Устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией Советский патент 1991 года по МПК H04L27/14 

30-,

1

о го

о 4ь

СО 05

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи и радиотелеметрии „

Цель изобретения - обеспечение возможности пеленгации источника излучения при низком отношении сигнал/ /шум,

На фиг с 1 изображена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг 2 - временная диаграмма работы устройствас

Устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией содержит первый приемник 1, первый 2 и второй 3 смесители, первый 4 и второй 5 гетеродины, первый 6 и второй 7 сжимающие фильтры,

решающий блок 8, частотный детектор 9, дифференцирующий блок 10, формирователь 11 импульсов, широкополосные фильтры 12 и 13, первый 14 и второй 15 амплитудные детекторы, элемент И 16, первый 17 и второй 18 ключи, коррелятор 19, пороговый блок 20, третий ключ 21, второй приемник 22,

первый перемножитель 23, первый узкополосный фильтр 24, второй перемножитель 25, второй узкополосный фильтр 26, четвертый ключ 27, фазовый детектор 28, индикатор 29 и первую 30

и вторую 31 антенны.,

Устройство работает следующим образом.

Принимаемые широкополосные ЛЧМ- сигналы

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - обеспечение возможностей пелеыании источника излучения при низком отношении сигнап/ыум. Устройство содег жит два приемника 1 и 22, два смесителя 2 и 3, два гетеродчна 4 и 5, два сжимающих фильтра 6 и 7, решающий блок 8, частотный дегектои ci, дифференцирующий блок 10, rbopMi-ipcватель 11 импульсов, два широкополосных фильтра 12 и 13, два амплитудных детектора 14 и 15, элемент И 16, четыре ключа 17,18,21 и 27, коррелятор 19, пороговый блок 20, два перемножителя 23 и 25, два узкополосных фильтра 24 и 26, фазовый детектор 28, индикатор 29 и две антенны 30 и 31. Устройство позволяет повысить чувствительность пеленгации источника излучения при малом отношении сигнал/шум, т о к. при перемножении канальных ЛЧМ-сш налов образуется гармоническое колебание, в котором линейная частотная модуляция отсутствует Гармоническое колебание выделяется узкополосным фильтром 24(26)с При этом значительная часть шума отфильтровывается, что позволяет повысить реальную чувствительность уст- ройстга при низком отношении сигнал/ /шум 2 ил„ о (Л

U, (t) Uccos(27fct Ue(t) Uccos(2fifct

Uc , fc , 4,

AC 4l

у Ml

У- тс

амплитуда, начальная частота, длительность и начальные фазы сигналов;

Af

t

скорость изменения частоты внутри импульса;девиация частоты,

выходов антенн через приемники 1 22 поступают на первые входы сметелей 2 и 3, на вторые входы котох подается напряжение гетеродинов

и 5

иГ) (t) ur, cos№rit +cjri), Ur(t) uricos(27frЈt ),

е Ur , Ur , fr ,

амплитуды, часто1

ты и начальные фазы напряжений гетеродинов;

2Afg.

, ЧЧ

Ч fri

2f

np

В смесителях 2 и 3 внутриимпульсная частота заполнения сдвигается по частотной оси в область промежуточной частоты

fP(i- f ra f г f.

Частота настройки fH) и полоса пропускания ftfn широкополосных фильтров 12 и 13 выбираются следующим образом:

+ Ч, + )

о t т

с

5

0

5

0

5

50

fH - fnp , ufn - 2fnp „

Частота настройки Јнг и полоса пропускания Д f я, узкополосных фильтров 24 и 26 выбираются следующим образом:

f H2 2fnp . 1/8f np« На выходах смесителей 2 и 3 образуют- ся напряжения следующих частот:

fot- fc + Jft - fr, fnp + Jt, f02 ffX - fc ft fnp -ft,

где первый индекс обозначает канал, по которому принимается сигнал; второй индекс обозначает номер гетеродина, частота которого участвует в преобразс БС.НИИ несущей частоты прини- маемого сигнала„

Указанны напряжения попадают в полосу пропускания ДЈп.широкополосных фильтров 12 и 13

Unp,(t) Unp,- cos( t iijftV + Ч ,.

Unpz. cos(27f f,pt -TTy t2 -tfjt

55

пра.

4С|)Г2) О и t 6 Те, где ирр, 1к,исиГ1 ;

5i

К. - коэффициент передачи смесителей;

f, r f гг -г с промежуточная частота.

