Устройство для распознания радиосигналов Советский патент 1992 года по МПК H03M3/00 

Предлагаемое устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах для обнаружения и автоматического распознавания амплитудно-модулированных (AM), частотно-модулированных (ЧМ) и фазо-модулированных (ФМ) радиосигналов с речевым и телеграфным сообщением и является усовершенствованием устройства по авт. свид. № 1.193.819.

Устройство для распознавания радиосигналов по основному изобретению (авт. свид. N° 1.193.819, Н 03 М 3/00, 1984) позволяет распознавать радиосигналы как по виду модуляции АМ-ЧМ, так и по виду модулирующей функции телефон-телеграф. Кроме того, оно обеспечивает распознавание широкополосных сигналов с линейной частотной модуляции (ЛЧМ) и с многократной фазовой манипуляцией (ФМн).

Среди широкополосных сигналов с многократной фазовой манипуляцией широкое применение находят сигналы с двухкратной фазовой манипуляцией со сдвигом (ДФМнс). Это обусловлено тем, что при данном виде манипуляции удается избежать

сдвига фазы на 180°, что имеет место при однократной ОФМн, рк (t) 0, л и двухкратной ДФМн, р (t) 0, т-f, Ji,-n7i фазовой

манипуляции. Эти изменения фазы вызывают модуляцию огибающей сигнала, когда он проходит через избирательные элементы Изменения огибающей нежелательны, так как дополнительное усиление сигнала нелинейными приборами может увеличить энергию боковых полос, увеличить помехи в соседних каналах и вызвать искажения из- за влияния преобразования АМ/ФМн

При двухкратной фазовой манипуляции со сдвигом имеют место фазовые соотношения, идентичные фазовым соотношениям при обычной двухкратной фазовой манипуляции, за исключением того, что синфазный и квадратичный потоки элементов смещены во времени на половину длительности элетп / ментарных посылок ( гп - длительность

элементарных посылок). Каждый из этих потоков может быть отдельно закодирован дифференциальным кодом как в двух раздельных каналах с однократной фазовой манипуляцией. Поскольку изменение фазы сигнала происходит- в каждый определенный момент времени только в одном канале, то дифференциальное декодирование проще при двухкратной фазовой манипуляции со сдвигом, чем при обычной двухкратной фазовой манипуляции. При двухкратной фазовой манипуляции со сдвигом каждый элемент, поступивший на вход модулятора синфазного или квадратурного канала, вызывает изменение фазы на 0°, +90°, -90° (4270°). Таким образом, нет изменения фазы сигнала на 180°.

Известное устройство обеспечивает визуальное распознавание широкополосных сигналов с многократной фазовой манипуляцией, в том числе и широкополосных сигналов с двухкратной фазовой манипуляцией со сдвигом. При этом на экране электронно-лучевого индикатора (ЭЛИ) образуются три яркие точки (фиг.Зд), количество которых свидетельствует о виде и кратности фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы.

Однако аналогичная картина возникает и при приеме фазоманипулированного сигнала, у которого величина скачка фазы 120° (фиг.Зг), т.е. возникает неоднозначность визуального распознавания указанных сигналов.

Целью настоящего изобретения является повышение достоверности визуального распознавания широкополосных сигналов с многократной фазовой манипуляцией.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй частотный детектор, второй умножитель частоты, второй фазовращатель на +90°, второй электроннолучевой индикатор, третий и четвертый усилители, причем управляющий электрод .первого электронно-лучевого индикатора соединен с выходом первого частотного детектора, к выходу ключа последовательно подключены второй умножитель частоты, второй фазовращатель на 90°, третий усилитель и горизонтальный электрод второго электронно-лучевого индикатора, вертикальный электрод которого через четвертый усилитель соединен с выходом второго умножителя частоты, а управляющий электрод через второй частотный детектор соединен с выходом первого умножителя частоты.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Временные диаграммы, поясняющие работу устройства, изображены на фиг.2. Вид возможных осциллограмм показан на фиг.З.

Устройство для распознавания радиосигналов содержит первый частотный детектор 1, первый анализатор 2 мгновенного спектра, первый умножитель (удвоитель) 3 частоты, амплитудный детектор 4, первый преобразователь 5 аналог-код, второй ана- 5 лизатор б мгновенного спектра, первый блок 7 сравнения, третий анализатор 8 мгновенного спектра, блок 9 клиппирова- ния, второй преобразователь 10 аналог - код, второй блок 11 сравнения, детектор 12

0 знака, третий анализатор 13 мгновенного спектра, третий преобразователь 14 аналог- код, первый и второй элементы И 15 и 16, блок 17 логической обработки, нуль-орган 18, генератор 19 опорного напряжения,

5 ключ 20, первый усилитель 4 вертикальной развертки, первый фазовращатель 22 на 90°, второй усилитель 23 горизонтальной развертки, первый электронно-лучевой индикатор 24, второй частотный детектор 25,

0 второй умножитель (удвоитель) 26 частоты, третий усилитель 27 вертикальной развертки, второй фазовращатель 28 на 90°, четвертый усилитель 29 горизонтальной развертки, второй электронно-лучевой индика5 тор 30.

