Анализатор спектра сигналов Советский патент 1992 года по МПК H04L27/00 

Изобретение относится к технике приема и обработки широкополосных сигналов и оценки их параметров в условиях сложной помеховой обстановки и априорной неопределенности относительно характеристик сигналов.

Известно устройство оптимальной обработки частотно-манипулированных(ЧМн) сигналов, содержащее п приемных каналов одинаковой структуры, выходы которых соединены с сооответствующими входами п- входового сумматора, выход которого является выходом устройства, Входы всех каналов, число которых равно известному числу возможных значений частот входного сигнала, соединены между собой и образуют вход устройства. Каждый канал состоит из согласованного фильтра, усилителя и измерительного канала. Вход согласованного фильтра, соединенный с входом измерительного канала, является общим входом

приемного канала. Выход согласованного фильтра соединен с сигнальным входом усилителя, управляющий вход которого соединен с выходом измерительного канала, а выход его является выходом приемного канала и соединен с соответствующим входом сумматора, общего для всех приемных каналов.. -. ;

Известно также устройство, осуществляющее оптимальное некогерентное обнаружение ЧМн сигналов, содержащее два смесителя, ЛЧМ-гетеродин. два полосовых фильтра, первый сумматор, ЛЧМ-фильтр, линию задержки, два детектора, второй сумматор,.генератор импульсов дискретизации и ключ. При этом входы первого и второго смесителей, соединенные между собой, образуют сигнальный вход устройства, вторые входы смесителей соединены с выходом ЛЧМ-гетеродина, вход которого является входом синхронизации устройства и соедиу

Ј

XI

сл

GJ ON

О

нен также с входом генератора импульсов дискретизации, выход которого соединен с входом управления ключа. Выход каждого смесителя соединен г входом своего полосового фильтра, выходы которых соединены с входами первого сумматора, выход которого соединен с входом ЛЧМ-фильтра, первый выход которого соединен с входом первого детектора, а второй выход через линию задержки соединен с входом второго детектора, выходы которых соединены с входами второго сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, выход которого является выходом устройства,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является анализатор спектра с дисперсионной линией задержки (ДЛЗ), содержащий смеситель, ЛЧМ-гетеродин, фильтр, ДЛЗ, детектор, синхронизатор, генератор развертки и электронно-лучевой индикатор в качестве регистрирующего устройства. При этом входной сигнал подается на один вход смесителя, другой вход которого соединен с выходом ЛЧМ-гетеродина, а выход соединен с входом фильтра, выход которого соединен с входом ДЛЗ, выход которой соединен с входом детектора, выход которого соединен с вертикально отклоняющими пластинами электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), горизонтально отклоняющие пластины которой соединены с выходом генератора развертки, вход которого соединен с выходом синхронизатора, второй выход которого соединен с входом ЛЧМ-гетеродина.

Устройство может действовать в условиях априорной неопределенности относительно характеристик входного сигнала, но обладает ограниченными возможностями в части различения видов входных радиосигналов (квазигармонические, ЧВМ-сигналы, частотно временные матрицы, импульсые)и оценки их параметров.

Целью изобретения является расшире- ние класса анализируемых сигналов (квазигармонические, ЧВМ-сигналы, импульсные сигналы), оценки числа одновременно присутствующих на входе сигналов и определе- ние их характеристик (частот и длительностей элементов ЧВМ-сигналов, длительности квазигармонических и импульсных сигналов и их частот), а также автоматизация процесса анализа.

Поставленная цель достигается тем, что а устройство, содержащее последовательно соединенные смеситель, фильтр и дисперсионную линию задержки, детектор, синхронизатор и линейно-частотно-модули- роанный гетеродин, введены пороговый

блок, усилитель, элемент И, первый и второй инверторы, первый и второй счетчики первый и второй дешифраторы, первый, второй, третий и четвертый блоки элементов И, первый, второй и третий блоки счетчиков, блок элементов задержки, блок дешифраторов, мультиплексор и блок мультиплексоров, элемент задержки, формирователь сигнала и ключ.

Дисперсионная линия задержки (ДЛЗ), рассчитанной на сжатие линейно-частотно- модулированного (ЛЧМ) импульса с прямоугольной огибающей

Uc(t) UmCOs Ub t - 0,5 {4 t ,

Jc 2

(1)

имеет импульсную характеристику вида

h(t) cos (Oo t + 0,5 fi t2, -0,5TC t 0,5TC,(2)

где Tc - длительность импульса и импульсной характеристики;

/ 2jrAfc/Tc - коэффициент, характеризующий скорость изменения частоты ЛЧМ-импульса ( Л fс - девиация частоты сигнального импульса).

ЛЧМ-имлульс вида (1), поступая на вход ДЛЗ с импульсной характеристикой (2), создает на ее выходе отклик, описываемый выражением

UB.x(t)umVBsint° ta c-Jt

fi t

COS (Do I ,(3)

максимальное значение огибающей которого при t 0 равно Um VB гдеВ ДтсТс база входного импульса, а длительность на уровне положенной мощности уменьшается в В раз по сравнению с длительностью входного импульса.

