УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ФАЗОКОДИРОВАННОГО СИГНАЛА НА ВИДЕОЧАСТОТЕ Советский патент 2014 года по МПК H04B1/10 

Настоящее изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в приемниках сигнала, кодированного по фазе бинарным кодом.

Известны устройства для обработки фазокодированного сигнала на видеочастоте (Ч. Кук, М. Бернфельд, Радиолокационные сигналы, М. Сов. Радио, 1971 г., стр.307; авт. свид. № 1840886 по заявке на изобретение №1598099/09 с приоритетом от 4 января 1976 г.).

Устройство, описанное в Ч. Кук, М. Бернфельд. Радиолокационные сигналы, М., Сов. Радио, 1971 г., стр.307, содержит два квадратурных канала, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные фазовый детектор, фильтр сжатия и трансверсальный фильтр. Выходы трансверсальных фильтров каждого квадратурного канала через квадраторы соединены со входами выходного сумматора. Принятый фазокодированный сигнал поступает на фазовые детекторы, на выходе которых выделяются квадратурные двухполярные видеосигналы. Эти видеосигналы снимаются в соответствующих фильтрах сжатия. Сжатые видеосигналы подвергаются обработке (трансверсальной фильтрации) в соответствующих трансверсальных фильтрах. Сигнал на выходе каждого трансверсального фильтра содержит основной лепесток и подавленные боковые лепестки. Сигналы с выходов трансверсальных фильтров обоих квадратурных каналов поступают на соответствующие квадраторы, где они возводятся в квадрат, а затем - на выходной сумматор, где эти сигналы суммируются. Сигнал на выходе выходного сумматора содержит основной лепесток и подавленные боковые лепестки. При поступлении мощного сигнала на вход устройства сигнал на выходе содержит наряду с основным лепестком значительные по уровню боковые лепестки, что являются недостатком.

Наиболее близким устройством к предлагаемому по технической сущности является устройство, описанное в авт. свид. №1840886. Это устройство содержит два квадратурных канала, два квадратора и выходной сумматор. Каждый квадратурный канал состоит из фазового детектора и первой линии задержки с отводами, соединенными последовательно, второй линии задержки с отводами, двухтактного детектора и фазовращателей, включенных между отводами линий задержки и соответствующими входами сумматора. Вход двухтактного детектора соединен с выходом фазового детектора, а выход - со входом второй линии задержки. Выходы сумматоров квадратурных каналов через квадраторы подключены к выходному сумматору. Входы сумматора через фазовращатели соединены с отводами соответственно первой и второй линий задержки. Принятый фазокодированный сигнал поступает на фазовый детектор каждого квадратурного канала, на выходе которого выделяется двухполярный видеосигнал. Этот видеосигнал поступает на первую линию задержки, которая вместе с сумматором и соответствующими фазовращателями образует фильтр сжатия. Одновременно двухполярный видеосигнал с выхода фазового детектора поступает в двухтактный детектор, на выходе которого формируется однополярный видеосигнал. Из него в цепи, образованной второй линией задержки, сумматором и соответствующими фазовращателями, формируется дополнительный сигнал путем задержки в линии задержки однополярного видеосигнала на интервалы времени, кратные длительности элемента фазокодированного сигнала, изменения фазы задержанных видеосигналов в фазовращателях и суммирования их в сумматоре. Дополнительный сигнал содержит боковые лепестки, обратные по фазе и одинаковые по амплитуде боковым лепесткам сжатого сигнала. Основной (средний) лепесток у дополнительного сигнала либо отсутствует, либо сильно подавлен. При суммировании в сумматоре сжатого и дополнительного сигналов их боковые лепестки взаимно компенсируются, а на выходе сумматора выделяется один основной лепесток сжатого сигнала. После возведения в квадрат в квадраторе сигналы с выходов сумматоров обоих квадратурных каналов поступают в сумматор, где они суммируются.

Известное устройство предназначено для использования в условиях интенсивных пассивных помех или наличия большого числа целей с большим динамическим диапазоном отраженных от них сигналов, когда основную помеху при обнаружении слабых сигналов представляют боковые лепестки мощных сжатых сигналов.

Недостатком этого устройства является то, что внутренние шумы приемника, поступающие на вход каждого квадратурного канала, проходят через первую и вторую линии задержки и фазовращатели на сумматор, где суммируются. Напряжение шумов на выходе каждого квадратурного канала, составляет:

u=u₁+u₂

где u₁ - напряжение шумов, прошедших через первую линию задержки;

u₂ - дополнительное напряжение шумов на выходе второй линии задержки.