К входу устройства последовательно подключены частотный детектор 1, анализатор 6 мгновенного спектра, второй вход которого через анализатор 2 мгновенного

0 спектра соединен с входом устройства, блок 11 сравнения, преобразователь 14 аналог - код и блок 17 логической обработки, второй вход которого через преобразователь 5 аналог - код соединен с выходом частотного

5 детектора 1, а третий вход - через преобразователь 10 аналог - код соединен с выходом анализатора 2 мгновенного спектра. К выходу анализатора 2 мгновенного спектра последовательно подключены блок 7 срав0 нения, второй вход которого через последовательно включенные умножитель 3 частоты и анализатор 8 мгновенного спектра соединен с входом устройства, детектор 12 знака и элемент И 15. К второму выходу детектора

5 12 знака подключен элемент И 16, вторые входы элементов И 15 и 16 соединены с выходом преобразователя 5 аналог - код. К входу устройства последовательно подключены амплитудный детектор 4, блок 9 клип0 пирования, второй вход которого соединен с выходом частотного детектора 1, и анализатор 13 мгновенного спектра, выход которого соединен с вторым входом блока 11 сравнения. К выходу генератора 19 опор5 ного напряжения последовательно подключены ключ 20/ второй вход которого через нуль-орган 18 соединен с выходом блока 7 сравнения, фазовращатель 22 на 90°, усилитель 23 и горизонтальный электрод ЭЛИ 24, вертикальный электрод которого через усилитель 21 соединен с выходом ключа 20, а управляющий электрод соединен с выходом частотного детектора 1. К выхода ключа 20 последовательно подключены умножитель 26 частоты, фазовращатель 28 на 90°, усилитель 29 и горизонтальный электрод ЭЛИ 30, вертикальный электрод которого через усилитель 27 соединен с выходом умножителя 26 частоты, а управляющий электрод через частотный детектор 25 соединен с выходом умножителя 3 частоты.

Устройство работает следующим образом.

Принимаемый сигнал, вид модуляции которого необходимо определить, одновременно поступает на входы частотного детектора 1, анализатора 2 мгновенного спектра, умножителя 3 частоты и амплитудного детектора 4. При поступлении на вход устройства, например, сигнала с частотной модуляцией (ЧМ) на выходе частотного детектора 1 выделяется напряжение, которое подается на один из входов анализатора 6 мгновенного спектра, через блок 9 клиппи- рования - на анализатор 13 мгновенного спектра и через преобразователь 5 аналог- код - на один из входов блока 17 логической обработки. Сформированные на выходах анализаторов 6 и 13 отклики поступают на соответствующие входы блока 11 сравнения, на выходе которого, в случае подачи на вход устройства сигнала с частотной модуляцией (ЧМ), появляется напряжение, а в случае поступления сигнала с частотной модуляцией (ЧМн) напряжение отсутствует. Следовательно, на выходе преобразователя 14 аналог- код в первом случае формируется единица, а во втором - нуль. С выхода преобразователя 14 нормированное напряжение поступает в блок 17, на соответствующем выходе которого возникает единичное напряжение.

Распознавание амплитудно-модули- рованных (AM) и амплитудно-манипулиро- ванных (АМн) сигналов происходит аналогичным образом.

Для распознавания сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) и однократной фазовой манипуляцией (ОФМн) в устройстве производится сравнение ширины амплитудных спектров принимаемого сигнала на основной и удвоенной частотах. При этом берется во внимание то обстоятельство, что ширина спектра сигнала с линейной частотной модуляцией на удвоенной частоте в два раза больше ширины его спектра на основной частоте, а ширина спектра сигнала с однократной фазовой манипуляцией на удвоенной частоте в N раз уже ширины спектра этого же сигнала нэ основной частоте. Ширина амплитудного спектра принимаемого сигнала определяется с помощью анализатора спектра 2 и после удвоения его частоты в умножителе 3 частоты с помощью анализатора спектра 8. В результате сравнения полученных значений ширины спектров на выходе блока 7 сравнения образуется напряжение определенной полярности, которое поступает на вход детектора 12 знака.