Если полоса пропускания ДЛЗ 4f, в пределах которой выполняется линейная зависимость задержки от частоты (со скоростью изменения /г/2 я), превышает Afc, то при сохранении прочих параметров сигнала, но изменении значений средней частоты сигнала fo, отклик ДЛЗ будет сохранять неизменной форму (3), однако при этом будет изменяться время задержки сжатого импульса.

На фиг.1 изображена зависимость задержки сигнала в ДЛЗ от частоты

fa(t) - 1(Ь-0. + kti 2 лг д fc/Tc.

Если на информационный вход смесителя поступает радиоимпульс с длительностью Тс и частотой fc, не имеющий частотной модуляции, з на другой его вход подается напряжение от гетеродина, которое представляет собой периодически линейно-частотно-модулированное колебание fV{t) со

средней частотой , девиацией частоты fr и периодом частотной модуляции Тг Тс. то на выходе смесителя образуются ЛЧМ- импульсы с разностной частотой fc - fr(t) и периодом частотной модуляции, равным Тг 5 Пропуская такие импульсы через ДЛЗ, получаем серию коротких импульсов Одлз, задержка каждого из которых 1Э относительно моментов перепада частоты ЛЧМ-гетероди- на линейно зависит от значения fc10

(fc-fro)+kt(4) л

При это предполагается, что значения скоростей изменения частоты гетеродина г и соответствующего параметра 4 дис- 15 персионной линии задержки равны между собой по абсолютному значению и противоположны по знаку. Описанный процесс изображен на фиг.2.

Если на вход устройства, выполняюще- 20 го описанные операции, действует сложный широкополосный сигнал в виде частоТно- манипулированной, непрерывной во вр е- менипоследовательности с

длительностью Тс Тг, с неизвестной, но 25 неизменной длительностью элемента Тэ (ЧВМ-сигнал), с неизвестными значениями и количеством манипулируемых частот (фиг.З), то при диапазоне манипулируемых частот сигнала A fс (Л тдлз - A fr), где 30 тдлз размах линейной части дисперсионной характеристики ДЛЗ, на выходе ДЛЗ формируется последовательность импульсов, длительность каждогно из которых tn 1/ Afr, а временное расположение 35 каждого из которых относительно момента перепада частот ЛЧМ-гетеродина определяется соответствующим значением частоты элемента входного сигнала. Для получения на выходе ДЛЗ хотя бы одного 40 полноценного по амплитуде сжатого импульса от каждого элемента входного сигнала необходимо, чтобы значение периода ЛЧМ-модуляции Тг не превышало 0,5Тэ. Это требование связано со случайным момен- 45. том времени появления элементов относительно моментов начала циклов ЛЧМ, которые в дальнейшем будут называться развертками по частоте. Очевидно, для выбора длительности развертки по частоте Тг 50 необходимо априорное знание минимально возможного значения длительности элемента Тэмин во входном сигнале

Тг О.бТэмим.

Если реальное значение Тэ Тг, то на 55 каждой развертке по частоте от каждого лемента входного сигнала появится серия мпульсов, одинаково расположенных от- осительно начала разверток. Число Кэ импульсов в каждой серии может служить оценкой длительности элемента

Тэ КэТг,

имеющей среднеквадратическую погрешность

оь 0,5ТГ/( }.

Описанное явление изображено на фиг.З где элементы 1 и 2 входного сигнала имеют длительность Тэ и частоты fi и f2, частота ЛЧМ-гетеродина имеет среднее значение for, а серия сжатых импульсов от первого элемента, обозначенная 1, состоит из импульсов, задержанных относительно перепадов частоты ЛЧМ-гетеродина на время t3i, пропорциональное частоте fi. Сжатые импульсы серии, обозначенной 2, задержаны на время ta2 1э1 в соответствии со значением h. Наличие в последовательности импульсов на выходе ДЛЗ группы серий, имеющих одинаковую длительность (одинаковое значение Кэ), но различную задержку импульсов, неизменную в каждой серии является признаком ЧВМ-сигнала.

Признаком квазигармонического сигнала является последовательность имг1ульсов на выходе ДЛЗ, каждый из которых имеет одну и ту же задержку, составляющих единую серию с длительностью Тэ, соизмеримой с длительностью интервала анализа Т0, т.е.

Тэ Т0,Кэ ).

Признаком импульсного сигнала является последовательность импульсов на выходе ДЛЗ, каждый из которых имеет одну и ту же задержку, но разбитых на несколько групп одинаковой длительности с Тэ « То, Кэ «(То/Тг).

Задержка импульсов в последовательностях импульсов, порожденных квазигар- моческим сигналом или импульсным сигналом, однозначно связана с их частотой и может быть использована для ее оценки. Если на входе присутствует одновременно несколько различающихся по частоте сигналов, причем различие по частоте превышает потенциальную разрешающую способность устройства

Afpasp 1/Тг,

на каждой развертке по частоте появится соответствующее число отдельных сжатых импульсов, расположенных в соответствии с частотами входных сигналов. Это явление служит признаком определения числа сигналов, действующих одновременно на входе устройства (фиг.4).

