Измеритель временного сдвига сложных сигналов Советский патент 1983 года по МПК G01S13/70 

() ИЗМЕРИТЕЛЬ ВРЕМЕННОГО СДВИГА СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в системах пассивной радиолокации, радионавигации и радиопеленгации для измерения временного сдвига между принимаемыми сложными, например шумоподобными, сигналами.

Известен измеритель временного сдвига сложных сигналов, содержащий последовательно включенные дифференцирующий блок, перемножитель, фильтр нижних частот, блок управления задержки и управляемую линию задержки, выход которой соединен с вторым входом перемножителя 1 .

Однако известное устройство имеет низкую по1 ехозащищенность при приеме сложных сигналов на фоне аддитивной смеси белого шума и узкбполосной гармонической помехи.

Цель изобретения - увеличение помехозащищенности.

Для достижения поставленной цели в измеритель временного сдвига сигналов, содержащий последовательно включенные дифференцирующий блок, перемножитель, фильтр нижних частот, блок управления задержкой и управляемую линию задержки, выход которой соединен с вторым входом перемножителя, введены обнаружитель помехи, содержащий последовательно включенные узкополосный фильтр, детектор, фильтр

)0 нижних частот и пороговый блок, и

первый и второй каналы, каждый из которых содержит гетеродин и последовательно включенные линию задержки, смеситель, перемножитель, режекторный

15 фильтр, полосовой фильтр, коммутатор и усилитель, при этом выход линии за,-держки соединен с вторым входом перемножителя и вторым входом коммутатора, управляющий вход которого сое-.

20 динен с выходом порогового блока обнаружителя помехи, выход гетеродина соединен с вторым входом смесителя, выход усилителя первого кана-ла соединен с входом дифференцирующего блока, выход усилителя второго канала соединен с вторым входом yr.Ipa8Jiяeмoй линии задержки, а выход перемножителя первого канала соединен с входом узкополосного фильтра обнаружителя помехи. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 а и б - осответственно спектры G(tf) входного про цесса, содержащего сигнал S{t,l ,), помеху р( t, оС,) и белый шум п { t) , и сдвинутый по частоте на UUp-- спектр того же входного процесса; на фиг.3 спектральные распределения компонент процесса на выходе перемножителей первого и второго каналов; на фиг.4то же, на выходе фильтра нижних частот . Измеритель временного сдвига сложных сигналов содзржит дифференцирующий блок 1, перемножитель 2, фильтр 3 нижних частот, блок 4 управ ления задержкой, управляемую линию 5 задержки, обнаружитель 6 помехи, содержащий узкополосный фильтр 7, детектор 8, фильтр 9 нижних частот и пороговый блок 10, и первый и второй каналы 11 и , каждый из которых содержит гетеродин 13, линию 14 запер; :ки, смеситель 15, перемножитель 16, режекторный фильтр 17, полосовой, фильтр 18, коммутатор 19 и усили г ель 20. Измеричель временного сдвига слож ных сигналов работает следующим обр зом . н Сигнал S( t, 1 , d ) имеет большую ,г2 базу и представляет собой, нап ример, стационарный гаусов процесс импульсный или непрерывный,, причем 1 - информативный параметр (временной сдвиг), ci неинформативные параметры сигналов, например несущая частота Ш, которые неизвестны. Помеха р( t,5.J представляет собой квазидетерминированный гармонический процесс, параметры о/ которог также неизвестны. Внутренний шум п ( t) представляет собой гаусов стационарный процесс с известной корреляционной функцией. Предполагаем, что спектральное распределение сигн ла, шума и Форма амплитудных характ ристик всех фильтров имеют прямоуго ный вид, а преобразование частоты, задержка и перемножение процессов выполняются идеально. Спектральные распределения сигнала S{t, I ,оС ) , помехи p(t,ot|), шума (t) на входе корреляционного измерителя четвертого порядка приведены на фиг. 2а. Входны процессы,, состоящие из S ( t, 1 , d- ) , р( t, У) , п ( t) , поступают- в каждом канале 11 и 12 на перемножитель 16 непосредственно и через последовательно включенные ли-. нию задержки и преобразователь частоты, собранный на смесителе 15 и гетеродине 13. На выходе перемножителей 16 спектральные распределения преобразуются к виду, приведенному на фиг. 3. Тем самым обеспечивается преобразование сигнала S(t, 1 ,3) и помехи p(t,) на фиксированную частоту (Ьр .независимо от значения несущих частот сигнала и помехис1. Время запаздывания линиях 1A : адержки выбираем из условия fc:op5интервалы корреляции Sit, 1,2) « p(t) соответственно. Это приводит к тому, что спектральное распределение сигнала S(t, 1 ,о(,) дополнительно расширяется, а спектр помехи р( t,) остается узкополосным и сосредоточенным на 4acTOTeCt}p. Пропускание полученного процесса с выхода перемножителей 16 через совокупность режекторного и полосового фильтров 17 и 18 позволяет компенсировать компоненту помеха-помеха и выделить с несущественными искажениями .компоненту сигнал-сигнал. Учитывая, что полоса пропускания полосового фильтра 18 выбирается из условия ,4, и полагая режекцию компоненты помеха-помеха идеальной, на выходе полосовых фильтров 18 получаем компоненты сигнал-сигнал, сигнал-помеха, сигнал-шум, помеха-шум и шум-шум мощности которых равны соответственно: .1(4 M.f. t . t) -li- г () ; . 2(0Aiuji cЪi n-U. n-Ui- Jliin U) 0-2) I U-- ш-ш i.m где (Jj, %ufc: дисперсия сигнала; (JJj N jAfyj - дисперсия шума;

