Устройство обнаружения сигнала на фоне помехи Советский патент 1989 года по МПК H04B1/10 

ел СП

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения сигнала при воздействии широкополосных помех. Устройство содержит три перемножителя 1,3,4, два полосовых фильтра 2,5, элемент задержки 6, фильтр 7 нижних частот, гетеродин 8. В устройство введены перемножители 9 и 14, полосовые фильтры 10 и 15, два фазовращателя на φ/2 11 и 12, источник сигнала 13 несущей частоты помехи. При сложном спектре ЧМ-помехи достаточно знать центральную частоту спектра помехи, чтобы нейтрализовать влияние помехи на процесс обнаружения полезного сигнала. Следует заметить, что и АМ-помеха не влияет на процесс обнаружения полезного сигнала, т.к. в этом случае на один вход перемножителя 3 поступают все спектральные составляющие помехи, а на другом входе сигнал от помехи полностью отсутствует. 1 ил.

315

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемных устройствах для обнаружения слабого сигнала на фоне аддитив- ной широкополосной модулированной по мехи.

Цель изобретения - повышение достоверности обнаружения сигнала при воздействии широкополосных помех.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства обнаружения сигнала на фоне помехи.

Устройство обнаружения сигнала на фоне помехи содержит первый перемно- житель 1, первый полосовой фильтр 2, второй перемножитель 3, третий перемножитель 4, второй полосовой фильтр 5, элемент 6 задержки, фильтр 7 нижних частот, гетеродин 8, четвертый перемножитель 9, третий полосовой фильтр 10, первый и второй фазовращатели на IT/2 11 и 12, источник 13 сигнала несущей частоты помехи, пятый перемножитель 14 и четвертый полосовой фильтр 15.

Устройство обнаружения сигнала на фоне помехи работает следующим об- |разом.

I

Смесь сигнала и ишрокополосной

помехи с перекрьтающимися спектрами поступает на первые входы перемиожи- телей 1 и 4. Выходной сигнал четвертого перемножителя 9, являющийся результатом перемножения выходного сигнала источника 13 сигнала Wo и выходного сигнала гетеродина 8 с частотой Лео , поступает через третий полосовой фильтр 10. на второй вход первого перемножителя 1 . Одно- временно сигналы с выхода источника 13 сигнала и гетеродина 8 поступают через фазовращатели на F/2 11 и 12 на входы пятого перемножителя 14, выходной сигнал которого через чет- вертый Полосовой фильтр 15 поступает на второй вход третьего перемиожите- ля 4. Вследствие этого спектральная составляющая сигнала, поступающего на второй вход третьего перемножите- ля 4, с частотой (сО + АСО) сдвинута по отношению к той же составляющей сигнала, поступающего на второй вход первого перемножителя 1, на угол 180°. Сигналы с выходов перемножите- лей 1 и 4 поступают на входы полосовых фильтров 2 и 5, которые выделяют сигналы разностной частоты. С выхода первого полосового фильтра 2 сигнал поступает на первый вход второго перемножителя 3, с выхода второго по лосового фильтра 5 сигнал через элемент 6 задержки поступает на второй вход второго перемножителя 3. Второй перемножитель 3 и фильтр 7 нижних частот представляют собой коррелятор 16, на выходе которого формируется постоянное напряжение, служащее признаком наличия полезного сигнала в аддитивной смеси сигнала и помехи с перекрывающимися спектрами.

Таким образом, пусть на вход устройства поступает аддитивная смесь полезного сигнала и частотно-модулированной помехи с перекрьшаюрщмися спектрами

Up,(l:) - Ujt) + и„(Ь),

где U(t) - полезный сигнал;

U(t) UgCostoot + m sinQt) - ЧМ помеха.

Предполагается, что центральная частота помехи со известна или выделена в пункте приема другим известным устройством, например, узкополосным фильтром.

. Сигнал на выходе четвертого перемножителя 9 имеет вид

U(t) и cos(tOj-bai)t+U cos (&3о + +(x)t:,

где.Ьсо - частота гетеродина 8 (,).

Поскольку перемножители 1 rt 4 являются линейными устройствами по отношению к входному сигналу,.тй можно рассматривать прохоядение через перемножители 1 и 4 полезного сигнала и помехи отдельно.

Представляя частотно-модулированное колебание в виде ряда Фурье с помощью функций Бесселя рода

Ut,(t)(n)cosQot + - + 1|(п) cos (G3o+5)t-I,(n) COs(Cдo , -g)t-H2(n)cos(Qo+2Q)t+I,(n) cosCcOo- 2Q)t+...j

получим выражение для сигнала поме- Iхи на выходе первого полосового фильтра 2

Un6b,«,(t)«UU,I,(n)co8ftut -- )co3(uOH-2 7)t + UIi(n)cos(uCO -2Q)t+... .