Цель дальнейшей обработки потока импульсов с выхода ДЛЗ состоит в том, чтобы на основании его анализа в течение некоторого временного интервала длительностью

То установить: число радиосигналов, действующих на вход устройства в пределах интервала То; определить тип действующих сигналов (из числа: квазигармонические, импульсные, ЧВМ-сигналы) частотно-временные матрицы//; оценить характеристики действующих сигналов: частоту или набор частот, длительность элмента ЧВМ- сигнала, длительности импульсов и период следования импульсных сигналов, длительность и частоту квазигармонического сигнала.

Если расположить одну под другой асе группы импульсов, соответствующие отдельным разверткам по частоте, полученные в результате анализа входных сигналов на интервале Т0, то получится, например, картина, изображенная на фиг.5, дающая возможность выработать правила обработки полученной импульсной последовательности для достижения поставленной цели. На фиг.5 tn 1/ Afr - длительность сжатого импульса, определяющая потенциальную разрешающую способность по частоте б f 1 /Тг. Число m связано с длительностью анализируемой реализации Т0 соотношением

m То/Тг,

а число п, представляющее количество разрешаемых градаций по частоте

п ТгДп Тг -Afr B. Точками на фиг.5 обозначено положение сжатых импульсов на развертках по чэ- стоте (на интервалах ITr ...(l+1)Tr) для аддитивной смеси двух сигналов, действующих на вход устройства, одним из которых является ЧВМ-сигнал с длительностью элемента я диапазоном частот от fH до (fr + 4/Тг), а другой - квадигармонический сигнал с длительностью, большей Т0. и частотой (fn + 9/Тг), где TH - нижняя частота анализируемого диапазона частот входных сигналов.

Алгоритм обработки последовательности сжатых импульсов заключается в формировании гистограммы (распределения) числа сигналов, одновременно присутствующих в каждой из m разверток по частоте

Ki f(l). 1 1,2,3п.,

где Ю - число разверток по частоте, в пределах которых зафиксировано по I сигналов. При этом численное значение Ki равно относительной длительности i-кратных сигналов на интервале Т0. Если, например, i 1 и Ki m, то можно сказать, что на входе действовал квазигармонический сигнал с Тс Т0 (фиг.5, построчный анализ).

А также в формировании семейства из п гистограмм (распределений), каждая из которых соответствует определенному значению т.з (следовательно, и разрешающему значению частоты из анализируемого диапазона частол) и представляет собой распределение числа серий сжатых импульсов с одинаковой длительностью серии (фиг.5, постолбцовый анализ). Каждая из гистограмм этого семейства

Ц- й (J)J 1,2,3m; 1 1, 2,3,... n,

где Ltj - количество серий импульсов, содержащих по j импульсов в серии при частоте элементов входного сигнала, определяемых значением I. Например, если на входе устройства действовал ЧВМ-сигнал, имеющий 5 значений частот элементов с длительностью элемента Тэ 12ТГ, то число и значения частот сигнала будут определяться соответствующими числом и значениями I

гистограмм, отличных от нуля, асцисса j чисел Ц 0 определяет оценку длительности элемента

fa-JTr, а численное значение LJI дает информацию

об относительной длительности всех элементов с этой частотой в пределах интервала Т0. О принадлежности входного сигнала к типу ЧВМ свидетельствует равенство значений всех зафиксированных .

На фиг.1 изображена дисперсионная характеристика сжимающего фильтра (например, ДЛЗ); на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие взаимосвязь между частотно-временными характеристиками входного сигнала, ЛЧМ-гетеродина, преобразованного в смесителе сигнала и выходных импульсов ДЛЗ; на фиг.З - временные диаграммы, иллюстрирующие образование серий сжатых импульсов; на фиг.4

- временные диаграммы, иллюстрирующие процесс разрешения входных сигналов по частоте при их временном перекрытии; на фиг.5 - частотно-временная зависимость расположения сжатых импульсов на интервале анализа длительностью То; на фиг.б - функциональная схема предлагаемого устройства; па фиг.7 - временные диаграммы, иллюстрирующие взаимосвязь процессов, происходящих в предлагаемом устройстве;

на фиг.8 - возможный вариант функциональной схемы синхронизатора; на фиг,9 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия синхронизатора.

