deflecting plates of which are connected to the output of the cha forming unit a frequency sweep, a 90 ° phase shifter connected to the local oscillator output, a second asynchronous detector, the second input of which is connected to the high-frequency amplifier output, a second video amplifier and horizontally-deflecting plates of the second oscillographic indicator, a pulse shaper and a first switch connected in series to the output of the differentiating circuit, the second input of which is connected to the output of the first video amplifier, and the output is connected to the vertically-deflecting plates of the second oscillographic indicator at the same time, the control inputs of the input circuit, high-frequency amplifier, local oscillator and the frequency sweep generation unit are connected to the corresponding outputs of the control unit, differs from the closest analogue in that it is equipped with a switch, second and third keys, a bandwidth meter, a time interval meter , a shaper of the time-frequency matrix, a comparison unit, and a memory and analysis unit, and a switch, a second key, and a second are connected in series to the output of the first asynchronous detector the input of which is connected to the output of the pulse shaper, a bandwidth meter, a frequency-time matrix shaper, the second input of which is connected to the output of the second key through a time interval meter, a comparison unit, the second input of which is connected to the output of the memory and analysis unit, and a third key the second input of which is connected to the output of the shaper of the time-frequency matrix, and the output is connected to the input of the memory and analysis block.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Вид возможных осциллограмм показан на фиг.2 и 3. Временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства, изображены на фиг.4. Фрагмент частотно-временной матрицы сигнала одноканальной системы радиосвязи с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты показан на фиг.5.The structural diagram of the proposed device is presented in figure 1. A view of the possible waveforms is shown in FIGS. 2 and 3. Timing diagrams explaining the principle of operation of the device are shown in FIG. 4. A fragment of the time-frequency matrix of a signal of a single-channel radio communication system with pseudo-random tuning of the operating frequency is shown in Fig. 5.

Устройство для измерения частоты входного сигнала панорамного радиоприемника содержит последовательно включенные приемную антенну 1, входную цепь 2, усилитель 4 высокой частоты, первый асинхронный детектор 6, второй вход которого выходом гетеродина 5, первый видеоусилитель 8, дифференцирующую цепь 9 и вертикально-отклоняющие пластины первого осциллографического индикатора 10, горизонтально-отклоняющие пластины которого соединены с выходом блока 7 формирования частотной развертки, последовательно подключенные к выходу гетеродина 5 фазовращатель 11 на 90°, второй асинхронный детектор 12, второй вход которого соединен с выходом усилителя 4 высокой частоты, второй видеоусилитель 13 и горизонтально-отклоняющие пластины второго осциллографического индикатора 16, последовательно подключенные к выходу дифференцирующей цепи 9 фазовращатель 14 импульса, первый ключ 15, второй вход которого соединен с выходом первого видеоусилителя 8, и вертикально-отклоняющие пластины второго осциллографического индикатора 16, последовательно подключенные к выходу первого асинхронного детектора 6 выключатель 17, второй ключ 18, второй вход которого соединен с выходом формирователя 14 импульса, измеритель 19 ширины полосы частот, формирователь 21 частотно-временной матрицы, второй вход которого через измеритель 20 временных интервалов соединен с выходом второго ключа 18, блок 22 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока 24 памяти и анализа, и третий ключ 23, второй вход которого соединен с выходом формирователя 21 частотно-временной матрицы, а выход подключен к входу блока 24 памяти и анализа. При этом управляющие входы входной цепи 2, усилитель 4 высокой частоты, гетеродина 5 и блока 7 формирования частотной развертки соединены с соответствующими выходами блока 3 управления.A device for measuring the frequency of the input signal of a panoramic radio receiver includes a receiving antenna 1 connected in series, an input circuit 2, a high-frequency amplifier 4, a first asynchronous detector 6, the second input of which is the output of the local oscillator 5, the first video amplifier 8, the differentiating circuit 9, and the vertically-deflecting plates of the first oscillographic indicator 10, the horizontal deflecting plates of which are connected to the output of the frequency sweep generating unit 7, connected in series to the output of the 5 phase oscillator a splitter 11 by 90 °, a second asynchronous detector 12, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier 4, the second video amplifier 13 and the horizontally-deflecting plates of the second oscilloscope indicator 16 connected in series to the output of the differentiating circuit 9 of the pulse phase shifter 14, the first key 15, the second input of which is connected to the output of the first video amplifier 8, and the vertically-deflecting plates of the second oscilloscope indicator 16, connected in series to the output of the first asynchronous detector 6 in the switch 17, the second key 18, the second input of which is connected to the output of the pulse shaper 14, the bandwidth meter 19, the frequency-time matrix shaper 21, the second input of which is connected to the output of the second key 18 through the time interval meter 20, the comparison unit 22, the second the input of which is connected to the output of the memory and analysis unit 24, and a third key 23, the second input of which is connected to the output of the frequency-time matrix driver 21, and the output is connected to the input of the memory and analysis unit 24. In this case, the control inputs of the input circuit 2, the high-frequency amplifier 4, the local oscillator 5 and the frequency sweep generating unit 7 are connected to the corresponding outputs of the control unit 3.