Напряжение шумов на выходе устройства за счет влияния напряжения u₂ также увеличивается. Вследствие этого понижается отношение сигнала к шуму на выходе устройства, а это влечет за собой соответствующее понижение чувствительности (по второму шуму). Поэтому в условиях, когда пассивные помехи не заполняют всего периода повторения (носят прерывистый характер), на тех временных интервалах, где они отсутствуют, основную помеху при обнаружении представляет внутренний шум, и чувствительность приемника понижается примерно на 6 дБ по сравнению с максимально возможной в этих условиях.

Целью предлагаемого изобретения является увеличение чувствительности устройства.

Эта цель достигается тем, что в устройство обработки фазокодированного сигнала на видеочастоте, состоящее из двух квадратурных каналов, двух квадратов и выходного сумматора, причем каждый квадратурный канал состоит из фазового детектора и первой линии задержки с отводами, соединенных последовательно, второй линии задержки с отводами, первого и второго сумматоров, фазовращателей, включенных между отводами линий задержки и входами соответствующих сумматоров, и двухтактного детектора, вход которого соединен с выходом фазового детектора, при этом выходы первых сумматоров квадратурных каналов через квадраторы подключены к выходному сумматору, введены ограничитель и функциональный усилитель. У ограничителя вход соединен с выходом двухтактного детектора, а выход - со входом второй линии задержки. У функционального усилителя вход и выход подключены, соответственно, к выходу второго сумматора и входу первого сумматора.

Ограничитель, включенный в каждом квадратурном канале на выходе двухтактного детектора, пропускает сигналы, уровень которых превышает уровень внутреннего шума приемника, и не пропускает этот шум. Функциональный усилитель, включенный между первым и вторым сумматорами, усиливает дополнительный сигнал на выходе второго сумматора таким образом, чтобы компенсировать его ослабление в ограничителе. Внутренний шум приемника в каждом квадратурном канале проходит на выход только через первую линию задержки, соответствующие фазовращатели и первый сумматор. Также проходят слабые сигналы, амплитуда которых превышает уровень внутреннего шума; мощные проходят на выход через все цепи квадратурного канала. Введение дополнительного усилителя дает возможность подавить боковые лепестки мощного сжатого сигнала в первом сумматоре. Боковые лепестки сжатых слабых сигналов не превышают уровня внутреннего шума приемника и не влияют на характеристики обнаружения сигнала. Благодаря введению ограничителя чувствительность приемника повышается, так как шум на выходе устройства определяется только шумом, прошедшим в каждом квадратурном канале через первую линию задержки.

На фиг.1 приведена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - формы сигналов в разных точках блок-схемы фиг.1.

Устройство для обработки фазокодированного сигнала на видеочастоте содержит два квадратурных канала 1, два квадратора 2 и выходной сумматор 3. Каждый квадратурный канал 1 включает в себя фазовый детектор 4, последовательно соединенную с ним первую линию 5 задержки с отводами, двухтактный детектор 6, ограничитель 7, вторую линию 8 задержки, первый сумматор 9, второй сумматор 10, функциональный усилитель 11 и фазовращатели 12, включенные между отводами линий 5, 8 задержки и входами соответственно сумматоров 9, 10. Последовательно соединенные двухтактный детектор 6 и ограничитель 7 включены между выходом фазового детектора 4 и входом второй линии 8 задержки. Вход функционального усилителя 11 подключен к выходу второго сумматора 10, а выход - ко входу первого сумматора 9. Выходы первых сумматоров 9 квадратурных каналов 1 через квадраторы 2 подключены ко входам выходного сумматора 3. Входы фазовых детекторов 4 квадратурных каналов 1 соединены вместе и представляют собой вход фазокодированного сигнала. На фазовые детекторы 4 подаются также когерентные напряжения, отключающиеся по фазе на 90° (например, от когерентного гетеродина, на фиг.1 не показан).

Рассмотрим работу предлагаемого устройства в случае использования сигнала, кодированного по фазе бинарным 7-элементным кодом Баркера. В этом случае фазовращатели 12 в каждом квадратурном канале 1 представляют собой инвертирующие, либо неинвентирующие усилители. Принимаемые мощный и слабый фазокодированные сигналы вместе с внутренним шумом (фиг.2, а) поступают на входы фазовых детекторов 4 квадратурных каналов 1, в которых выделяются квадратурные составляющие сигнала. Рассмотрим работу одного из квадратурных каналов 1. На выходе фазового детектора 4 выделяются двухполярные видеоимпульсы (фиг.2, б), поступающие на вход линии 5 задержки и на вход двухтактного детектора 6. Линия 5 задержки вместе с сумматором 9 и соответствующими фазовращателями 12 образуют фильтр сжатия, в котором производится сжатие видеосигналов (фиг.2, б). В сумматоре 9 формируются сжатые видеосигналы (фиг.2, в) и шум. Одновременно на выходе двухтактного детектора 6 формируются однополярные видеосигнал и шум (фиг.2, г), поступающие в ограничитель 7, порог ограничения которого соответствует уровню внутренних шумов.

