Устройство для распознавания радиосигналов Советский патент 1987 года по МПК G06K9/00 

to

15

11317463

Изобретение относится к.автоматике, может использоваться для определения вида модуляции радиосигналов и является усовершенствованием известного по авт. св. № 1196916,

Целью изобретения является расширение класса pacпoзнaвae a x сигналов,

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устр ойство содержит частотный детектор 1, амплитудный детектор 2, генератор 3 опорного напряжения, фазовый детектор 4 логарифмический усилитель 5 5 пятый -анализатор 6 . мгновенного спектра, соответственно первый, второй и третий умножители 7, 8, 9 частотыJ преобразователь аналог-код Ю,, первый ангитизатор il мгновенного спектра, блок 12 клиппи- рования, преобразователь 13 аналог- код, соответственно третий и четвертый анализаторы 14 и 15 мгновенного спектра, компаратор 16, блок 17 сравнения, шестой анализатор 18 мгновенного спектра, блок 19 сравнения, седьмой анализатор 20 мгновенного спектра5 блок 21 сравнения, восьмой ан:ализатор 22 мгновенного спектра, блок 23 сравнения, второй анализатор 24 мгновенного спектра, широкополосый фазовращатель 25, блоки сравнеия 26 и 27, конвертор 28, компараоры 29 - 315 инвертор 32j преобраователь аналог-код 33, инвертор 34, лок 35 инверторов, преобразователи налог-код 36 - 38, инверторы 39 и 0, элементы И 41-53,,

Устройство позволяет распознаать радиосигналы с частотной (ЧМ) одуляцией и манипуляцией (4t4n), амлитудной (AM) модуляцией и манипуляией (АМн), однополосной модуляцией ри аналоговой модулирующей функции (ОМпн) и ее разновидностяьш - квадратурной амплитудно-фазовой модуляцией (КАФМ) и оптимальной а1 «1литудно- азовой модуляцией (ОАФМ), а также ифровые сигналы с однократной . (ОФМн), двухкратной (ДФМн), трехратной (ТФМн) фазовой манипуляцией, х модификацией - модифицированного однократного фазоманипулированного (МОФМн) сигнала, двухкратного фазо анипулированного (ДФМнС) сигнала со сдвигом-и трехкратного фазоманипули- ованного (ТФМнС) со сдвигом,

В процедуре распознавания, реализованной в устройстве, использованы

сле ди пли ОМп 5 (дл ид но (АМ баю нап нал соо (ф

раз

ляц одн

20 тот тек пря лиз вос

25 ва. час пря чии

30 сиг раз пре пос И 4

2-5 тот зат ния спе зат

40 ют сра ана кий . отк

45 и 2 бло ние пря код

Q пос И 4 вое сту На етс бло щее явл одн

55

63

2

следующие признаки распознавания радиосигналов: наличие модуляции амплитуды (для AM, АМн, КАФМ, ОАФМ и ОМпн); наличие девиации частоты (для ЧМ, ЧМн, КАФМ, ОАФМ и ОМпн); идентичность спектров манипулированного и клиппированного радиосигналов (АМн, ЧМн); наличие пересечений огибающей радиосигнала нулевого уровня напряжения (ОМпн, ОФМн, ДФМн и ТФМн); наличие кратных гармоник на выходах соответствующих умножителей частоты (фазоманипулированные сигналы).

Устройство работает следующим образом.

Принятый радиосигналj вид манипуляции которого необходимо определить одновременно поступает на входы час20 тотного детектора 1, амплитудног.о детектора 2, генератора 3 опорного напряжения, фазового детектора 4, анализатора 6 и умножители частоты на восемь 7, на четыре 8 и на два 9.

