Устройство для распознавания радиосигналов Советский патент 1991 года по МПК G06K9/00 

Изобретение относится к обработке и распознаванию радиосигналов и может быть использовано для определения вида модуляции радиосигналов.

Цель изобретения - расширение класса распознаваемых сигналов и повышение достоверности распознавания

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока анализа уровней сигналов; на фиг.З - схема блока управления и второго блока сравнения.

Устройство содержит частотный детектор 1, амплитудный детектор 2, первый преобразователь 3 аналог-код,

10

15

20

25

1647603

первый анализатор 4 спектра, блок 5 клиппирования, второй преобразователь 6 аналог-код, первый блок 7 сравнения, второй анализатор 8 спектра, третий преобразователь 9 аналог-код, блок 10 логической обработки, содержащий первый инвертор 11, второй инвертор 12, первый 13 - четвертый 16 элементы И, первый 17 и второй 18 ильтры нижних частот, блок 19 квантования, первый - пятый блоки 20-24 анализа уровней сигналов, дифференцирующий элемент 25, первый и второй элементы ИЛИ 26 и 27,квадратор 28, первый 29 и второй 30 элементы И, полосовой фильтр 31, третий элемент ИЛИ 32, третий элемент И 33,блок 34 фааовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), первый инвертор 35, синхро- генератор 36, второй блок 37 сравнения, блок 38 управления, генератор 39 импульсов, четвертый - седьмой элементы И 40-43, второй инвертор 44, блок 45 памяти, формирователь

46импульсов считывания и делитель

47частоты.

Блоки 20-24 (фиг.2) содержат двухпороговый компаратор 48, селектор 49 сигналов и счетчик 50.

Устройство работает следующим образом.

Принятый сигнал, вид модуляции которого необходимо определить,одновременно поступает на входы частотного 1 и амплитудного 2 детекторов.

Рассмотрим режимы работы устройства при распознавании сигналов с различными видами модуляции. При поступлении на вход устройства, например, сигнала с частотной модуляцией на выходе частотного детектора 1 выделяется напряжение, которое одновременно подается на преобразователь 3 аналог-код, где оно преобразуется в единичное напряжение, поступающее на первые входы элементов И 40, .41, 13, 14,а также на один из выходов анализатора 4 спектра, и через блок 5 клиппирования на анализатор 8 спектра. Сформированные на выходах анализаторов 4 и 8 спектра отклики поступают на соответстгующие входы блока 7 сравнения, на выходе которого в случае подачи на вход устройства сигнала с частотной модуля- цией и многопозиционной частотной манипуляцией появится напряжение, а в случае сигнала с двухпозиционной

30

35

40

45

50

55 Ч

0

0

5

0

5

0

5

0

5 Ч

частотной манипуляцией напряжение отсутствует, так как только в случае двухпозиционного сигнала наблюдается идентичность спектров входного сигнала и сигнала с выхода блока 5 клиппирования. Напряжение с выхода блока 7 сравнения преобразуется преобразователем 9 аналог-код в единичное напряжение, которое поступает на второй вход элемента И 14, и, инвертируясь в инверторе 11 в нулевое напряжение, на второй вход элемента И 13. Кроме того, на третий вход элемента И 14 подается единичное напряжение с выхода инвертора 35, свидетельствующее о том, что входной сигнал не является многопозиционным. Таким образом, при частотной модуляции принимаемого сигнала единичное напряжение возникает только на выходе элемента И 14.

Если на вход устройства поступает двухпозиционный частотно-манипулиро- ванный сигнал (24Мн), то вследствие идентичности спектров детектированного частотным детектором входного сигнала и сигнала с выхода блока 5 клиппирования на выходе преобразователя 9 анало-код возникнет нулевое напряжение, которое действует на втором входе элемента И 14, а также, инвертируясь в единичное напряжение в инверторе 11, действует на втором входе элемента И 13. Таким образом, при двухпозиционной частотной манипуляции принимаемого сигнала единичное напряжение возникает только на выходе элемента И 13.