На выходе ограничителя 7 выделяется только видеосигнал, уровень которого превышает порог ограничения ограничителя 7 (фиг.2, д). Этот видеосигнал поступает во вторую линию 8 задержки, аналогичную первой линии 5 задержки. Сигналы с ее отводов через соответствующие фазовращатели 12 поступают на второй сумматор 10. Эти фазовращатели 12 поворачивают фазу входного сигнала последовательно на π, 0, π, 0, π, 0, π радиан. Поступающие на входы второго сумматора 10 сигналы (фиг.2, е) суммируются в нем. На его выходе выделяется дополнительный сигнал (фиг.2, ж), боковые лепестки которого совпадают по положению с боковыми лепестками сжатого сигнала (фиг.2, в), а основной лепесток подавлен. Этот дополнительный сигнал поступает в функциональный усилитель 11, в котором он усиливается так, чтобы его амплитуда стала равной амплитуде боковых лепестков сжатого сигнала. Функциональный усилитель 11 представляет собой устройство (например, логарифмический усилитель), амплитудная характеристика которого аппроксимирует зависимость $$\frac{u_c}{u_c-u_o}$$ , где u_o - уровень ограничения ограничителя 7, u_с - амплитуда сигнала на входе ограничителя 7 (u_c≥u_o). Дополнительный сигнал (фиг.2, з) с выхода функционального усилителя 11 поступает на вход первого сумматора 9, в котором одновременно с формированием сжатого сигнала (фиг.2, в) производится вычитание модулей сжатого и дополнительного сигналов. При этом боковые лепестки мощного сжатого сигнала компенсируются. На выходе первого сумматора 9 выделяются внутренний шум, прошедший через первую линию 5 задержки, основные лепестки мощного и слабого сигналов, боковые лепестки слабого сигнала (фиг.2, и), амплитуда которых меньше уровня внутренних шумов. Сигналы с выходов первых сумматоров 9 квадратурных каналов 1 поступают на квадраторы 2, где они возводятся в квадрат, и затем в выходной сумматор 3, на выходе которого формируется выходной сигнал устройства. Таким образом, внутренний шум на выходе устройства обуславливается только шумом, прошедшим через первую линию 5 задержки, что повышает чувствительность устройства примерно на 6 дБ. Боковые лепестки мощных сигналов полностью подавлены, а амплитуды боковых лепестков слабых сигналов меньше уровня внутреннего шума и не влияют на характеристики обнаружения.

Введение новых элементов - ограничителя и функционального усилителя - позволяет повысить чувствительность устройства для обработки фазокодированного сигнала на видеочастоте.

Изобретение может быть использовано в приемниках сигнала, кодированного по фазе бинарным кодом. Достигаемый технический результат - увеличение чувствительности в условиях прерывистых пассивных помех. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит два квадратурных канала, выходы которых через соответствующие квадраторы подключены к входам выходного сумматора, причем каждый из квадратурных каналов состоит из фазового детектора, выход которого подключен к входу двухтактного детектора и к входу первой линии задержки, вход, выход и отводы которой через соответствующие фазовращатели подключены к входам одного сумматора, а вход, выход и отводы второй линии задержки через соответствующие фазовращатели подключены к входам другого сумматора, причем каждый квадратурный канал содержит ограничитель, включенный между выходом двухтактного детектора и входом второй линии задержки, и функциональный усилитель, включенный между выходом второго сумматора и входом первого сумматора. 2 ил.

Устройство для обработки фазокодированного сигнала на видеочастоте, содержащее два квадратурных канала, выходы которого через соответствующие квадраторы подключены ко входам выходного сумматора, причем каждый из квадратурных каналов состоит из фазового детектора, выход которого подключен ко входу двухтактного детектора и ко входу первой линии задержки, вход, выход и отводы которой через соответствующие фазовращатели подключены ко входам одного сумматора, а вход, выход и отводы второй линии задержки через соответствующие фазовращатели подключены ко входам другого сумматора, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности в условиях прерывистых пассивные помех, в каждый квадратурный канал введены ограничитель, включенный между выходом двухтактного детектора и входом второй линии задержки, и функциональный усилитель, включенный между выходом второго сумматора и входом первого сумматора.