VN,

спекральные плотности мощности сигнала и шума соответственно;

Afr-Af,Mширина спектра сигнала и шума соответственно;

и „/2- мощность помехи. , Приведенные соотношения соответствуют случают перекрывающихся спектров сигнала S( t, 1 . ) и помехи p(t,oLi). При неперекрывающихся спектрах SI t, I ,оГО и р( t, o6) и выполнении условия . компонента помеха-помеха отфильтровывается на выходе полосовых фильтров 18. Величина мощности компонент сигналпомеха и помеха-шум зависит от значений несущих частот W, Шри средней частоты шума (1)р. Наибольший уровень PfyY Ру.,г имеют при выполнении условий Ui-mj 0; ( Шю а 5 Далее сигналы с выхода полосовых фильтров 18 проходят через коммутаторы 19 на вход усилителей 20.Ее|ли узкополосная помеха отсутствует, то на вход усилителей 20 во избежав НИИ энергетических потерь входные сигналы подаются с входа соответству ющего из каналов 11 и 12. Переключение производится по команде обнаружи теля 6 помехи. Поскольку все компоненты на выход каждого полосового фильтра 18 статис тически независимы, то это позволяет процессы, поступающие на вход дифференцирующего блока 1 и управляемую линию 5 задержки, представить моделью в виде совокупности сигнала, помехи и шума. При этом под сигналом понимается компонента сипнал-сигнал, под помехой - компонента сигнал-помеха и под шумом - совокупнос компонент шум-шум, сигнал-шум и помеха-шум При выполнении условия Af все компоненты процесса на выходе фильтра 3 нижних частот нормализуются (фиг. k). Выходной сигнал фильтра 3 нижних частот используется в блоке k управ ления задержкой для формирования упра ляющего гигнала, пропорционального временному рассогласованию между сиг

налами, поступающими на первый и второй каналы 11 и 12.

Произведем сравнение энергетических критериев известного и предлагаемого устройств. Допустим, что входное отношение сигнал/помеха 9a.fjn принимает значения 0; 1; 1 и 10 соответственно, источники сигнала и помехи разнесены в пространстве настолько, что Тр 0, а произведение принимает значение 10-10.

Тогда для известного, устройства отношение сигнал/шум на выходе измерителя равно

g -xO.OI; PklV, V 1;

ВЫ У.,

100, а .

что при сдвиге между сигналами ДТ 1( дает следующие значения дисперсии временного сдвига сигналов: д-гсг т g.-f (У-(Г) Ci045-(,( tutr o (O- СДля предлагаемого устройства отношение сигнал/шум на выходе измерителя равно 0,1 1-110 п 2 ,2-2200 efcix,-- , g. .-24000, BbtNo--д7что при сдвиге меноду сигналамиД «- 1(Гс дает следующие дисперсии временного сдвига сигналов: C}%r)o :tfO- C; „I.. / ), oiio c,ОгЧлтг;,. Сравнительный анализ показывает, что использование предлагаемого устройства при обработке сигналов на фоне мощной коррелированной помехи и белого шума обеспечивает существенный выигрыш по помехозащий4енности, а.значит, и по точности измерений. Формула изобретения Измеритель временного сдвига сложных сигналов, содержащий последоват тельно соединенные дифференцирующий блок, перемножитель, фильтр нижних частот блок управления задержкой и

управляемую линию задержки, выход которой соединен с вторым входом перемножителя (, отличающийся тем, что, с целью увеличения помехозащищенности, в него введены обнаружитель помехи, содержащий последовательно включенные узкополосный фильтр, детектор, фильтр нижних частот и пороговый блок, и первый и второй каналы., каждый из которых содер- жит гетеродин и последовательно включенные линию задержки, смеситель перемножитель, режекторный фильтр, полосовой фильтр, коммутатор и усилитель, при этом вход линии задержки соединея с вторым входом перемножителя и вторым входом коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом порогового блока обнаружителя помехи, выход гетеродина соединен с вторым входом смесителя, выход усилителя первого канала соединен с входом дифференцирующего блока, выход усилителя второго канала соединен с вторым входом управляемой линии задержки, а выход перемножителя первого канала соединен с входом узкополосного фильтра обнаружителя помехи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

4

« -«J

.

Э Чъ

t.

«

HJ a..

f

I I

fc«

-la Ч Й

ч

ц

См

Q. «S4

«i

Ua

с-/

/

ЛШ

J

t-s

X

X

X

&(W)|

I i

X

ш

mt