25 При поступлении на вход устройства. , например, ЧМ сигнала на выходе частотного детектора 1 выделяется напряжение, .свидетельствующее о наличии девиации частоты в принимаемом

30 сигнале, которое поступает на преобразователь аналог-код 10. После его преобразования единичное напряжение поступает на первые входы элементов И 41 и 42. Напряжение с выхода час2-5 тотного детектора поступает на анализатор 11 и через блок 12 клиппирова- ния - на анализатор мгновенного спектра 24, Отклики с выходов анализаторов мгновенного спектра поступа40 ют на соответствующие входы блока 23 сравнения, Поскольку;клиппированная аналоговая функция имеет более широкий спектрS чем неклипПированная, . отклики на выходах анализаторов 11

45 и 24 будут различными .и на выходе блока 23 сравнения появится напряжение. После преобразования этого напряжения преобразователем аналог- код 33 в единичное напряжение оно

Q поступает на второй вход элемента И 42, а также, инвертируясь в нулевое напряжение в инверторе 32, поступает ia второй вход элемента И 41. На третий вход элемента И 42 подается единичное напряжение с выхода блока 35 инверторов, свидетельствующее о том, что принимаемый сигнал не является сигналом с любым из видов однополосной модуляции.

55

3-1

Таким образом, при частотной модуляции принимаемого сигнала единичное напряжение возникает только на выходе элемента И 42,

При поступлении на вход устройства ЧМн сигнала единичное напряжение с выхода преобразователя аналог- код 10 действует на первых входах элементов И 41 и 42 (как и в случае ЧМ сигнала), Поскольку клиппирован- ная телеграфная модулирующая функция имеет ту же ширину спектра, что и неклиппированная, то отклики на выходах анализаторов 11 и 24 будут идентичными и на выходе блока 23 сравнения напряжение отсутствует. S этом случае с выхода преобразователя аналог-код 33 на второй вход элемента И 42 поступает нулевое напря- -жение, а после-инвертирования в единичное напряжение инвертором 32 единичное напряжение поступает на второй вход элемента И 41. На третий вход элемента И 41 поступает единичное напряжение с выхода блока 35 инверторов, свидетельствующее о том, что принимаемый сигнал не является сигналом с любым из видов однополосной модуляции. Таким образом, при ЧИн принимаемого сигнала только на выходе элемента И 41 появляется единичное напряжение.

Распознавание AM и АМн сигналов происходит аналогичным образом. При AM принимаемого сигнала единичное напряжение возникает только на выходе элемента И 43, а при АМн - только на выходе элемента И 44.

Если на вход устройства поступает один из сигналов с однополосной модуляцией, то на выходе частотного 1 и амплитудного 2 детекторов возникают напряжения, которые после преобразования их в единичное напряжение в преобразователях аналог-код 10 и 13 поступают соответственно на первый и второй входы элементов И 45 - 47.

Изменяющееся напряжение, соотбет- ствующее огибающей сигнала, с выхода амплитудного детектора 2 подается также и на компаратор 16, на выходе которого образуются единичные имПуль сы в тот момент, когда огибающая ОМпн сигнала будет пересекать нулевой уровень напряжения, В конверторе 28 вьщеляется напряжение, которое пропорционально частоте единичных

634

импульсов. Если это напряжение превысит пороговый уровень , то в преобразователе аналог-код 38 оно преобразится в единичное напряжение

и поступит на третий вход элемента И 47, а также на вход блока 35 инверторов. После его преобразования нулевое напряжение поступает на третьи входы элементов И 41 - 44 в качестве запрещающего сигнала о наличии на входе устройства сигналов с другими видами модуляции (AM, АМн, ЧМ и.ЧМн) в то время, когда устройством принимается ОМпн сигнал,

Кроме ОМпн сигнала пересечение нулевого уровня огибающей сигнала имеет амплитудно-манипулированный телеграфный (AT) сигнал и общепринятые цифровые фазоманипулированные сигналы. Но частота этих пересечений в случае AT сигнала при передаче речевых сообщений (равная 50-300 Гц) значительно меньше частоты пересечений в случае ОМпн сигнала (30003400 Гц). Следовательно, частота

следования импульсов с выхода компаратора 16 и соответственно уровень напряжения на выходе конвертора 28 в случае AT сигнала значительно мёньше уровня при ОМпн сигнале. Поэтому пороговое напряжение подбирают так, чтобы оно превьш1ало уровень напряжения с выхода конвертора 28, если на входе устройства действует AT

сигнала (при этом на выходе преобразователя аналог-код 38 формируется нулевое напряжение), но было ниже в случае ОМпн сигнала (на выходе преобразователя аналог-код 38 при этом

формируется единичное напряжение). Наличие пересечений огибающей нулевого уровня напряжения общепринятых ФМн сигналов не влияет на распознавание ОМпн сигнала, поскольку для

его распознавания помимо этого признака используются два отличающих их от ФМн признака - наличие амплитудной модуляции сигнала и наличие девиации частоты высокочастотного заполнения.