Распознавание сигналов с амплитудной модуляцией (АМн) я амплитудной двухпозиционной манипуляцией (2АМн) происходит аналогичным образом. При поступлении на вход устройства ампли- тудно-модулированного сигнала на выходе амплитудного детектора 2 выделяется напряжение, которое одновременно подается на преобразователь 6 аналог-код, где преобразуется в единичное напряжение, поступающее на первые входы элементов И 15, 16, 42 и 43, а также на один из входов анализатора 8 спектра. Сформированные на выходах анализаторов спектра 4 и 8 отклики поступают на соответствующие

входы блока 7 сравнения, на выходе которого в случае подачи на вход устройства сигнала с амплитудной модуляцией п многопозиционной амплитуд516

ной манипуляцией (МАМн) появится напряжение, а в случае сигнала с двухпоэиционной амплитудной манипуляцией напряжение отсутствует. Преобразованное напряжение с выхода блока 7 сравнения в единичное напряжени преобразователем 9 аналог-код поступает на второй вход элемента И 15 и, инвертируясь в инверторе 12 в нулевое напряжение, - на второй вход элемента И 16. На третий вход элемента И 15 подается единичное напряжение с выхода инвертора 35, свидетельствующее о том, что входной сигнал не является многопозиционным. Таким образом, при амплитудной модуля- зщи принимаемого сигнала единичное напряжение возникает только на выходе элемента И 15.

Если на вход устройства поступает двухпозиционный амплитудно-манн- пулированный сигнал, то вследствие идентичности спектров детектированного амплитудным детектором входного сигнала и сигнала с выхода блока 5 клиппирования на выходе преобразователя 9 аналог-код возникает нулевое напряжение, которое действует на втором входе элемента И 15, а также, инвертируясь в единичное напряжение в инверторе 12, действует на втором входе элемента И 16. Таким образом, при двухпозиционной амплитудной манипуляции принимаемого сигнала единичное напряжение возникает только на выходе элемента И 16

При поступлении на вход многопозиционных АМн и ЧМн сигналов на выходах частотного 1 и амплитудного 2 детекторов возникают многоуровневые напряжения, которые через фильтры 17 и 18 нижних частот подаются на вход блока 19 квантования. Наличие блока f9 в схеме устройства обуславливается тем, что реальный сигнал искажается шумами и блок 19 принимает решение, к какому ближайшему уровню отнести амплитуду входного сигнала, искаженного шумами. С выход блока 19 многоуровневый сигнал поступает на входы двух компараторов, входящих в состав блоков 20-24 анализа уровней сигналов.

На фиг.2 представлена схема блоков 20-24, которая состоит из последовательно соединенных двухпоро- гового компаратора 48, селектора 49 сигналов и счетчика 50« На пер6036

вые ходм компарлгор ч подасчоя принимаемый сигнал с вывода блока 19 квантование, я на другие дча яхода подаются напряжения пг.рогоч определяющих качения соответствующего уровня. В обртем случае колич. тво двухпороговых компараторов задается числом возможных уровней М. Пороги

0 компараторов 48 подобраны таким образом, чт каждый компаратор выдает напряжение в виде единичных импульсов только при одном з/рогне выходного напряжения детекторов. С выходов

5 компараторог блоков 20 и 21 единичные напряжения, соответствующие поло- житслг чым уровням, поступают на эле-- мент ИШ 26. Пр.; наличии положительных уровней нч выхода элемента IL ill 26

0 появляется единичное напряжение, которое подается на один из входов элемента И 29. На его второй вход подается единичное напряжение нулевого уровня с выхода компаратора 4С

5 блока 22. Таким образом, на выходе элемента И 29 возникает единичное напряжение при наличии на выгодах детектопов кулевого уровгН и одного или нескольких положительных уров0 ней напряжения. С выходов компараторов 48 блоков 23 з; 24 импульсные единичные напряжения, соответствующие отрицательным уровням, поступают на входы элемента ИЛИ 27, При их наличии единичное напряжение с выхода элемента ИЛИ 27 поступает на один из выходов элемента И 30. Па другой его вход поступает единичное напряжение, соответствующее нулевому уровню с выхода

0 компаратора блока 22. Таким образом, на выходе элемента И 30 возникает единичное напряжение при наличии на входах детекторов нулевого уровня и одного или нескольких отрицатепьных