Если распознаваемый сигнал имеет линейную частотную модуляцию (ЛЧМ), то на выходе блока 7 образуется отрицательное

напряжение, которое через соответствующий выход детектора 12 знака подается на певрый вход элемента И 15, на второй вход которого поступает единичный сигнал с выхода преобразователя 5 аналог - код. Следовательно, при линейной частотной

модуляции (ЛЧМ) единичное напряжение

формируется на выходе элемента И 15, а на

выходах блока 17 сигналы отсутствуют.

Если на вход устройства поступает сигнал с однократной фазовой манипуляцией (ОФМн), то на выходе блока 7 образуется положительное напряжение, поступающее через детектор 12 знака на первый вход элемента И 16, на второй вход которого поступает сигнал с выхода преобразователя 5 аналог - код. Следовательно, при однократной фазовой манипуляции (ОФМн) принимаемого сигнала единичное напряжение образуется только на выходе элемента

И 16.

Для распознавания сигналов с многократной фазовой манипуляцией используются ЭЛИ 24 и 30 с круговой разверткой. Причем круговая развертка формируется с

помощью генератора 19 опорного напряжения, частота УО которого выбирается равной промежуточной частоте (tic принимаемого сигнала (ftfe ).

Если на вход устройства поступает сигнал с многократной фазовой манипуляцией

Uc(t) Uc cos ok t + (fb (t) + tpc, 0 t Tc,

где Uc, We, Tc, pc - амплитуда, несущая (про- межуточная) частота, длительность и начальная фаза сигнала;

СО - манипулируемая составляющая фазы, отображающая закон фазовой манипуляции в соответствии с модулирующим кодом M(t) (фиг.2а), причем рк (t) cosnt при k ги t (k+1) ги и может изменяться скачком при t k ги, т.е. на границах между

элементарными посылками (k 1, 2N-1);

ги, N - длительность и количество элементарных посылок, из которых составлен сигнал длительностью Тс (Тс N ти); то на входы блока 7 поступают одинаковые значения ширины спектра принимаемого сигнала на основной Afc и удвоенной Afi частотах (Afc Afi).

Указанное равенство фиксирует нуль- орган 18, выдавая сигнал, который открывает ключ 20. Ключ 20 в исходном состоянии всегда закрыт. Напряжение генератора 19 опорного напряжения

Uo(t) UoCOS( 0)1+ (),

где Uo, ftfe, po - амплитуда, частота и начальная фаза напряжения; через открытый ключ 20 поступает через усилитель 21 на вертикальный электрод ЭЛИ 24, а через фазовращатель 22 на 90° и усилитель 23 - на горизонтальный электрод ЭЛИ 24. Принимаемый ФМн сигнал ис(т.)(фиг.2б) поступает на вход частотного детектора 1, на выходе которого образуются короткие раз- нополярные импульсы (фиг.2в), временное положение которых соответствует скачкообразному изменению фазы сигнала (фиг.2б). Импульсная последовательность (фиг.2в) с выхода частотного детектора 1 поступает на управляющий электрод ЭЛИ 24 и осуществляет модуляцию его электронного луча по яркости. При этом на экране ЭЛИ 24 образуется устойчивое изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг.За, б, в, г, д).

Количество точек определяет вид и кратность фазовой манипуляции, а угловое расстояние между ними равно величине скачков фазы принимаемого ФМн сигнала. При неравенстве частот ( аь Шс) яркост- ные метки будут двигаться по окружности с разностной частотой.

Напряжение Uo(t) с выхода ключа 20 одновременно поступает на вход умножителя .(удвоителя) 26 частоты, на выходе которого образуется напряжение

Ui(t) U0cos(2 Oh + 2 fk). Это напряжение через усилитель 27 поступает на вертикальный электрод, а через фазовращатель 28 на 90° и усилитель 29 - на горизонтальный электрод ЭЛИ 30. Следовательно, напряжение Ui(t) используется для образования круговой развертки луча ЭЛИ 30.

На выходе умножителя (удвоителя) 3 образуется сигнал

U2(t) Uc We t + 2 рк (t) + 2 pd

0 t Tc,

который поступает на вход частотного детектора 25 и преобразуется им в последова- тельность коротких разнополярных импульсов. Эти импульсы с выхода частотного детектора 25 поступают на управляющий электрод ЭЛИ 30 и осуществляют модуляцию его электронного луча по яркости. При этом на экране ЭЛИ 30 образуется также устойчивое изображение в виде нескольких ярких точек, расположенных на окружности (фиг.Зе, ж, з, и, к).

Если на вход устройства поступает сигнал с однократной фазовой манипуляцией

ОФМн, рк (t) 0, л, то на выходе умножителя 3 частоты образуется гармонические колебание

15

из(т) Uc cos(2 о, t + 2 рс, 0 t Tc.