Устройство состоит из смесителя 1,

5 фильтра 2, дисперсионной линии 3 задержки, усилителя 4, детектора 5, порогового блока 6, ЛЧМ-гетеродина 7, синхронизатора 8, первого счетчика 9, элемента И 10, первого дешифратора 11, первого инвертора 12,

первого блока элементов И 13 (13.1...13.п), второго блока элементов И 14 (14.1...14.п), первого блока счетчиков 15 (15.1... 15.п), блока элементов 16 (1 6.1 ...1 б.п) задержки, блока де- шифраторов 17 (17.1...17.п), третьего блока элементов И 18 ( 18.1.1.... 18.1. т)... (18. п. 1... 18. п. т.) ВТОРОГО блока счетчиков 19 (19.1.1..,19.1.m)...(19,n.1...19.n.m), блока мультиплексоров 20 (20.1 ..20.т), второго счетчика 21, элемента 22 задержки, второго дешифратора 23, четвертого блока элементов И 24 (24.1..,24.п), блока счетчиков 25 (25.1...25.п), мультиплексора 26, второго ин- вертора 27, формирователя 28 сигнала и ключа 29. При этом смеситель 1, фильтр 2, дисперсионная линия задержки 3, усилитель 4 и детектор 5 соединены последовательно. Второй вход смесителя 1 является входом анализатора, а его первый вход соединен с выходом ЛЧМ-гетеродина 7. Выход детектора соединен с первым входом порогового блока 6, на второй вход которого подается опорное напряжение от источника опорного напряжения, внешнего по отношению к предлагаемому устройству. Выход порогового блока 6 соединен с вторым входом элемента И 10, первый вход которого соединен с входом второго инвертора 27 и третьим входом синхронизатора 8, первый выход которого соединен с входом ЛЧМ-гетеродина, первыми входами четвертого блока элементов И 24 и входом элемента задержки 22, а второй выход соединен с входом первого счетчика 9, выходы которого соединены с вторыми входами ключа 29 и входами первого дешифратора 11. Выход элемента И 10 соединен через первый инвертор 12 с первыми входами первого блока элементов И 13 и непосредтсвенно с первым входим второго счтечика 21 и первыми входами второго блока элементов И 14, вторые входы которых соединены с соответствующими вторыми входами первого блока элементов И 13 и соответствующими выходами первого дешифратора 11, а выходы соединены с соответствующими вторыми входами первого блока счетчиков 15, первые входы которого через соответствующие элементы задержки блока элементов задержки 16 соединены с соответствующими выходами первого блока элементов И 13 и соответствующими вторыми входами третьего блока элементов И 18, а выходы соеди- нены с соответствующими входами блока дешифраторов 17, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами третьего блока элементов И 18, выходы которого соединены с соответствующими

первыми входами второго блока счетчиков

19,вторые входы которого соединены с вторыми входами третьего блока счетчиков 25 и выходом формирователя 28 сигналов, а выходы соединены с соответствующими вторыми входами блока мультиплексоров

20.выходы которого являются третьими выходами анализатора, а первые входы соединены с вторыми входами мультиплексора 26 и выходами ключа 29, являющимися первыми выходами анализатора. Первый вход ключа 29 соединен с выходом второго инвертора 27 и входом формирователя сигнала 28. Выходы второго счетчика 21 соединены с входами второго дешифратора 23, выходы которого соединены с соответствующими вторыми входами четвертого блока элементов И 24, выходы которого соединены с соответствующими первыми входами третьего блока счетчиков 25, выходы которого соединены с соответствующими входами мультиплексора 26, выходы которого являются вторыми выходами анализатора.

Устройство работает следующим образом.

На первый вход смесителя 1 поступает входной радиосигнал Uc(t) или аддитивная - смесь сигналов вида: ЧВМ, квазигармонический, импульсный. На второй вход смесителя 1 от ЛЧМ- гетеродина 7 поступает последвоательность Ur(t) ЛЧМ-колебаний (фиг.7б), имеющих период частотной модуляции Тг, девиацию частоты4тг и среднее ее значение Afro. Период Тг непрерывных ЛЧМ-колебаний задается синхронизатором 8 на его первом выходе (фиг.7в), соединенном с входом ЛЧМ-гетеродина 7.ЛЧМ-коле- бания гетеродина преобразуют входной сигнал смесителя 1 в ЛЧМ-колебание разностной частоты, отделяемое от других комбинационных частот фильтром 2. Таким образом, входные сигналы после преобразования частоты приобретают периодическую линейную частотную модуляцию с периодом Тг, девиацией частоты dfr и средним значением частоты, равным fci - fro, где fci - значение f-й частоты входного сигнала. Поступая на вход дисперсионной линии 3 задержки, имеющей дисперсионную характеристику, согласованную с параметрами ЛЧМ-модуляции преобразованного сигнала, сигнал превращается в последовательность коротких импульсов (фиг.7г), каждый из которых соответствует одному временному отрезку колебания на входе дисперсионной линии 3 задержки, имеющему непрерывную ЛЧМ на всем протяжении Тг этого отрезка. Временное положение каждого импульса относительно начала