Напряжения 11(0 и Unp2(t) с выходов широкополоеных фильтров 12 и 13 одновременно поступают на два входа коррелятора 19 и на входы амплитудных детекторов 14 и 15. Амплитудные детекторы 14 и 15 выделяют их огибающие, которые одновременно поступают на два входа элемента И 16. Последний срабатывает, его выходное напряжение поступает на первый вход ключа 21 ,

Один и тот же полезный ЛЧМ-сшнал преобразованный по частоте в двух каналах, поступает на оба входа коррелятора 19ь В этом случае между начальными сигналами существует сильная корреляционная связь„ Выходное напряжение коррелятора 19 превышает пороговый уровень Unon, пороговый блок 20 срабатывает и своим выходным напряжением открывает ключи 21 и 21, Напряжение с выхода элемента И 16 через открытый ключ 21 поступает на управляющие входы ключей 17 и 18, открывая их. Ключи 17, 18, 21 и 27 в исходном состоянии всегда закрыты. При этом преобразованные по частоте ЛЧМ-сигналы с выходов смесителей 2 и 3 через открытые ключи 17 и 18 соответственно поступают на сжимающие фильтры 6 и 7о Одновременно ЛЧМ-сиг- нал на частоте Ј20 с выхода смесителя 3 через открытый ключ 18 поступает на частотный детектор 9 и преобразуется им в напряжение соответствующей формы. Это напряжение подается на вход дифференцирующего блока 10,

на выходе которого образуются прямоугольные импульсы. 1а выходе формирователя 11 образуются короткие импульсы, которые в моменты времени, соответствующие моментам смены знака наклона с информационными импульсами, с выходов сжимающих фильтров 6 и 7 поступают на соответствующие входы решающего блока 8, обеспечивая тактовую синхронизацию при приеме решения.

Одновременно напряжения U™ (t) Dm и (t) с выходов широкополосных фильтров 12 и 13 поступают на два входа перемножителя 25, на выходе которого образуется гармоническое колебание

.6 +36

U,(t) U (fr2- f ri)t + Afr +ДсД U3cos(4 nfnp t + ut|), 0 t Tj

5 где U3 5KzUnpi- ;

K2 - коэффициент передачи пере10

множителя;

AqV ipr2-ifr.;

utj1- U( - Cp2 - .разовый сдвиг, определяющий направление на источник излучения, в

котором линейная частотная модуляция уже отсутствует

Гармоническое копебание U,(t) выделяется узкополосным фильтром 26 через открытый ключ 27 и поступает на первьп, вход фазового детектора 28„

Напряжения Ur,(O и иГг (t) с выходов гетеродинов 4 и 5 одновременно поступают на дча входа перемножителя 23, на выходе которого образуется гармоническое колебание

30

U4(t) U4. cos(2(fr2 - fr ) - U4, cos(27fnpt f Mfl.),

где U 1к2иг,иГ2,

Это напряжение вьделяется узко- полосным фильтром 24 и подается на второй вход фазового детектора 28, на выходе которого образуется низкочастотное напряжение

UH(t)UHcosuCf,

где U, |K3U3U4;

К, - коэффициент передачи фазового детектора;

Д 2i cos|3,

d - расстояние между антеннами 30 и 31 (измерительная база); Д - длина волны; А - угол прихода радиоволн,

Напряжение U(t), пропорциональное фазовому сдвигу UCf, определяющему направление на источник излучения, фиксируется индикатором 29.

Описанная выше работа устройства соответствует случаю приема ЛЧМ-снгu.i.H H чо ос ионному каналу на частоте I f (.фиг 2з )

Если ложный сигнал ЛЧМ (помеха) принимается по первому зеркальному каналу на частоте f j (фиг„ 26), то в смесителях 2 и 3 он преобразуется сигналы двух частот:

в

E«

fr,

Ј

-УЬ - Јпр-

fr. - f

(z

31

- Xt,

Однако только сигнал с частотой 4j попадает в полосу пропускания

широкополосного фильтра 12. Указанный

f

&Г„

сигнал с выхода широкополосного фильтра 12 поступает на вход амплитудного детектора 14 и на первый вход коррелятора 19,. Амплитудный детектор 14 выделяют огибающую этого сигнала, которая поступает на первый вход элемента И 16. Элемент И 16 и коррелятор 19 не срабатывают, так как на вькоде широкополосного фильтра 13 напряжение отсутствует. Поэтому ключи 17, 18, 21 и 27 оказываются закрытыми и принимаемый ложный сигна (помоха) не попадает на входы решающего блока 8, частотного детектора Ч и фачового детектора 28. .