Так как 2 рк (t) 0, 2 л, то в указанном колебании фазовая манипуляция уже отсутствует. При этом на экране ЭЛИ образуются две яркостные метки (фиг.За), а на экране ЭЛИ 30 метки отсутствуют (фиг.Зе). Такая ситуация характерна только для сигнала с однократной фазовой манипуляцией.

Если на вход устройства поступает сигнал с двухкратной фазовой манипуляцией

,-. -О

ДФМн, рк (t) 0, ту, л, туЛ, то на выходе

умножителя 3 частоты образуется сигнал с однократной фазовой манипуляцией ОФМн, рк (т.) 0, л. При этом на экране

ЭЛИ 24 образуются четыре яркостные метки (фиг.Зв), а на экране ЭЛИ 30 - две яркостные метки (фиг.Зж). Такое сочетание яркостных меток является признаком распознавания ДФМн сигнала.

Если на вход устройства поступает сигнал с трехкратной фазовой манипуляцией

ТФМн, рк (t) О,- J, J | лг, я, |л, |л, |л,

то на выходе умножителя 3 частоты обра- зуется сигнал с двухкратной фазовой мал 1 нипуляцией ДФМн,у5к(т) 0, п, Јл. На

экранах ЭЛИ 24 и 30 образуются восемь и четыре яркостных меток соответственно (фиг.Зв, з)

При поступлении на вход устройства

сигнала, у которого (t) 0, 4 4 на

о о

выходе умножителя 3 частоты образуется

0 4

сигнал, у которого ( (t) 0, 4л:, л. На

экранах ЭЛИ 24 и 30 в этом случае образуются идентичные изображения (фиг.Зг, и). Такая ситуация характерна именно для это- го класса сигналов.

При поступлении на вход устройства сигнала с двухкратной фазовой манипуляцией со сдвигом ДМФнС, рк (t) 0, + эт,

-Ј(- 9

3

TJ- r-д-л), на выходе умножителя 3 частоты образуется ОФМн сигнал рк (t) 0, л. При этом на экране ЭЛИ 24 образуются три яркостные метки (фиг.Зд), а на экране ЭЛИ 30 - две яркостные метки (фиг.Зк). Такое сочетание яркостных меток на экранах ЭЛИ 24 и 30 является признаком достоверного распознавания сигналов с двухкратной фазовой манипуляцией со сдвигом.

Таким образом, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает повышение достоверности визуального распознавания широкополосных сигналов с многократной фазовой манипуляцией, Это достигается преобразованием принимаемого сигнала с многократной фазовой манипуляцией в другой канал с многократной фазовой манипуляцией путем умножения (удвоения) его несущей (промежуточной) частоты. При этом, наблюдая яркостные метки на экранах двух ЭЛИ с круговой разверткой, удается достоверно и однозначно определить вид фазовой манипуляции принимав-

мого широкополосного сигнала с многократной фазовой манипуляцией. Формула изобретения Устройство для распознавания радиосигналов по авт. св. N° 1193819, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности устройства, в него введены второй частотный детектор, второй умножитель частоты, второй фазовращатель, второй электронно-лучевой индикатор, третий и четвертый усилители, выход второго умножителя частоты через третий усилитель соединен с вертикальным электродом второго электронно-лучевого индикатора и через последовательно соединенные второй фазовращатель и четвертый усилитель - с горизонтальным электродом второго электронно-лучевого индикатора, управляющий электрод которого через второй частотный детектор подключен к выходу первого умножителя частоты, управляющий электрод первого электронно-лучевого индикатора подключен к выходу первого частотного детектора, вход второго умножителя частоты подключен к выходу ключа.

Устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах для обнаружения и автоматического распознавания амплитудно-модулированных, частотно-модулированных и фазомодулированных радиосигналов с речевым ителеграфным сообщением В известное устройство с целью повышения достоверности введены второй частотный детектор 25, второй умножитель частоты 26, второй фазовращатель 28, второй электронно-лучевой индикатор 30, третий и четвертый усилители 27, 29. 3 ил

чи

-ш-у: чЬ

ч:

З эЗ

о-(

ч5 гй

TL/J

D

t

1Z}4« }J

71

г | р-| 18 - 20

L .. -J

J

т

2S

V УI -

и Й H

-

п

I-

АМ ,%

15

---

Ч--1 т }ОФМн

71

г | р-| 18 - 20

L .. -J

J

т

(Duel

f/

a

11 Я I

л л л - л л v Л л Г i; Л Л Г Г А Г Ф Л f Л Г А Г У Л Л

, i i i JUmiL fl i;. -. I ;ii 11 lil-ЛФ 1Л-1

/v- v,U l U1 i tt i U Л иf I,1 v I/

I

r

11 Я I

1 lil-ЛФ 1Л-1

f I,1 v I/

I/

,f

Ј