Принцип работы предлагаемого устройства основан на использовании асинхронного метода приема и измерения несущей частоты импульсных сигналов при быстром поиске по частоте. При этом асинхронные детекторы 6 и 12 обеспечивают перенос огибающей несущей частоты на ноль с разложением на действительную (синфазную) и мнимую (квадратурную) составляющие соответственно.The principle of operation of the proposed device is based on the use of an asynchronous method for receiving and measuring the carrier frequency of pulse signals during a quick search in frequency. In this case, asynchronous detectors 6 and 12 ensure the transfer of the carrier frequency envelope to zero with decomposition into the real (in-phase) and imaginary (quadrature) components, respectively.

Для визуального отображения комплексной огибающей предусматривается несколько различных форматов.For the visual display of the complex envelope, several different formats are provided.

Синфазная и квадратурная компоненты на выходах асинхронных детекторов 6 и 12, представляющие соответственно действительную Uв(t) и мнимую Uм(t) части комплексной огибающей входного сигнала, могут визуально отображаться в виде осциллограмм в декартовых координат. Если осциллограмма - синхронизируется тактовой частотой принимаемого сигнала с дискретной манипуляцией, то визуальное отображение принимает вид так называемой «глазковой диаграммы».In-phase and quadrature components at the outputs of asynchronous detectors 6 and 12, representing respectively the real U in (t) and imaginary U m (t) parts of the complex envelope of the input signal, can be visually displayed as waveforms in Cartesian coordinates. If the oscillogram is synchronized by the clock frequency of the received signal with discrete manipulation, then the visual display takes the form of the so-called “eye diagram”.

Более информативным для сигналов с цифровой модуляцией оказывается векторный формат-представление комплексной огибающей в полярных координатах на комплексной плоскости. Модуль вектора отражает мгновенную амплитуду (огибающую) сигнала, а угол - текущее значение фазы. Анализ траекторий комплексного вектора при измерении времени позволяет распознать вид модуляции и оценить ее параметры.More informative for signals with digital modulation is the vector format representation of the complex envelope in polar coordinates on the complex plane. The vector module reflects the instantaneous amplitude (envelope) of the signal, and the angle represents the current phase value. An analysis of the trajectories of the complex vector in measuring time allows one to recognize the type of modulation and evaluate its parameters.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Поиск импульсных сигналов в заданном диапазоне частот Дf осуществляется с помощью блока 3 управления, который периодически с периодом Тп изменяют по линейному закону частоту гетеродина 5 (фиг.4,а)The search for pulsed signals in a given frequency range Df is carried out using the control unit 3, which periodically with a period T p linearly changes the frequency of the local oscillator 5 (figure 4, a)

uг(t)=Uгcos(ωгt+πγt2г), 0≤t≤Tп,u g (t) = U g cos (ω g t + πγt 2 + φ g ), 0≤t≤T p ,

где Uг, ωг, φг, Tп - амплитуда, начальная частота, начальная фаза и период повторения частоты гетеродина;where U g , ω g , φ g , T p - amplitude, initial frequency, initial phase and the repetition period of the local oscillator frequency;

Figure 00000014
- скорость изменения частоты гетеродина (скорость перестройки).
Figure 00000014
- rate of change of the local oscillator frequency (tuning rate).