аждого периода Л( IM соответствует значеию (fci - fro), т.е. определяется в конечном тоге частотой fci. Преобразование ЛЧМ- игнала в дисперсионной линии 3 задержки, результате которого частота fci преобразутся во временное запаздывание импульсов а выходе дисперсионной линии 3 задержи, будем называть разверткой по частоте. Последовательность радиоимпульсов с ыхода дисперсионной линии 3 задержки силивается усилителем 4, компенсирующим затухание в дисперсионной линии 3 адержки, и поступает на вход детектора 5, на выходе которого образуется соответствующая последовательность видеоимпульсов, подлежащая дальнейшей обработке с целью извлечения из нее полезной информации о параметрах входного сигнала. Эта последовательность поступает на первый вход квантователя б, на выходе которого формируется импульсный сигнал в уровнях логических нуля и единицы, используемой элементной базы. Если амплитуда импульса оказалась выше опорного напряжения, подаваемого на второй вход порогового блока 6, на его выходе появляется видеоимпульс с амплитудой логической единицы, в противном случае на выходе порогового блока присутствует уровень логического нуля. Бинарное амплитудное квантование позволяет отсеять ложные импульсы, порождаемые шумом, сопутствующим принимаемому сигналу, а также импульсы от элементов входного сигнала, полученные при неполной развертке по частоте. Эта ситуация воз- никает на границе элементов, когда конец или начало элемента попадают в промежутки между началом и концом частотной развертки - внутрь интервала Тг, Эти импульсы будут иметь пониженную амплитуду.

Последовательность импульсов с выхода порогового блока 6 поступает на второй вход элемента И 10, который осуществляет временную селекцию реализации импульсной последовательности длительностью Т0, в пределах которой осуществляется последующий анализ. Для этого на первый вход элемента И 10 от третьего выхода синхрони- затра 8 подается строб длительностью Т0 (фиг.Та), который пропускает на выход элемента И 10 последовательность импульсов (фиг.7г)

То mTr, m 1, Импульсы с выхода элемента И 10 поступают на первые входы второго блока элементов И 14 непосредственно и на первые входы первого блока элементов И через первый инвертор 12, а также на вход второго счетчика. Второй блок элементов И 14 пропускает на выходы входные импульсы,

если на вторых его выходах действует потенциал логической единицы, и не пропускает, если на них действует потенциал логического нуля. На вторые входы первого

13 и второго 14 блоков элементов И подаются потенциалы с соотвествующих выходов первого дешифратора 11. На входы этого дешифратора подается параллельный двоичный код с выходов первого счетчика 9, на

вход которого поступает непрерывная последовательность импульсов с выхода 2 синхронизатора 8. Период этих импульсов Тт и моменты их появления жестко связаны с длительностью Тг и временным расположением циклов ЛЧМ, а

Тг пТт,

где п - число разрешаемых градаций частоты входного сигнала.

Первый счетчик 9 работает в режиме

непрерывного счета с переполнением, поэтому двоичный код на его выходах меняется циклически от 0 до п с периодом Тг (фиг,7д) и строго синхронизирован с циклами изменения частоты ЛЧМ-гетеродина 7. Поэтому

на п выходах первого дешифратора последовательно, циклически появляются импульсы, которые поочередно открывают по второму входу соответствующие пары элементов И блоков элементов И 13 и 14. Если

в эти интервалы на первых входах второго блока элементов И 14 присутствует импульс с выхода элемента И 10, то к содержимому соответствующего счетчика первого блока счетчиков 15 прибавляется единица, поступающая через открытый соответствующий элемент И блока 14 на его второй вход. Если же s эти интервалы времени импульс на выходе элемента И 10 отсутствует, то через соответствующий элемент задержки блока

элементов задержки 16 произойдет сброс этого счетчика потенциалом на его первом входе.

На фиг.7 е, ж, з изображены временные

диаграммы, иллюстрирующие этот процесс. Таким образом, каждый из счетчиков первого блока счетчиков 15 в течение интервала анализа Т0 подсчитывает длительность серий сжатых импульсов имеющих одинаковуго задержку относительно перепадов частоты ЛЧМ-гетеродина, а следовательно, соответствующих определенному значению частоты входного сигнала. Каждый из счетчиков первого блока 15 накапливает эти импульсы, если они повторяются без пропусков на своем месте в каждой развертке по частоте.

При первом же появлении пропуска (отсутствие импульса на своем месте) счетчики

15 обнуляются (сбрасываются) через

соответствующие элементы И блока 13 и соответствующие элементы э адержки блока 16, которые необходимы для временного согласования работы счетчиков первого блока 15, дешифраторов блока 17, элементов И блока 18 и счетчиков второго блока счетчиков 19.

В течение интервала анализа То на выходах каждого счетчика блока 15 формируются разные двоичные коды, соответствующие длительностям серий импульсов с одной и той же временной задержкой. 3 itJ длительность серий служит оценкой длительности элемента входного сигнала, имеющего сответствующие значение частоты. Например, если на выходе счтечика 15Tj появится двоичных код числа 7, то это значит, что во входном сигнале появился элемент с длительностью Тэ 7TV и частотой, равной fH + j/Tr. Для подсчета числа одинаковых длительностей Тэ элементов сигнала, имеющих одну и ту же частоту, выход каждого счетчика блока 15 подключен к входу соответствующего дешифратора блока дешифраторов 17. Действуют эти дешифраторы аналогично первому дешифратору 11, т.е. потенциал логической единицы появляется только на том выходе дешифратора, номер которого соответствует двоичному коду на его входах.