Следовательно, при ОМпн принимаемого сигнала единичное напряжение появляется только на выходе элемента И 47,

Если на вход устройства поступает

КАФМ сигнал, то единичное напряжение с выходов преобразователей аналог- код 10 и 13, свидетельствующее о наJO

15

20

личии в принимаемом сигнале амплитудной и частотной манипуляцииJ действует на первом и гггором входах элемен- та И 45, Напряжение с выхода ампли- тудного детектора 1 поступает на ана-5 лизатор 11 i, а напряжение с выхода фа- фазового детектора 4 на анализатор 14, При этом генератор 3 опорного напряжения формирует опорное напряжение. Синхронизация генератора 3 осуп;ествляется принимаемым сигналом. Сформированные на выходах анализаторов спектра отклики поступают на соответствующие- входы блока 26 сравнения, причем отклик с выхода анализатора спектра 11 поступает в блок 26 сравнения со сдвигом на iT /2, осуществляемым широкополосным фазовращателем 25е Если спектры сигналов, поступающих на блок 23 сравнения, идентичны, то на его выходе формируется напряжение, которое преобразователем аналог-код 36 преобразуется в единичное напряжение. Идентичность спектров сигналов на входах блока 23 сравнения обусловлена тем, что КАФМ в амплитудном и фазовом каналах осуществляется одной и той же модулирующей функцией лишь со сдвигом по фазе на 2 в фазовом канале. Единичное напряжение с выхода преобразо- вател я аналог-код 36 подается на третий вход элемента И 45, а также на вход блока 35 инверторов, кото- рый преобразует ег о в нулевое напря- жение, Нулевое напряжение подается на третьи входы элементов И 41 -44 в. качестве запрещающего сигнала о наличии на входе устройства сигналов с другими видами модуляции, когда устройством принимается КАФМ сигнал.

35

30

40

Таким образом, при РСАФМ принимаемого сигнала только .на выходе элемента И-45 появляется .единичное напряжение ,

Распознавание ОАФМ сигнала производится аналогично распознаванию сигналов КАФМ, Различие состоит в TOMj что для создания условий идентичности спектров на выходах блока 27 сравнения выходное напряжение фазового детектора предварительно пропускается через логарифмический усилитель 5 с инвертированной логарифмической характеристикой. При это единичное напряжение с выхода преобразователя аналог-код 37 подается на

JO

15

20

5

174636

третий вход элемента И 47, Следовательно, в случае ОАФМ принимаемого сигнала единичное напряжение будет сформировано только на выходе элемента И 31.

Распознавание ФМн сигналов различных кратностей основано на том, что при ОФМн и МОФМн на выходах умножителей частоты 9, 8 и 7 выделяются составляющие сигнала, кратные второй, четвертой и восьмой гармоникам, при ДФМн и ДФМнС на выходах умножителей частоты 9 и 8 вьщеляются составляющие сигнала, кратные второй и четвертой гармоникам, а при ТФМн и ТФМнС только на выходе умножителя частоты . 1 вьщеляется составляющая сигнала, кратная восьмой гармонике. Распознавание общепринятых ФМн и ФМн сигналов со сдвигом осуществляется по наличию или отсутствию пересечений огибающей сигнала нулевого уровня напряжения ,

При поступлении на вход устройства сигнала с любым видом модуляции на выходе анализатора 6 формируется напряжение, пропорциональное щирине спектра U принимаемого сигнала, которое поступает на первые входы блоков сравнения 17, 19 и 21,