Принимаемый импульсный сигнал, например, на частоте ω1 (фиг.4,а)The received pulse signal, for example, at a frequency of ω 1 (figure 4, a)

u1(t)=U1cos(ω1t+φ1), 0≤t≤τ1,u 1 (t) = U 1 cos (ω 1 t + φ 1 ), 0≤t≤τ 1 ,

где U1, ω1, φ1, τ1 - амплитуда, несущая частота, начальная фаза и длительность сигнала,where U 1 , ω 1 , φ 1 , τ 1 - amplitude, carrier frequency, initial phase and signal duration,

после прохождения приемной антенны 1, входной цепи 2 и усилителя 4 высокой частоты одновременно поступает на первые входы асинхронных детекторов 6 и 12, на вторые входы которых подается напряжение uг(t) гетеродина 5 непосредственно и через фазовращатель 11 на 90° соответственно.after passing the receiving antenna 1, the input circuit 2, and the high-frequency amplifier 4, it simultaneously enters the first inputs of the asynchronous detectors 6 and 12, the second inputs of which supply the voltage u g (t) of the local oscillator 5 directly and through the phase shifter 11 by 90 °, respectively.

Характер изменения частоты гетеродина 5 задается блоком 3 управления, который осуществляет одновременно перестройку входной цепи 2, усилителя 4 высокой частоты, гетеродина 5 и блока 7 формирования частотной развертки, при этом соблюдается условие Uг>>U1. Асинхронные детекторы 6 и 12 обеспечивают перенос огибающей несущей частоты на ноль с расположением на действительную Uв(t) и мнимую Uм(t) составляющие соответственно.The nature of the change in the frequency of the local oscillator 5 is set by the control unit 3, which simultaneously performs the rearrangement of the input circuit 2, the high-frequency amplifier 4, the local oscillator 5 and the frequency sweep generating unit 7, while the condition U g >> U 1 is observed. Asynchronous detectors 6 and 12 transfer the envelope of the carrier frequency to zero with the location on the real U in (t) and imaginary U m (t) components, respectively.

На выходах асинхронных детекторов образуется частотно-модулированные колебания с разностной частотой Ω(t) (фиг.4,б)At the outputs of asynchronous detectors, frequency-modulated oscillations with a difference frequency Ω (t) are generated (Fig. 4, b)

Figure 00000015
Figure 00000015

которые выделяются видеоусилителями 8 и 13 соответственно.which are highlighted by video amplifiers 8 and 13, respectively.

При расчете времени с момента, когда Ω(t) проходит через нулевое значение (ωиt+πγt21), колебания на выходе асинхронных детекторов 6 и 12 можно представить выражениями:When calculating the time from the moment when Ω (t) passes through the zero value (ω and t + πγt 21 ), the oscillations at the output of the asynchronous detectors 6 and 12 can be represented by the expressions:

Uв(t)=Um(t)cos(φo-πγt2),U in (t) = U m (t) cos (φ o -πγt 2 ),

Uм(t)=Um(t)sin(φo-πγt2), 0≤t≤τ1,U m (t) = U m (t) sin (φ o -πγt 2 ), 0≤t≤τ 1 ,

где φ0 - случайная начальная фаза разностного колебания в момент времени t=0;where φ 0 is the random initial phase of the difference oscillation at time t = 0;

Um(t) - огибающая импульсного сигнала на выходе асинхронных детекторов 6 и 12.U m (t) is the envelope of the pulse signal at the output of asynchronous detectors 6 and 12.

Обозначая момент нулевых биений через t01, колебание на выходах асинхронных детекторов 6 и 12 можно представить в следующем виде:Denoting the moment of zero beats by t 01 , the oscillation at the outputs of the asynchronous detectors 6 and 12 can be represented as follows:

Uв(t)=Um(t)cos[φ0-π(t-t01)2],U in (t) = U m (t) cos [φ 0 -π (tt 01 ) 2 ],

Uм(t)=Um(t)sin[φ0-π(t-t01)2], 0≤t≤τ1.U m (t) = U m (t) sin [φ 0 -π (tt 01 ) 2 ], 0≤t≤τ 1 .