Если ложный сигнал ЛЧМ (помеха) принимается по второму зеркальному каналу на частоте (ФИГ« 2в), то в смесителях 2 и 3 он преобразуется в сигналы двух частот

ъг

«

гГ

г

f

- fi

np

Однако только сигнал с частотой С 2i попадает в полосу пропускания . широкополосного фильтра ,13„ В чтом случае элемент И 16 и коррелято 19 также не срабатывают. Ключи 17, 18, 21 и 27 остаются закрытыми и ложный ЛЧМ-гчгнал (помеха), принимаемый по второму зеркальному каналу на частоте подавляется„

Если ложные ЛЧМ-сигналы (помехи) одновременно принимаются на первой

f32 (фиг. 2г) зеркальны в полосу пропускания

t j и вторoii

то

1 п широкополосных фильтров 12 и 13

частотах,

П попадаю снгнллы на частотах г щ и

f21 JTH жо сигналы поступают на два входа коррелятора 19, В этом случае элемент 11 16 срабатывает, его выходное напр (j.v ia.e поступает на первый

вход ключа 21, йдн.чко ключ 21 не открывается. Это объясняется тем, что ложные ЛЧМ-сигналы (помехи), принимаемые на разных зеркальных частотах f и , имеют слабую корреляционную связь. Поэтому выходное напряжение коррелятора 19 не превышает порогового уровня ипор, пороговый блок 20 не срабатывает и ключи 17, 18, 21 и 27 не открываются. Ложные ЛЧМ-сигналы (помехи), принимаемые одновременно на двух зеркальных час

0

5

0

5

0

0

5

тотах и f

2

подавляются.

По аналогичной причине подавляются и другие дополнительные (комбинационные) каналы приема на частотах

f М f z fM и f У 4

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает пеленгацию источгака излучения широкополосных ЛЧМ-сигналоВо При этом устройство позволяет повысить чувствительность пеленгации источника излучения при малом отношении сигнал/шум,, Это объясняется тем, что при перемножении канальных ЛЧМ- сигналов U пр (t) и ) образуется гармоническое колебание U(t), в котором линейная частота модуляции уже отсутствует, т.е. осуществляется свертка их спектра„ Гармоническое колебание выделяется узкополосным фильтром. При этом значительная часть шума отфильтровывается, что позволяет повысить реальную чувствительность устройства при низком отношении сигнал/ /шумо Пеленгация источника излучения осуществляется на фиксированной частоте, равной разности частот fpj. и ff гетеродинов (fr2 ffi 2Јпр). Тем самым функциональные возможности устройства расширены

Формула изобретения

Устройство для приема широкополосных сигналов с линейной частотной модуляцией, содержащее первый и второй гетеродины, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго смесителей, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго ключей, выходы которых соединены с входами соответственно первого и второго сжимающих фильтров, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам решающего блока,

у16

третий вход которого подключен к выходу формирователя импульсов, вход которого подключен к выходу дифференцирующего блока, вход которого подключен к выходу частотного детектора, вход которого подключен к выходу второго ключа, второй вход которого соединен с вторым входом первого ключа и с выходом третьего ключа, первый вход которого подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с выходом первого амплитудного детектора, вход которого соединен с первым входом крррелятора и с выходом первого широкополосного фильтра, вход которого подключен к выходу первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом первого приемника, вход которого подключен к первой ан

тенне, выход второго смесителя через второй широкополосный фильтр соединен с входом второго амплитудного детектора и с вторым входом коррелятора, выход которого через пороговый блок подключен к второму входу третьего ключа, при этом выход второго амплитудного детектора соединен с вторым входом элемента И, отличаю0

0

5

0

5

я тем, что, с целью обес- возможности пеленгации ис- излучения при низком отношещ е е с печения точника

нии сигнал/шум, введены два узкополосных фильтра, фазовый детектор, два перемножителя четвертый ключ, второй приемник и вторая антенна, подключенная к входу второго приемника, выход которого соединен с вторым входом второго смесителя, первый вход которого подключен к первому входу первого перемножителя, выход которого через первый узкополосный фильтр соединен с первым входом фазового детектора, второй вход которого подключен к выходу четвертого ключа, первый вход которого соединен с выходом второго узкополосного фильтра, вход которого соединен с выходом второго перемножителя, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами коррелятора, при этом выход порогового блока подключен к второму входу четвертого ключа, выход фазового детектора соединен с индикатором, а второй вход первого перемножителя подключен к выходу первого гетеродина,