УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДУЛЯЦИИ ИМПУЛЬСНЫХ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ И ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ Советский патент 2014 года по МПК G01R29/08 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в приемных устройствах станций радиотехнической разведки.

В настоящее время для выделения кодов фазоманипулированных (ФМ) сигналов с бинарным изменением фазы известно устройство, реализованное на основе автокорреляционного способа обработки, которое содержит перемножитель, линию задержки, фильтр нижних частот и измеритель. Кроме того, известное устройство используется также для выделения частот биений при измерении девиаций частот линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов.

Известное устройство отличается простотой технической реализации. Однако оно имеет существенный недостаток, который ограничивает область его применения.

Такое устройство позволяет получить удовлетворительные результаты при обработке сигналов с заранее известным видом модуляции, так как при измерении частоты биений ЛЧМ сигналов и счете числа перебросов фаз в кодах ФМ сигналов измеритель выдает информацию, принадлежность которой к ЛЧМ или ФМ сигналам определить непосредственно на выходе измерителя не представляется возможным. Возникает неопределенность результатов измерений из-за отсутствия информации о виде модуляции сигналов. На практике, например, в условиях разведывательного приема априорно неизвестен вид модуляции перехваченного сигнала. Осуществление селекции сигналов по виду модуляции до входа устройства для определения параметров модуляции встречает серьезные технические трудности, так как реальные ЛЧМ и ФМ сигналы одного диапазона частот имеют соизмеримые ширины энергетических спектров.

Целью настоящего изобретения является автоматическое формирование признаков приема ЛЧМ и ФМ сигналов, что позволяет исключить неопределенность результатов измерений параметров модуляции сигналов.

В предлагаемом устройстве эта цель достигается тем, что в него дополнительно введены полосовой фильтр, пиковые детекторы со сбросом, схема сравнения, сумматор и формирователь импульса сброса, причем вход полосового фильтра соединен с выходом перемножителя, а выходы полосового фильтра и фильтра нижних частот через пиковые детекторы соединены с входом схемы сравнения и через сумматор с входом измерителя, при этом вход устройства через формирователь импульса сброса подключен к входам сброса пиковых детекторов.

Предложенное устройство позволяет исключить неопределенность результатов измерений путем автоматического формирования признаков модуляции сигналов (ЛЧМ и ФМ).

Предложение было экспериментально опробовано в лабораторных условиях. Опытная проверка подтвердила работоспособность устройства.

Блок-схема устройства для определения параметров модуляции импульсных ЛЧМ и ФМ сигналов изображена на фиг.1, а на фиг.2 представлены амплитудно-частотные характеристики фильтра нижних частот (а) и полосового фильтра (б).

Подробное описание

Предлагаемое устройство (фиг.1) состоит из перемножителя 1, линии задержки 2, полосового фильтра 3, фильтра нижних частот 4, пиковых детекторов со сбросом 5 и 6, схема сравнения 7, формирователя импульса сброса 8, сумматора 9 и измерителя 10.

Вход устройства непосредственно и через линию задержки 2 соединен со входами перемножителя 1. Выход перемножителя 1 подключен к входам полосового фильтра 3 и фильтра нижних частот 4, выходы которых через пиковые детекторы со сбросом 5 и 6 соединены с входом схемы сравнения 7 и через сумматор 9 с входом измерителя 10. Кроме того, вход устройства через формирователь импульса сброса 8 подключен к входам сброса пиковых детекторов 5 и 6. Выходами устройства являются выходы схемы сравнения 7 и измерителя 10.

Все узлы предлагаемого устройства выполнены по известным типовым схемам.

Рассмотрим особенности работы предлагаемого устройства. Перемножение двух сигналов во времени представляет свертку их спектров на оси частот. В предлагаемом устройстве полезно используются низкочастотные продукты перемножения сигналов, т.е. низкочастотные свертки спектров ЛЧМ и ФМ сигналов, которые анализируются ниже.

ЛЧМ сигнал на выходе перемножителя 1 дает сигнал биений, частота которого определяется скоростью перестройки частоты ЛЧМ сигнала и величиной задержки. При величине последней 0,1÷0,2 мксек и скоростях перестройки частот 1÷2 мГц/мксек частота биений составляет единицы сотен килогерц. Ширина спектра сигнала биений определяется длительностью его огибающей и для реальных сигналов составляет не более 250 кГц.

Из вышесказанного следует, что свертка спектра ЛЧМ сигнала на выходе перемножителя 1 концентрируется в относительно узкой полосе, т.е. спектр сигнала биений намного уже спектра ЛЧМ сигнала на входе устройства.