Указанные колебания при |πγ(t-t01)2|>>1 имеют форму, близкую к синусоидальной в пределах одного цикла, а при |πγ(t-t01)2|<1 форма колебаний сильно искажается, причем характер искажений определяется начальной фазой φ0.The indicated vibrations at | πγ (tt 01 ) 2 | >> 1 have a shape that is close to sinusoidal within one cycle, and at | πγ (tt 01 ) 2 | <1 the waveform is strongly distorted, and the nature of the distortion is determined by the initial phase φ 0 .

Минимальное значение Ω(t) равноThe minimum value of Ω (t) is

Figure 00000016
Figure 00000016

Длительность этой области колебаний приблизительно равна

Figure 00000017
The duration of this oscillation region is approximately equal
Figure 00000017

Колебание Uв(t) с выхода видеоусилителя поступает на вход дифференцирующей цепи 9, на выходе которой образуется напряжение (фиг.4, в)The oscillation of U in (t) from the output of the video amplifier goes to the input of the differentiating circuit 9, at the output of which a voltage is generated (figure 4, c)

Figure 00000018
, 0≤t≤τ1.
Figure 00000018
, 0≤t≤τ 1 .

Отсюда видно, что в момент нулевых биений после дифференцирующей цепи 9 напряжение равно нулю.This shows that at the moment of zero beats after the differentiating circuit 9, the voltage is zero.

Обозначим φ(t)=φ0-πγ(t-t0)2, тогдаDenote φ (t) = φ 0 -πγ (tt 0 ) 2 , then

Figure 00000019
Figure 00000019

Используя эту особенность, можно определить более точно мгновенную частоту частотно-модулированного сигнала. Отчет указанной частоты осуществляется путем визуального наблюдения на экране осциллографического индикатора 10 с линейной разверткой напряжения U'(t) (фиг.2) и калиброванных меток времени. При этом погрешность в измерении частоты составляет (0,5-1%) от всего рабочего диапазона Дf.Using this feature, it is possible to determine more precisely the instantaneous frequency of the frequency-modulated signal. The report of the indicated frequency is carried out by visual observation on the screen of the oscilloscope indicator 10 with a linear scan of the voltage U '(t) (figure 2) and calibrated time stamps. In this case, the error in measuring the frequency is (0.5-1%) of the entire working range Df.

В момент нулевых биений формирователем 14 формируется импульс (фиг.4, г), который поступает на управляющий вход ключа 15 и открывает его. В исходном состоянии ключ 15 всегда закрыт. При этом низкочастотные напряжения с выходов видеоусилителей 8 и 13 поступают на вертикально-отклоняющие и горизонтально-отклоняющие пластины осциллографического индикатора 16, формируя на его экране изображение, особенности которого путем визуального наблюдения используются для определения вида модуляции принимаемого сигнала.At the moment of zero beats, the shaper 14 generates a pulse (Fig. 4, d), which arrives at the control input of the key 15 and opens it. In the initial state, the key 15 is always closed. In this case, the low-frequency voltages from the outputs of the video amplifiers 8 and 13 are supplied to the vertically-deflecting and horizontally-deflecting plates of the oscilloscope indicator 16, forming an image on its screen, the features of which are used by visual observation to determine the type of modulation of the received signal.

Следует отметить, что задача определения вида модуляции принимаемого сигнала рассматривается как задача определения характера функций Um(t) и φ(t), которые в зависимости от способа кодирования передаваемой информации могут иметь как непрерывный, так и дискретный характер.It should be noted that the task of determining the type of modulation of the received signal is considered as the task of determining the nature of the functions U m (t) and φ (t), which, depending on the encoding method of the transmitted information, can be either continuous or discrete.