К каждому выходу каждого дешифратора блока 17 через соответствующие элементы И третьего блока элементов И 18 подключены первые-входы соответствующих счетчиков второго блока счетчиков 19. К содержимому каждого из этих счетчиков через соответствующий элемент И блока 18, открываемый потенциалом логической единицы с соответствующего выхода 1 ...т соот- ветсвующего дешифратора блока 17, добавляется единица всякий раз, когда происходит сброс соответствующего счетчика первого блока счетчиков 15. Например, если во входном сигнале встретился элемент с длительностью Тэ 13ТГ и частотой fH + 8Л, то в течение 13 разверток по частоте в моменты появления потенциала логической единицы на восьмом выходе первого дешифратора 11 в счетчик 15.8 блока 15 будет последовательно с тактом Тг записано подряд 13 единиц (13 импульсов в серии одинаково расположенных на выходе элемента И 10, так как моменты появления этих импульсов совпадают с интервалами появления логических единиц на восьмом выходе первого дешифратора 11). В процессе записи этих 13 единиц в счетчик 15.8 двоичный код на его выходе будет меняться от значения 0 до значения 13. При этом будут поочередно появляться потенциалы логической

единицы на выходах 1...13 дешифратора 17.8, поочередно открывая элементы И 18.8.1...18.8.13 блока 18, однако при этом увеличения содержимого сч етчиков 5 19.8.1,..19.8.12 блока 19 не произойдет, так как на вторых входах элементов И 18.8.1..,18.8.12 блока 18 в эти моменты не будет импульса логической единицы. Этот импульс появится только Тогда, когда с 13-го

0 выхода дешифратора 17.8 блока потенциал логической 1 откроет элемент И 18.8.13 блока 18м при первом же пропуске импульса в рассматриваемой серии импульсов с выхода элемента Д 13.8 блока 13 добавит

5 единицу к содержимому счетчика 19.8.13 блока 19, а затем с некоторой задержкой в элементе задержки 16.8 блока 1-6 сбросит содержимое счетчика 15.8 блока 15 в нулевое значение.

0 Таким образом, к моменту окончания интервала анализа Т0 в счетчиках второго блока счетчиков 19 установятся двоичные коды, численно равные количеству соответствующих длительностей Тэ элементов

5 входного сигнала и имеющимх соответствующие частоты. Так, в счетчиках: 19.1.1 -число элементов сТэ Тг на частоте fi fH + ./Тг; 19.1.2- Тэ-2Тг + 1/Tr;

0 19.1.3- ТЭ ЗТГ fi fH + 1/Tr:

ТЭ ТГ Тэ-

., f5 fH + 5/Tr; 2ТГ f5 fH + 5/Tr;

19.5.m - Тэ - f5 TH + 5/Тг;

19.п.т. Тэ тТг fn TH + пЛ.

Выходы счетчиков блока 19 через соответствующие мультиплексоры блока мультиплексоров 20 подключаются поочередно к соответствующим третьим выходам анализатора в течение интервала времени Тг, непосредственно следующего за интервалом анализаТ0(фиг.7а,к). Это достигается путем

подключения через ключ 29 одного цикла двоичных кодов с выхода первого счтечика (фиг.7 м) к первым входам блока мультиплексоров 20. В соответствии со значениями изменяющегося двоичног о кода на этих

входах происходит поочередное (с тактом изменения кодов Тт) соединение соответствующих вторых входов соответствующего мультиплексора блока 20 с соответствующими третьими выходами анализатора. Ключ

29 открывается импульсом длительностью Т на его первом входе, получаемым путем инвертирования вторым инвертором 27 напряжения с третьего выхбдэ синхронизатора 8 (фиг.7 а,к). Назовем этот интервал времени интервалом считывания. Входы

ультиплексора 20.1 блока мультиплексоов 20 соединены с выходами соответствущих счетчиков 19.1.1; 19.2.1; 19.3.1;...;19.п.1 второго блока счетчиков 19 и поэтому на его выходе в пределах интервала считывания формируются поочередно чиса, равные количеству элементов входного сигнала Тэ в Тг на каждой из разрешаемых частот

fn + 1/Tr, fH + 2/Tr. .... fH + П/Тг.

Аналогично подключены входы мультиплексора 20.I блока 20 к выходам соответствующих счетчиков 19.1.1; 19.2.1; 19.3.1;.... 19.п.I. Таким образом, в пределах интервала считывания на выходах блока мультиплексоров 20, а следовательно, на третьих выходах анализатора в течение первого такта Тт интервала считыания присутствуют m параллельных двоичных кодов, каждый из которых численно равен количеству элементов входного сигала, имеющих длительность Тг; 2ТГ; ЗТг,..., тТ на частоте fi +fic + 1/Тг (распределение или гистограмма длительности элементов входного сигнала на частоте fi на интервале анализа Т0); в течение второго такта длительности Ti интервала счтывания на выходах этих мультиплексоров будет сформирована гистограмма длительности элементов, имеющих частоту f2 fн + 2/Тг, и так далее до конца интервала считывания, когда двоичные коды на выходах блока мультиплексоров 20 образуют гистограмму длительности элементов входного сигнала на частоте fn fH + n/Tr.