Если на вход устройства поступают однократные ОФмн и МОФМн сигналы, TO на выходах умножителей частоты на восемь 7, четыре 8, на два 9 появля- 35 ются напряжения восьмой, четвертой и второй гармоник соответственно. На выходах анализаторов 18, 20 и 22 появляются напряжения, пропорциональные

30

и,, и, и и

, и п и, а также ширине спектров восьмой, четвертой и второй гармоник. Поскольку Uj и - и н и 4Uj то на выходах блоков сравнения появляются положительные напряжения, которые компараторами 29 - 31

преобразуются в единичные напряжения и подаются на первые входы элементов -48-53. С выхода компаратора 31 единичное напряжение поступает на инвертор 40, После инвертирования

нулевое напряжение поступает на третьи входы элементов И 48 - 51 в ка- честве запрещающего сигнала о наличии сигналов более высоких кратностей, когда на входе устройства появяются однократные ФМн сигналы.

Если на вход устройства поступает ОФМн сигнал,, то единичное напряжение с выхода преобразователя аналог-код

38, свидетельствующее о наличии пересечений огибающей сигнала нулевого уровня, поступает на второй вход элемента И 53. Таким образом, при ОФМн сигнале на выходе устройства единичное напряжение по является только на выходе элемента И 53,

Если на вход устройства поступает МОФМн сигнал, то на выходе преобразователя 38 возникает единичное напряжение, свидетельствующее о том, что при пересечении огибающей сигнала нулевого уровня напряжения отсутствуют, и которое подается на второй вход элемента И 53. Следовательно, при МОФМн сигнале на входе устройства единичное напряжение появляется только на выходе элемента И 53.

Если на вход устройств поступают сигналы двукратной фазовой манипуляции (ДФМн и ДФМнС), то на выходах умножителей частоты на восемь 7 и на четыре 8 вьщеляются напряжения восьмой и четвертой гармоник. На выходе анализаторов 18 и 20 вьщеляются напряжения Uj и U, пропорциональные ширине спектров восьмой и четвертой гармоник. Поскольку U ; U и и, i i и, то на выходах блоков сравнения 17 и 19 появляются положительные напряжения, которые компараторами 29 и 30 преобразуются в единичные напряжения. Единичные напряжения подаются на первые входы элементов И 48-51. При этом единичное напряжение с выхода компаратора 30, инвертируясь в нулевое напряжение инвертором 39, поступает на четвертые входы элементов И 48 и 49 в качестве запрещающего сигнала о наличии трехкратных ФМн сигналов в то время, когда на вход устройства поступают ДФМн и ДФМнС сигналы.

На выходе умножителя частоты на два 9 формируется фазоманипулирован- ное напряжение, ширина спектра которого близка к спектру принимаемого сигнала. На выходе блока сравнения 21 выделяется отрицательное напряжение, которое преобразуется компаратором 31 в нулевое напряжение. Последнее поступает на первые входы элементов И 53 и И 52, поэтому на их выходах единичные напряжения (свидетельствующие о наличии однократных ФМн)не формируются.

С выхода компаратора 31 нулевое напряжение инвертируется инвертором 40 в единичное напряжение и подается на третьи входы логических элементов

И 48-51.

Если на вход устройства поступает ДФМн сигнал, то единичное напряжение с выхода преобразователя аналог-код 38 свидетельствует о наличии пересечеНИИ огибающей сигнала нулевого .уровня напряжения поступает на второй вход элемента И 50. Следовательно, .при ДФМн сигнале единичное напряжение будет сформировано только на выходе элемента И 50.

Если на вход устройства поступает ДФМНс сигнал, то единичное напря- жение с выхода блока инверторов 35, свидетельствующее об отсутствии пересе Гений огибающей нулевого уровня напряжения, поступает на второй вход элемента И 51.

Таким образом, при ДФМНс сигнале единичное напряжение появляется только на выходе элемента И 51.

Если на вход устройства поступают сигналы трехкратной фазовой манипуляции (ТФМн и ТФМнС), то на выходе умножителя частоты 7 формируется напряжение U, пропорциональное ширине спектра восьмой гармоники, и поступает на второй вход блока 17 сравнения. Поскольку Ug « и,, то на выходе блока 17 сравнения появляется положительное напряжение, преобразующееся компаратором 29 в единичное напряжение, которое подается на первые входы элементов И 48 и 49.