Возможный вид осциллограмм для сигналов с различными видами модуляции (манипуляции) показан на фиг.3.A possible type of waveform for signals with different types of modulation (manipulation) is shown in Fig.3.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема импульсного сигнала на частоте ω1 (фиг.4, а).The operation of the device described above corresponds to the case of receiving a pulse signal at a frequency of ω 1 (Fig. 4, a).

Если импульсный сигнал принимается на частоте ω2, например, то работа устройства происходит аналогичным образом.If the pulse signal is received at a frequency of ω 2 , for example, then the operation of the device occurs in a similar way.

Если на вход устройства поступает сигнал с ППРЧ, то на экране осциллографического индикатора 16 образуется множество ярких точек (фиг.3, ЧМн), наблюдая которое оператор замыкает выключатель 17.If the signal from the frequency hopper is fed to the input of the device, then a lot of bright points are formed on the screen of the oscilloscope indicator 16 (Fig. 3, FSK), observing which the operator closes the switch 17.

В момент нулевых биений формирователем 14 формируется импульс (фиг.4,г), который поступает на управляющий вход ключа 18 и открывает его. В исходном состоянии ключи 18 и 23 всегда закрыты.At the moment of zero beats, the shaper 14 generates a pulse (Fig. 4, d), which arrives at the control input of the key 18 and opens it. In the initial state, the keys 18 and 23 are always closed.

При этом принимаемый сигнал с ППРЧ с выхода первого асинхронного детектора 6 через замкнутый выключатель 17 и открытый ключ 18 поступает на входы измерителей ширины полосы частот 19 и временных интервалов 20, где определяются ширина Δfc полосы частот каждого частотного канала и время tc работы на одной частоте соответственно. Измеренные значения поступают на входы формирования 21 частотно-временной матрицы (фиг.5).In this case, the received signal from the frequency hopper from the output of the first asynchronous detector 6 through the closed switch 17 and the public key 18 is fed to the inputs of the meters of the frequency band 19 and time intervals 20, where the width Δf c of the frequency band of each frequency channel and the time t c of operation on one frequency respectively. The measured values are fed to the inputs of the formation of the 21 time-frequency matrix (figure 5).

Временной интервал между переключениями частот называется длительностью частотного элемента и характеризует собой время работы на одной частоте tc.The time interval between frequency switching is called the duration of the frequency element and characterizes the operating time at one frequency t c .

Для сравнения различных систем радиосвязи с ППРЧ в качестве одного из отличительных признаков используется скорость скачков частоты в единицу времени. По этому признаку различают системы радиосвязи с медленной, средней и быстрой скоростью перестройки частотных элементов.To compare different radio communication systems with frequency hopping, one of the distinguishing features is the frequency jump rate per unit time. On this basis, radio communication systems are distinguished with a slow, medium and fast speed of tuning of frequency elements.

Так как эта скорость не стандартизирована, то условно перестройка считается медленной при 100…300 скачках в секунду (ск/с), а при 1000 ск/с и более имеет место быстрая перестройка; скорость ППРЧ между этими двумя значениями считается средней. Хотя скорость ППРЧ и используется при сравнении систем радиосвязи, однако она имеет косвенное значение.Since this speed is not standardized, conventionally, tuning is considered slow at 100 ... 300 jumps per second (cps), and at 1000 cps and more, fast tuning takes place; the frequency hopping between these two values is considered average. Although the frequency hopping frequency is used when comparing radio communication systems, however, it is of indirect importance.

Самым важным параметром любой системы радиосвязи с ППРЧ с точки зрения помехоустойчивости является фактическое время работы на одной частоте tc. Этот параметр и характеризует способность систем радиосвязи с ППРЧ «уходить» от организованных помех.The most important parameter of any radio frequency communication system with frequency hopping in terms of noise immunity is the actual operating time at one frequency t c . This parameter characterizes the ability of radio communication systems with frequency hopping to "move away" from organized interference.

На фиг.5 приведен фрагмент частотно-временной матрицы сигнала одноканальной системы радиосвязи с ППРЧ, где квадратами с наклонной штриховкой обозначены частотные каналы, занятые элементами сигнала. В такой системе радиосвязи в интервале между переключениями частот имеется только одна несущая частота и соответствующий канал передачи.Figure 5 shows a fragment of the time-frequency matrix of the signal of a single-channel RF communication system with frequency hopping, where squares with oblique hatching indicate the frequency channels occupied by the signal elements. In such a radio communication system, in the interval between frequency switching, there is only one carrier frequency and a corresponding transmission channel.