5 .уровней напряжения. Единичные напря- |жепия с выходов элементов И 29 и 30 подаются ка элементы №11 32 и 33. Элементом ИЛИ 32 выдается единичное напряжение при наличии нулевого и полоЈ) жительных уровней (0,1,... ,ш-1) или нулевого и отрицательных уровней ,-1,... ,-(ro-1)J , которое поступает на вторые входы элементов И 41 и 42, а также после инвертирования в нулее вое напряжеHire в инверторе И 35 поступает на третьи входы элементов И 14 и 15 в качестве запрещающего - сигнала о наличии аналоговых AM и ЧМ сигналов,, когда на входе устрой5

ства появляются многоуровневые сигналы.

Ксли на входе устройства действует многоуровневый частотно-мани- пулированный (МЧМн) сигнал, то единичное напряжение с выхода преобразователя 3 аналог-код, соответствующее признаку - наличие ЧМ, действует на первом входе элемента И 41. На третий вход элемента подается единичное напряжение с выхода инвертора 44, соответствующее отсутствию на входе устройства парциально-ко дированных сигналов. Таким образом, при многопозиционной частотной манипуляции принимаемого сигнала единичное напряжение появляется только на выходе элемента И 41.

Если на входе устройства появляется многоуровневый МАМн сигнал, то единичное напряжение с выхода преобразователя 6 аналог-код (соответствующее признаку - наличие AM), действует на первом входе элемента ИЛИ 42. На его втором входе действует единичное напряжение с выхода элемента ИЛИ 32, соответствующее положительному или отрицательному многоуровневому сигналу, я на третьем входе действует единичное напряжение с выхода элемента И 43, соответствующее отсутствию на входе устройства парциально-кодированных сигналов. Таким образом, при многопозиционной амплитудной манипуляции принимаемого сигнала единичное напряжение появляется только на выходе элемента И 42.

При поступлении на вход многопозиционных сигналов на выходе двух- пороговых компараторов соответствующих уровней блоков 20-24 формируется напряжение в виде единичных импульсов. Длительность и период повторения выходных импульсов каждого компаратора равны длительности и периоду повторения данного уровня. Выходные единичные импульсы компараторов поступают на первые входы селекторов 49 блоков 20-24, на вторые входы которых поступают счетные импульсы с выхода генератора 39 импульсов. Счетные импульсы достигают выхода данного селектора только во время действия на его первом входе выходных единичных импульсов компараторов.Число прошедших счетных импульсов через каждый селектор 49, та

0

5

ким образом, находится в прямой зависимости от длительности и периода повторения соответствующего уровня. Отселектированные по соответствующим уровням счетные импульсы поступают на счетчики блоков 20-24 и изменяют их состояние при низком уровне импульсов считывания, которые поступают на вторые входы счетчиков с выхода формирователя 46 импульсов считывания о Импульсы считывания, имеющие период повторения, соответствующий доверительному интервалу измере- «j ния, формируются путем деления тактовых импульсов, поступающих с выхода синхрогенератора 36, которым од- новремен о осуществляется синхронизация генератора 39 импульсов.

Число счетных импульсов, измеряемых каждым счетчиком за интервал времени, есть не что иное как оценка плотности .вероятности данного уровня. Кодовые слова, соответствующие оценкам плотности вероятности отдельных уровней, считываются в блок 37 сравнения. Сигналами на считывание являются передние фронты импульсов считывания, которые подаются на вторые входы счетчиков 50 блоков 20-24. Синхронно с поступлением кодовых слов, соответствующих измеренным ансамблям плотностей вероятностей уровней, на блок 37 сравнения поступают кодовые слова априорно известных эталонных ансамблей плотности вероятности уровней с выхода блока 45 памяти .