Одновременно с анализом входного процесса по длительности элементов в анализаторе предусмотрен анализ его по количеству сигналов, образующих входной процесс. Этот анализ осуществляется путем подсчета числа сигналов, различающихся по частоте более, чем на дискрет разрешения

,

в каждой развертке по частоте (на каждом интервале Тг, фиг.Уг). Для этого последовательность импульсов с выхода элемента И 10 подают на первый вход второго счетчика 21, на второй вход которого через элемент 22 задержки подают короткие импульсы для сброса содержимого второго счтечика внуль. Эти импульсы соответствуют моментам окончания разверток по частоте (фиг.Тв). Поэтому в каждом цикле развертки по частоте второй счетчик 21 подсчитывав количество сжатым имульсов в этом цуч/аз, равное количеству сигналов с различными разрешаемыми частотами (фиг.Тз). Перед обнулением счетчика импульсами сброса с выхода элемента 22 задержки к содержимому соовтетствующего счетчика третьего блока счетчиков 25 прибавляется единица. Это соответствие обеспечивается вторым дешифратором 23, на входы которого поступает изменяющийся параллельный двоичный код с выходов второго счетчика 21, При этом на выходе второго дешифратора 23, номер которого равен значению входного двоичного кода, устанавливается потнциал логи0 ческой единицы, который открывает подключенный к нему вторым входом соответствующий элемент И четвертого блока элементов И 24 и импульс с первого выхода синхронизатора, поступающий на первые

5 входы четвертого блока элементов И 24, добавляет единицу к содержимому соответствующего счетчика третьего блока счетчиков 25, соединенного своим первым входом с выходом упомянутого элемента И ,

0 блока 24. Таким образом, к концу интервала анализа Т0 в счетчиках третьего блока счетчиков 25 содержатся двоичные коды, численно равные соответственно; В 25.1 - числу разверток по частоте на интервале Т0,

5 в которых зафиксирован один сигнал; в 25.2 - числу разверток по частоте на интервале То, в которых зафиксировано два сигнала и так далее; 25.п - число разверток по частоте, в которых зафиксировано п сигналов. Выхо0 ды третьего блока счетчиков 25 соединены с соответствующими первыми «ходами мультиплексора 26, на вторые (управляющие) входы которого в течение интервала считывания подается последовательность нара5 стающих- параллельных двоичных кодов с тактом Тт с выходов ключа 29. При этом к выходам мультиплексора 26, являющимся вторыми выходами анализатора, поочередно, начиная с первого, подключаются выхо0 ды всех п счетчиков третьего блока 25. Таким образом, в пределах интервала считывания Тг на вторых выходах анализатора появляется последовательность параллельных двоичных кодов, представляющих со5 бой гистограмму числа сигналов.

Выходы ключа 29 являются первыми выходами анализатора, на которых в пределах интервала считывания в любой момент присутствует параллельный двоичных код, чис0 ленно представляющий частоту сигнала, которой в этот момент времени соответствует гистограмма длительности элементов, представляемая параллельными двоичными кодами на третьих выходах блоках мульS типлексоров 20.

8 конца интервала считывания, когда вся накопленая за интервал анализа То информация выдала на первые, вторые и третьи выходы анализатора, анализатор должен быть приведен в исходное состояние готовности к анализу следующей реализации входного процесса. Это выполняет импульс сброса, появляющийся на выходе формирователя 28 сигнала, совпадающий по времени появления с моментом окончания интервала считывания и поступающий на вторые входы второго 19 и третьего 25 блоков счетчиков, обнуляя их.

Полученные гистогрэммы длительностей элементов и гистограмма числа сигналов представляют собой частотно- временные портреры входных сигналов, характер к тооых позволяет по описанным признакам установить количество сигналов, одновременно действующих на вход анализатора, и их тип (из числа ЧВМ, квазигармонический, импульсный), а также оценивать их частоты и длительности (длительности элементов).

Большая часть функциональных блоков предлагаемого устройства, являющаяся известными узлами цифровых вычислительных устройств, может быть выполнена на основе быстродействующих элементов эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ). Первый 9 и второй 21 счетчики, а также счетчики первого 17, второго 19 и третьего 25 блоков счетчиков могут быть выполнены, например, в виде двоичных счетчиков на основе модулей К500 I/IE 136. Элемент И 10; первый 13, второй 14, третий 18 и четвертый 24 блоки элементов И могут быть выполнены, например, на основе модулей К500 ЛЛ 110. Первый 12 и втрой 27 инверторы могут быть выполнены, например, на основе К500 ЛЕ 111. Ключ 29 представляет собой набор двухвхбдовых элементов И, один из входов каждого из которых соединен с соответствующей линией многоразрядной выходной шины счетчика 9. Вторые входы всех элементов И соединены между собой и образуют первый (управляющий) вход ключа. Он может быть выполнен на рснове модулей К500 ЛЛ 110. Мультиплексор 26 и мультиплексоры блока 20 могут быть выполнены, например, на основе модулей К500 ИД 164 или К1500 ИД 163, К1500 ИД 164. Первый 11, второй 23 дешифраторы и дешифраторы блока 17 могут быть выполнены, например, на основе модулей К1500 ИЛ 170.