Измеренные значения ширины Δfc полосы каждого частотного канала и время tc работы в цифровом виде поступают в формирователь 21 частотно-временной матрицы, где в цифровом виде формируется частотно-временная матрица (фиг.5). Последняя поступает на первый вход блока 22 сравнения, на второй вход которого подаются коды измеренных ранее величин - Δfc и tc из блока 24 памяти. В исходном состоянии в блоке 24 памяти информация отсутствует.The measured values of the width Δf c of the strip of each frequency channel and the time t c of operation in digital form are transmitted to the shaper 21 of the time-frequency matrix, where the time-frequency matrix is digitally generated (Fig. 5). The latter enters the first input of the comparison unit 22, the second input of which is supplied with the codes of the previously measured values Δf c and t c from the memory unit 24. In the initial state, in the block 24 of the memory information is missing.

Если сравниваемые коды указанных частотно-временных матриц не равны, то блок 22 сравнения формирует постоянное напряжение, которое поступает на управляющий вход ключа 23, открывая его. При этом код сформированной частотно-временной матрицы через открытый ключ 23 поступает в блок 24 памяти и анализа, где записывается в его памяти.If the compared codes of the indicated time-frequency matrices are not equal, then the comparison unit 22 generates a constant voltage, which is supplied to the control input of the key 23, opening it. In this case, the code of the generated time-frequency matrix via the public key 23 enters the memory and analysis unit 24, where it is recorded in its memory.

При повторном попадании сигнала с ППРЧ той же самой системы радиосвязи сравниваемые коды частотно-временных матриц будут равны и на выходе блока 22 сравнения напряжение отсутствует, ключ 23 оказывается закрытым.When the signal is repeatedly received from the frequency hopping system of the same radio communication system, the compared time-frequency matrix codes will be equal and there is no voltage at the output of the comparison unit 22, the key 23 is closed.

Следовательно, повторной регистрации параметров сигнала с ППРЧ одной и той же системы радиосвязи не происходит.Therefore, the re-registration of the signal parameters with the frequency hopping of the same radio communication system does not occur.

Устройство позволяет повысить точность измерения несущей частоты импульсных сигналов, исключить присущую супергетеродинным панорамным радиоприемникам неоднозначность определения частоты за счет устранения приема по дополнительным (зеркальному, комбинационным и интермодуляционным) каналам и визуально определить вид модуляции (манипуляции) принимаемого импульсного сигнала. Это достигается тем, что спектр принимаемого импульсного сигнала высокой частоты переносится в область нулевой частоты с разложением огибающей на действительную и мнимую составляющие соответственно. Поэтому прием ложных сигналов (помех) по зеркальному, комбинационным и интермодуляционным каналам исключается.The device allows to increase the accuracy of measuring the carrier frequency of pulsed signals, to eliminate the ambiguity in determining the frequency inherent in superheterodyne panoramic radio receivers by eliminating reception through additional (mirror, Raman and intermodulation) channels and visually determine the type of modulation (manipulation) of the received pulse signal. This is achieved by the fact that the spectrum of the received high-frequency pulse signal is transferred to the region of zero frequency with the expansion of the envelope into real and imaginary components, respectively. Therefore, the reception of false signals (interference) through mirror, Raman and intermodulation channels is excluded.