Считывание кодовых слов эталонных ансамблей плотности вероятности уровней также осуществляется импульсами считывания. Б блоке 37 сравнения производится сравнение измеренных и эталонных ансамблей плотности вероятности. ЗЗлок 37 формирует на своем выходе единичное напряжение в случае, если произошло совпадение измеренного и эталонного ансамблей, что имеет место при наличии парциально- кодированных ПК МЧМк м ПК МАМн сигналов и нулевое напряжение при отсутствии совпадения, что имеет место при многопозиционных сигналах без применения парциального кодирования. Блок 37 сравнения состоит из набора компараторов (число которых определяется числом возможных уровней) , выбор которых осуществляется блоком 38 управления. Клок 38 управ0

5

0

5

0

5

ления состоит из счетчика и дешифратора. Схемы блоков 37 и 38 показаны на фиг.З, на которых символами обозначены последовательности кодовых слов измеренных ансамблей плотности вероятности уровней, а символами Э.-Э п- последовательности кодовых слов эталонных уровней.

Если на входе устройства появляется многопозиционный парциально- кодированный ПК МЧМн сигнал, то единичное напряжение с выхода преобразователя 3 аналог-код, являющегося признаком наличия ЧМ, действует на первом входе элемента И 40. На втором его входе действует единичное напряжение с выхода элемента И 33, являющееся признаком наличия многоуровневого сигнала вида Ј-(т-1),..., -2, -1,0, t ,2,..., (m-1)| и на третьем входе действует единичное напряжение с выхода блока 37 сравнения, являющегося признаком парциально-кодиро- ванных сигналов.

Таким образом, при парциально-ко- дированном многопозиционном частот- но-манипулированном сигнале единичное напряжение появляется только на выходе элемента И АО.

Если на входе устройства появляется многопозиционный парциально-ко- дированный ПК МА11н сигнал, то единичное напряжение с выхода преобразователя 6 аналог-код, являющееся признаком наличия AM, действует на вход элемента И 43, на второй вход которого действует единичное напряжение с выхода элемента И 33, являющееся признаком многоуровневого сигнала вида Ј-(п-1),...,-2, -1,0,t,2,...,(ra-t), и на третьем входе действует единичное напряжение с выхода блока 37 сравнения.

В устройстве для выделения тактовой синхронизации применяют схему выделения тактов с нелинейным фильтром, состоящим из последовательно включенных дифференцирующего элемента 25, квадратора 28, полосового фил тра 31, блока ФАЛЧ 3t. ФАПЧ используется для сужения полосы пропускания и улучшения формы сигнала.Для восстановления тактового сигнала используется синхронизируемый по фазе генератор 36.

Таким образом, при парциально-ко- дированных многопозиционных ампли0

5

0

тудно-манипулированных сигналах единичное напряжение появляется только на выходе элемента И 43.

Предлагаемое устройство по сравнению с известным обеспечивает распознавание радиосигналов не только с амплитудной модуляцией и манипуляцией, частотной модуляцией и манипуляцией, но и цифровых сигналов радиосвязи, широко используемых в современных цифровых системах передачи данных многопозиционных сигналов с амплитудной и частотной модуляцией и парциально-кодированных сигналов с амплитудной и частотной манипуляцией, а также повышает достоверность распознавания за счет распознавания двух позицьонных и многопозиционных сигналов.

Формула изобретения

5

0

5

0

5

0

5

1. Устройство для распознавания радиосигналов, содержащее два анализатора спектра, блок логической обработки, три преобразователя аналог-код, частотный детектор, вход которого является входом устройства, а выход подключен к одному входу первого анализатора спектра, амплитудный детектор, вход которого подключен к входу устройства, а выход - к другому входу первого анализатора спектра, блок клиппирования, один вход которого подключен к выходу частотного детектора, а другой вход- к выходу амплитудного детектора,пер-- вый блок сравнения, один вход которого подключен к выходу первого анализатора спектра, а другой вход через .второй анализатор спектра - к выходу (блока клиппирования, выходы частот- |ного детектора, амплитудного детектора и первого блока сравнения через соответствующие преобразователи аналог-код соединены с соответствующими входами блока логической обработки,, отличающееся тем, что, с целью расиирения класса распознаваемых радиосигналов и повышения досто верности распознавания, оно содержит два фильтра нижних частот, блок квантования, пять блоков анализа уровней сигналов, второй блок сравнения, блок управления, генератор импульсов, делитель частоты, формирователь импульсор считывания, блок памяти, последовательно соединенные