Формирователь 28 сигнала выполняет функцию формирования короткого импульса по заднему фронту прямоугольного импульса с выхода второго инвертора 27 и может быть выполнен, например, на логических элементах.

Элементы задержки блоков 18 и 22 могут быть выполнены, например, на основе нескольких последовательно включенных логических узлов (НЕ, И или ИЛИ), используя естественную задержку распространения сигнала в них, как это сделано, например, в схеме формирователя коротких импульсов.

5Пороговый блок 6, выполняющий функцию порогового устройства, может ыбть выполнен, например, на основе амплитудного компаратора К521САЗ.

10 Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

Анализатор спектра сигналов, содержащий последовательн о соединенные смеситель, фильтр и дисперсионную линию задержки, детектор, синхронизатор и ли15 нейно-частотно-модулированный гетеродин, вход и выход которого подключены к первым соответственно выходу синхронизатора и входу смесителя, второй вход которого является входом анализатора, о т л и0 чающийся тем, что, с целью расширения класса анализируемых сигналов, введены пороговый блок, усилитель, последовательно соединенные элемент И и первый инвертор, последовательно соединенные первые

5 счетчик и дешифратор, последовательно соединенные вторые счетчик и дешифратор, первый и второй блоки элементов И, первый блок счетчиков, блок элементов задержки, блок дешифраторов, третий блок элементов

0 И, второй блок счетчиков, блок мультиплексоров, элемент задержки, последовательно соединенные второй инвертор и формирователь сигнала, четвертый блок элементов И, третий блок счетчиков, мультиплексор и

5 ключ, первый и вторые входы которого подключены соответственно к выходу второго инвертора и выходам первого счетчика, вход которого и первый вход элемента И соединены соответственно с вторым и

0 третьим выходами синхронизатора, первый выход которого подключен к входу элемента задержки и первым входам четвертого блока элементов И, вторые входы и выходы которого соединены с соответствующими

5 выходами второго дешифратора и первыми входами третьего блока счетчиков, выходы которого подключены к первым входам мультиплексора, вторые входы которого соединены с выходами ключа, перыми входа0 ми блока мультиплексора и являются первыми выходами анализатора, вторыми и третьими выходами которого являются соответственно выходы мультиплексора и выходы блока мультиплексоров, вторые входы

5 которого подключены :: соответствующим выходам второго блока счетчиков, первые входы которого соединены с выходами третьего блока элементов И, первые входы которого подключены к выходам блока дешифраторов, входы которого соединены с

выходами первого блока счетчиков, первые входы которого через блок элементов задержки подключены к соответствующим выходам первого блока элементов И и вторым входам третьего блока элементов И, причем выход дисперсионной линии задержки через усилитель соединен с входом детектора, выход элемента И подключен к первому входу второго счетчика и первым входам второго блока элементов И, первые входы первого и вторые входы второго блоков элементов И соединены с соответствующими выходами первого дешифратора, выход

формирователя сигнала подключен к вторым входам второго и третьего блоков счетчиков, выход первого инвертора соединен с вторыми входами первого блока элементов И, выходы второго блока элементов И подключены к соответствующим вторым входам первого блока счетчиков, а третий выход синхронизатора соединен с входом второго инвертора, при этом второй вход элемента И подключен к выходу порогового блока, первый вход которого соединен с выходом детектора, а второй вход порогового блока является опорным входом анализатора.

Изобретение относится к технике приема широкополосных сигналов.и может быть использовано для оценки параметров сигналов в условиях сложной помеховой обстановки и априорной непределеннрсти характеристик анализируемых сигналов. Сущность изобретения: анализатор спектра сигналов сбдёржйт ёмесйтёль, фильтр, дисперсную линию задержки, детектор, синхронизатор, линёйно-частотно-мбдули- рованный гетеродин, пороговый блок, усилитель, элемент И, два инвертора, два счетчика, два дешифратора, четыре блока элементов И, три блока Счетчиков, блок элементов задержки, блок дешифраторов, блок мультиплексоров, элемент задержки, формирователь сигналов, мультиплексор и ключ. 9 ил.

f

П

ТОГ

fc fyr

t

Ш1

Гс Ь ЕЗWr

г

Afr

п

fl

Тз

ft

or

1

У

// fi

fj

321

321 321 32П32 32 44+-4-I Mil-Mil Н 61

2 i г i г г

i

н

ФигЗ

U

3

-Ц57.4

ntj.

Фиг.5

и

V X 71

Ж

э

р г

8 5

919C9ZI

I

I н НИ

п

ппппппппппппппп

I i г i i i I I i III//

Фиг. 8

fm+Dfy

Шиг.9

mff/яа