Кроме того, устройство выполняет функцию векторного анализатора и в отличие от измерителей, которые оперируют со скалярными (одномерными) процессами, обрабатывает комплексные огибающие, представляющие амплитуду и фазу принимаемого импульсного сигнала. Это позволяет исследовать амплитудные и фазовые спектры, а также одновременно выделять амплитуду, фазу и частоту принимаемого импульсного сигнала и отображать их в виде спектральных, временных или векторных диаграмм.In addition, the device acts as a vector analyzer and, unlike meters that operate with scalar (one-dimensional) processes, processes complex envelopes representing the amplitude and phase of the received pulse signal. This allows you to study the amplitude and phase spectra, as well as simultaneously select the amplitude, phase and frequency of the received pulse signal and display them in the form of spectral, time or vector diagrams.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом позволяет определять, регистрировать и анализировать сетку используемых частот принимаемого сигнала с псевдослучайной перестройкой рабочих частот. Указанные сигналы обладают высокой помехоустойчивостью, структурной, энергетической, информационной, временной, пространственной скрытностью и находят широкое практическое применение в системах радиосвязи с ППРЧ. Тем самым функциональные возможности устройства расширены.Thus, the proposed device in comparison with the prototype allows you to determine, record and analyze the grid of the used frequencies of the received signal with pseudo-random tuning of the operating frequencies. These signals have high noise immunity, structural, energy, information, temporal, spatial secrecy and are widely used in radio communication systems with frequency hopping. Thus, the functionality of the device is expanded.

Claims (1)

Устройство для измерения частоты входного сигнала панорамного радиоприемника, содержащее последовательно включенные приемную антенну, входную цепь, усилитель высокой частоты, первый асинхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом гетеродина, первый видеоусилитель, дифференцирующую цепь и вертикально-отклоняющие пластины первого осциллографического индикатора, горизонтально-отклоняющие пластины которого соединены с выходом блока формирования частотной развертки, последовательно подключенные к выходу гетеродина фазовращатель на 90°, второй асинхронный детектор, второй вход которого соединен с выходом усилителя высокой частоты, второй видеоусилитель и горизонтально-отклоняющие пластины второго осциллографического индикатора, последовательно подключенные к выходу дифференцирующей цепи формирователь импульса и первый ключ, второй вход которого соединен с выходом первого видеоусилителя, а выход подключен к вертикально-отклоняющим пластинам второго осциллографического индикатора, при этом управляющие входы входной цепи, усилителя высокой частоты, гетеродина и блока формирования частотной развертки соединены с соответствующими выходами блока управления, отличающееся тем, что оно снабжено выключателем, вторым и третьим ключами, измерителем ширины полосы частот, измерителем временных интервалов, формирователем частотно-временной матрицы, блоком сравнения и блоком памяти и анализа, причем к выходу первого асинхронного детектора последовательно подключены выключатель, второй ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульса, измеритель ширины полосы частот, формирователь частотно-временной матрицы, второй вход которого через измеритель временных интервалов соединен с выходом второго ключа, блок сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока памяти и анализа, и третий ключ, второй вход которого соединен с выходом формирователя частотно-временной матрицы, а выход подключен к входу блока памяти и анализа. A device for measuring the frequency of the input signal of a panoramic radio receiver, comprising a receiving antenna, an input circuit, a high-frequency amplifier, a first asynchronous detector, the second input of which is connected to the local oscillator output, a first video amplifier, a differentiating circuit and vertically-deflecting plates of the first oscillographic indicator, horizontally the deflecting plates of which are connected to the output of the frequency sweep forming unit, connected in series to the output of the phase local oscillator 90 ° switcher, a second asynchronous detector, the second input of which is connected to the output of the high-frequency amplifier, a second video amplifier and horizontally-deflecting plates of the second oscilloscope indicator, a pulse shaper and a first key, the second input of which is connected to the output of the first video amplifier, in series and the output is connected to the vertically-deflecting plates of the second oscilloscope indicator, while the control inputs of the input circuit, high-frequency amplifier , the local oscillator and the frequency sweep generation unit are connected to the corresponding outputs of the control unit, characterized in that it is equipped with a switch, second and third keys, a bandwidth meter, a time interval meter, a time-frequency matrix shaper, a comparison unit and a memory and analysis unit, moreover, to the output of the first asynchronous detector, a switch, a second key, the second input of which is connected to the output of the pulse shaper, a bandwidth meter, f a frequency-time matrix shaper, the second input of which is connected to the output of the second key through a time interval meter, a comparison unit, the second input of which is connected to the output of the memory and analysis block, and a third key, whose second input is connected to the output of the time-frequency matrix shaper, and the output is connected to the input of the memory and analysis unit.
RU2007121227/28A 2007-06-06 2007-06-06 Device for frequency measurement of input system of panoramic radio receiver RU2344430C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121227/28A RU2344430C1 (en) 2007-06-06 2007-06-06 Device for frequency measurement of input system of panoramic radio receiver