Из полученного выражения видно, что нечетные боковые составляющие спектра отсутствуют.

Преобразованный сигнал помехи на выходе второго полосового фильтра 5 с учетом сдвига фаз q; 180° между составлпк щими сигнала U(t), достигнутого за счет фазовращателей 11 и 12 и пятого перемножителя 14, имеет вид

и,

« бых 5

(t),(n)Ucos(uCJ+0)t-I,(n)Ucos(6.G)- t+... т.е. в этом случае отсутствуют четные боковые составляющие спектра.

Из полученных выражений следует, что независимо от времени задержки и частоты модуляции Q на выходе фильтра нижних частот 7 отсутствует постоянное напряжение от сигнала помехи, так как на разные входы второго перемножителя 3 поступают преобразованные различные составляющие помехи. Таким образом, при сложном спектре ЧМ-помехи достаточно знать центральную частоту спектра помехи, чтобы нейтрализовать влияние помехи на процесс обнаружения полезного сигнала, следует заметить, что и АМ-помеха не влияет на процесс обнаружения полезного сигнала, так как в этом случае на один вход второго перемножителя 3 поступают все спектральные составляющие помехи, а на другом входе сигнал от помехи полностью отсутствует и в результате на выходе фильтра 7 нижних частот отсутствует постоянное напряжение от сигнала помехи.

Полезный сигнал преобразуется следующим образом.

Пусть полезный сигнал описывается выражением

U(t) UpCoscO(,t.

Преобразованный сигнал на выходе второго полосового фильтра 2 без учета спектральных составляющих с суммарными частотами, которые отфильтровываются им, имеет вид

Ucebmi (t)Uccosset Ucos(Wo- -ftQ)t+Ucos()t UcU/2cos Aa)- -.(o3c,-Q)t+UcU/2cos uco-f(Wo-COfrit.

Ha выходе второго полосового J фильтра 5 преобразованный полезный ; сигнал имеет вид

UcBb,t5 (t),(cOo- uCO)t+Ucos(G)(,+4CO)t+180 Jj UcU/2cos uCJ-((Oo-4)(cOo-Wf) t +

+180°.

Ha выходе элемента 6 задержки получим

и,,, (с)и,и/2сод ГьсО -(со,- -G),jt- Ш4 -(COo-Wf)H -UcU/2cps uO+

-t-(Oo-Ue t j + too-4)5 I где С, --время задержки.

На выходе фильтра 7 нижних частот формируется напряжение

Uebit (UcU/2/ f +(Wo-0,)T, - (СО,-СОс)м). При (СО, -Uc) и Л СО С, , отличных от нуля, на вьгходе фильтра 7 нижних частот вьфабатывается постоянное напряжение, свидетельствующее о наличии полезного сигнала.

При вьтолнении условий

€, .

г

и

2ТсоГ-сЬ)

5

0

5

0

5

0

5

ЬО (2n-1)(((jJ, где п 1,2,3,...,

напряжение Ug,)( достигает своего максимума

Ueb,,c /2. . Из приведенного анализа видно, что устройство выделяет не только простой гармонический сигнал, но также сигналы с симметричным спектром относительно центральной частоты (например, амплитудно-модулированные, if -манипулированные) . ЧМ-сигналы могут быть обнаружены при мальпс индексах модуляции. В этом случае эффективность работы устройства несколько ниже, так как не достигает своего максимума за счет того, что полная корреляция будет только на центральной частоте.

Формула И зобретения

Устройство обнаружения сигнала на фоне помехи, содержащее последовательно соединенные первый перемножитель, первый вход которого является входом устройства, первый полосовой фильтр, второй перемножитель и фильтр нижних частот, последовательно соединенные третий перемножитель, второй полосовой фильтр и элемент задержки, включенные между входом устройства и вторым входом второго перемножителя, а также гетеродин, отличающееся тем, что, с цепью повышения достоверности обнаружения при воздействии щирокополосных помех, в него

15065568

введены последовательно соединенныедовательно соединенные источник сиги включенные мезвду гетеродином и вто-нала несущей частоты помехи и второй

рым входом первого перемножителяфазовращатель на 12, выход коточетвертый перемножитель и третий по- срогО подключен к второму входу пялосовой фильтр, последоват1ельно сое-того перемножителя, при этом вьтход

диненные и включенные между гетеро-источника сигнала несущей частоты

дином и вторым входом третьего пере-помехи подключен к второму входу

множителя первый фазовращатель начетвертого перемножителя, а выход

Т /2, пятый перемножитель и четвер- Qфильтра нижних частот является вытый полосовой фильтр, а также после-ходом устройства.