Величина задержки в линии задержки 2 выбирается такой, чтобы выполнялись следующие условия:

$${\tau }_{з}<{\tau }_{дмин.};{\tau }_{з}<<T_{мин.};{\omega }_o{\tau }_{з}\widetilde{-}2\pi n$$

где ω_o - центральная частота спектров ЛЧМ и ФМ сигналов;

τ_з - величина задержки в линии задержки 2;

τ_дмин. - минимальная длительность дискрета кода ФМ сигнала;

Т_мин. - минимальная длительность огибающей ЛЧМ сигнала,

n=1, 2, 3…

В случае ФМ сигнала на выходе перемножителя 1 имеется видеосигнал, представляющий произведение двух одинаковых кодовых последовательностей, сдвинутых во времени на величину задержки.

Число отрицательных импульсов этого видеосигнала равно числу перебросов фазы ФМ сигнала, а их длительность равна величине задержки и не зависит от длительности дискрета кода ФМ сигнала. На выходе перемножителя 1 ширина спектра ФМ сигнала определяется длительностью отрицательных импульсов, и так как τ_з<τ_дмин, то свертка спектра ФМ сигнала расширяется по сравнению со спектром ФМ сигнала на входе устройства.

При τ_з=0,1-0,2 мксек ширина спектра составляет 5-10 МГц.

На выходе перемножителя 1 спектр ФМ сигнала намного шире спектра ЛЧМ сигнала, так как τ_з<<Т_мин.

Эта особенность сверток спектров ЛЧМ и ФМ сигналов используется для формирования признака вида модуляции сигнала.

Полосы пропускания фильтров 3 и 4, амплитудно-частотные характеристики которых изображены на фиг.2, выбираются из следующих условий:

- частота среза фильтра нижних частот 4 равна

$$f_{срФНЧ}=f_{бмакс}+\frac{1}{T_{мин.}},$$

где f_{б макс} - максимальная частота биений ЛЧМ сигнала.

- крайние частоты полосы пропускания полосового фильтра 4 равны:

нижняя частота f_{н ПФ}=f_{ср ФНЧ}

верхняя частота $$f_{вПФ}=\frac{1}{{\tau }_{з}}$$

Когда на входе устройства - ЛЧМ сигнал, то его энергия в фильтре нижних частот 4 намного больше энергии, попадающей в полосовой фильтр 3. Уровни энергий сигналов в фильтрах 3 и 4 фиксируются пиковыми детекторами 5 и 6, а затем сравниваются в схеме сравнения 7. При этом на выходе схемы сравнения 7 имеется положительный видеоимпульс.

Когда на входе устройства - ФМ сигнал, то в полосовой фильтр 3 попадает намного больше энергии, чем в фильтр нижних частот 4. В этом случае на выходе схемы сравнения 7 получается отрицательный видеоимпульс.

Таким образом, в предлагаемом устройстве информация о виде модуляции сигнала содержится в полярности видеоимпульса на выходе схемы сравнения. Если импульс положительной полярности, то принимается решение о ЛЧМ сигнале, если импульс отражательной полярности, то принимается решение о ФМ сигнале.

В предлагаемом устройстве для автоматического формирования признаков вида модуляции сигнала производится взвешивание энергий определенных участков спектра сигнала. Это вызывает искажение временной структуры сигналов на выходах полосового фильтра 3 и фильтра нижних частот 4, что приводит к возникновению дополнительных ошибок измерителя 10.

С целью исключения последних, выходы полосового фильтра 3 и фильтра нижних частот 4 через сумматор 9 подключены ко входу измерителя 10.

Для сброса напряжений пиковых детекторов 5 и 6 вход устройства через формирователь импульса сброса 8 подключен к входам сброса пиковых детекторов 5 и 6.

Устройство относится к области радиотехники и может использоваться в приемных устройствах станций радиотехнической разведки. Устройство содержит перемножитель, линию задержки, фильтр нижних частот и измеритель. Дополнительно в конструкцию введены полосовой фильтр, пиковый детектор, сумматор и формирователь импульса сброса. При этом пиковый детектор и полосовой фильтр включены последовательно. Формирователь импульса соединен с управляющими входами пиковых детекторов. Техническим результатом является повышение достоверности измерений. 2 ил.

Устройство для определения параметров модуляции импульсных линейно-частотно-модулированных и фазоманипулированных сигналов, содержащее перемножитель, линию задержки, фильтр нижних частот и измеритель, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности определения параметров модуляции, один выход перемножителя соединен через последовательно включенные и дополнительно введенные полосовой фильтр и пиковый детектор со входом схемы сравнения, другой выход перемножителя соединен через последовательно включенные фильтр нижних частот и пиковый детектор с другим входом схемы сравнения, выходы фильтров через дополнительно введенный сумматор подключены к измерителю, а вход перемножителя соединен через дополнительно введенный формирователь импульса сброса с управляющими входами пиковых детекторов.