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007121227/28A RU2344430C1 (en) 2007-06-06 2007-06-06 Device for frequency measurement of input system of panoramic radio receiver

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2344430C1 true RU2344430C1 (en) 2009-01-20

Family

ID=40376114

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007121227/28A RU2344430C1 (en) 2007-06-06 2007-06-06 Device for frequency measurement of input system of panoramic radio receiver

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2344430C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456632C1 (en) * 2011-03-21 2012-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") Method of measuring time intervals between radio pulses
RU2680106C1 (en) * 2017-08-30 2019-02-15 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" Frequency measuring device in matrix receiver

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443801A (en) * 1981-06-15 1984-04-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Direction finding and frequency identification method and apparatus
RU2124216C1 (en) * 1993-09-23 1998-12-27 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Phase direction finder-frequency meter
RU2230330C2 (en) * 2002-07-01 2004-06-10 Военный инженерно-космический университет Method establishing frequency
RU2280257C1 (en) * 2005-01-24 2006-07-20 Виктор Иванович Дикарев Method for determining frequency

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4443801A (en) * 1981-06-15 1984-04-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Direction finding and frequency identification method and apparatus
RU2124216C1 (en) * 1993-09-23 1998-12-27 Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники Phase direction finder-frequency meter
RU2230330C2 (en) * 2002-07-01 2004-06-10 Военный инженерно-космический университет Method establishing frequency
RU2280257C1 (en) * 2005-01-24 2006-07-20 Виктор Иванович Дикарев Method for determining frequency

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2456632C1 (en) * 2011-03-21 2012-07-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный политехнический университет" (ФГБОУ ВПО "СПбГПУ") Method of measuring time intervals between radio pulses
RU2680106C1 (en) * 2017-08-30 2019-02-15 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "Брянский государственный технический университет" Frequency measuring device in matrix receiver

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5303262A (en) Method and apparatus for triggering measurements from a TDMA signal
JPH08248070A (en) Frequency spectrum analyzer
CN109490624B (en) Pulse signal frequency measurer
CA2778921A1 (en) Method and arrangement for measuring the signal delay between a transmitter and a receiver
EP2336791B1 (en) Trigger generation for digital modulation signal analysis
RU2344430C1 (en) Device for frequency measurement of input system of panoramic radio receiver
US3596182A (en) Multipath delay and correlation bandwidth analyzer
Ferrari et al. Timestamp validation strategy for wireless sensor networks based on IEEE 802.15. 4 CSS
US6856924B2 (en) Mixer-based timebase for sampling multiple input signal references asynchronous to each other
US6700516B1 (en) Mixer-based timebase for signal sampling
US4860227A (en) Circuit for measuring characteristics of a device under test
RU2380717C1 (en) Panoramic asynchronous radio receiver
RU2279097C1 (en) Arrangement for measuring frequency of input signal of panoramic radioset
RU2361225C1 (en) Device for determining frequency, type of modulation and keying of received signals
RU2521702C2 (en) Asynchronous panoramic radio receiver
US10348361B2 (en) Measuring device and method for phase-coherent analysis of frequency-hopping signals
RU2231926C1 (en) Monitoring device for pseudorandom operating frequency tuned radio stations
JP3974880B2 (en) Jitter transfer characteristic measuring device
Block et al. Real-time characterization of fast-varying industrial wireless channels
Grundhöfer et al. Characterization of a transmitter in a medium frequency maritime terrestrial navigation system
US3781668A (en) Pulse-response measuring apparatus
RU2260193C1 (en) Radio engineering training device
US20030219086A1 (en) Jitter identification using a wide bandwidth oscilloscope
CN105445687B (en) A kind of spectrum analyzer real-time performance evaluation system and evaluation method
RU2366079C1 (en) Panoramic receiver

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090607