На выходе умножителей частоты на

четыре 8 и на два 9 появляются фазо - манипулированные сигнаиты. Ширина их спектров мало отличается от ширины спектра применяемого сигнала, поэтому на выходе блоков сравнения 19 и

21 формируются отрицательные напряжения, которые компараторами 30 и 31 преобразуются в нулевые напряжения и которые подаются на первые входы логических элементов И 50 - 53 соответственно. С выходов компараторов 30 и 31 нулевые напряжения поступают на инверторы 39 и 40, и, инвертируясь в единичные напряжения, поступают на вторые и третьи входы элементов И 48, 49 и 50, 51, соответственно,

Если на вход устройства поступает ТФМн сигнал, то на выходе амплитудного детектора 2 вьщеляется огйбГаю- щая сигнала, которая имеет пересечения нулевого уровня напряжения. Поэтому с выхода преобразовател; аналог- код 38 единичное напряжение подается на четвертый вход элемента И 48,

В случае ТФМн принимаемого сигнала единичное напряжение появляется только на выходе элемента И 48.

Если на вход устройства поступа™ ет ТФМнС сигнал, то огибающая сигнала на выходе амплитудного детектора 2 не имеет пересечений нулевого уровня напряженияJ, которое, инвертируясь в единичное напряжение в блоке инверторов 35, поступает на четвертый вход элемента И 49,

Таким образом, в случае ТФМнС принимаемого сигнала единичное напряжение появляется на выходе элемента И 49.

Формула изобретения

Устройство для распознавания радио-сигналов по авт, ев о № 1196916э о т - личающе еся тем, что с целью расширения класса распознаваемых сигналов, в него введены пятый анализатор мгновенного спектра, третий и четвертый инверторы, восьмой, девятый,, десятьЙ5 одиннадцатый и тринадцатый элементы И, поа1едова- тельно соединенные первый умножитель частоты, шестой ана1шзатор мгновенного спектра, четвертый блок сравнения и второй компаратор, последовательно включенные второй умножитель частоты, седьмой анализатор мгновенного спектра, пятый блок

сравнения и третий компаратор, последовательно соединенные третий умножитель частоты, восьмой анализатор мгновенного спектра, шестой

блок сравнения и четвертый компара- тор, выход пятого- анализатора мгновенного спектра подютючен к вторым входам четвертогоJ. пятого и шестого блоков сравнения, выход второго

компаратора соединен с первыми входами восьмого и девятого элементов И, выход третьего компаратора подключен к первым входам десятого и одлннадцатого элементов И, выход

четвертого компаратора соединен с первыми входами двенадцатого и тринадцатого элементов И, выход шестого преобразователя аналог-код подключен к вторым входам восьмого,

десятого и двенадцатого элементов И, выход блока инверторов соединен с вторыми входами девятого, одиннадцатого и тринадцатого элементов И, выход четвертого компаратора подключен к входу четвертого инвертора, выход которого соединен с третьими входами восьмогоJ девятого, десятого и одиннадцатого элементов И, вы- код третьего компаратора.подключен к

входу третьего инвертора, выход которого соединен с четвертъп-п- входами восьмого и девятого элементов И, причем входы пятого анализатора мгновенного спектра и умножителей.частоты являются входом устройства, а

выходы восьмого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого и трщгад- цатого элементов И являются дополнительными выхода «5и устройства (,

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано при распознавании сигналов, например радиосигналов, с различными видами модуляции и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1196916. Цель изобретения - расширение класса распознаваемых сигналов. Указанная цель достигается тем, что в устройство дополнительно введены анализатор мгновенного спектра, два инвертора, шесть элементов И и три цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных умножителя частоты, анализатора мгновенного спектра, блока сравнения и компаратора. В результате введения указанных узлов и элементов устройство позволяет распознавать радиосигналы с дополнительными видами модуляции. 1 ил. . i (Л 00 s3 Од со NJ