дифференцирующий элемент, квадратор, полосовой фильтр, блок фазовой автоподстройки частоты и синхрогенера- тор, а также три элемента ШШ, семь элементов И и два инвертора, выходы блоков анализа уровней сигналов подключены к первым информационным входам второго блока сравнения, вторые информационные входы которого соединены с выходами блока памяти, а управляющие входы подключены к выходам блока управления, выходы первого и второго блоков анализа уровней сигналов соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход третьего блока анализа уровней сигналов подключен к первым входам первого и второго элементов И, выходы четвертого и пятого блоков анализа уровней сигналов соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с первыми входами третьего элемента ИЛИ и третьего эле мента И, второй вход которого и второй вход третьего элемента ИЛИ подключены к выходу первого элемента И, выход синхрогенератора соединен с тактовыми входами генератора импульсов, блока управления и делителя частоты, выход которого подключен к управляющему входу формирователя импульсов считывания, выход которого соединен с управляющим входом блока памяти и с вторыми управляющими входами блоков анализа уровней сигналов, первые управляющие входы которых подключены к выходу генератора импульсов, выход блока квантования соединен с информационными входами блоков анализа уровней сигналов и входом дифференцирующего элемента, выход амплитудного детектора подключен к входу второго фильтра нижних частот, выход которого и выход первого фильтра нижних частот со

0

5

0

5

30

35

40

45

единены с входом блока квантования, выход частотного детектора подключен к входу первого фильтра нижних частот, выход второго блока сравнения соединен с первым входом четвертого элемента И, вторым входом седьмого элемента И и входом второго инвертора, выход которого подключен к вторым входам пятого и шестого элементов И, выход третьего элемента И соединен с вторым входом четвертого элемента И первым входом седьмого элемента И, выход первого преобразователя аналог-код подключен к третьим входам четвертого и пятого элементов И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И- и входом первого инвертора, выход которого подключен к дополнительным входам блока логической обработки, выход второго преобразователя аналог- код соединен с третьими входами шестого и седьмого элементов И, выходы четвертого, пятого, шестого и седьмого элементов И являются соответственно первым, вторым, третьим и четвертым дополнительными выходами устройства.

2. Устройство поп.1, отличающееся тем, что блоки анализа уровней сигналов содержат двух- пороговый компаратор, селектор сигналов и счетчик, выход которого является выходом блока, информационным входом которого является информа-; ционный вход двухпорогового компаратора,выход которого соединен с информационным входом селектора сигналов, управляющий вход которого является первым управляющим входом блока, вторым управляющим входом которого является управляющий вход счетчика, счетный вход которого подключен к выходу селектора сигналов.

lj$ n№Mii

Изобретение относится к обработке и распознаванию радиосигналов и может быть .использовано для определения вида модуляции радиосигналов. Цель изобретения - расширение класса распознаваемых сигналов и повышение достоверности распознавания. Указанная цель достигается в устройстве для распознавания радиосигналов, содержащем два анализатора спектра, блок логической обработки, три преобразователя аналог-код, частотный детектор, вход которого является входом устройства, а выход подключен к одному входу первого анализатора спектра, амплитудный детектор, вход которого подключен к входу устрой- ;Јтвал а выход - к другому входу первого анализатора спектра, блок клип- пирования, один вход которого подключен к выходу.частотного детектора, а другой - к выходу амплитудного детектора, первый блок сравнения, один вход которого подключен к выходу первого анализатора спектра, а другой - через второй анализатор спектра - к выходу блока клиппирования, выходы частотного детектора, амплитудного детектора и первого блока сравнения через соответствующие преобразователи, аналог-код соединены с соответствующими входами блока логической обработки, тем, что устройство дополнительно содержит два фильтра нижних частот, блок квантования, пять блоков анализа уровней сигналов, второй блок сравнения, блок управления, генератор импульсов, делитель частоты, формирователь импульсов считывания, блок памяти, последовательно соединенные дифференцирующий элемент, квадратор, полосовой фильтр, блок фазовой автоподстройки частоты и синхрогенератор, а также три элемента ИЛИ, семь элементов И и два инвертора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. % & & О W

ffff, «$9&Л «&

в

&ix&it2

Фиг.1

ctbx.Јa$Q Ј&&я&.46

фиг. г

фи&Ъ