УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗЛИЧЕНИЯ ВНУТРИИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ СИГНАЛОВ Советский патент 2014 года по МПК G01R29/08 

Предлагаемое устройство различия внутриимпульсной модуляции радиолокационных сигналов предназначено для использования в станциях радиотехнической разведки (РТР) и системах пассивного целеуказания (СПЦ). Современное радиолокационное поле характеризуется наличием сигналов с различными видами модуляции. При решении задачи селекции сигналов в станциях РТР и СПЦ данные о виде модуляции сигналов являются важными информативными параметрами.

Известны устройства различения вида модуляции сигналов:

Патент США кл. 343-55А (G01S 9/02);

Бельгийский патент №720910 кл. H03K;

Авт. свид. № 1840962 от 21.02.1974 г.

Из известных устройств различения вида модуляции сигналов наиболее близким является устройство, описанное в авт. свид. №1840962 от 21.02.1974 г. Это устройство решает задачу различения импульсных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) и бинарной 0, π фазовой манипуляцией (ФМ).

Известное устройство содержит перемножитель, линию задержки, полосовой фильтр и фильтр нижних частот, два пиковых детектора co сбросом, схему сравнения, формирователь импульса сброса (сумматор и измеритель используются для оценки параметров модуляции сигналов и в данном случае не рассматриваются). В таком устройстве на основании взвешивания уровней сигналов в полосовом фильтре и фильтре нижних частот принимается решение о виде модуляции поступившего сигнала.

Анализ радиолокационного поля театра военных действий 70-80 годов показывает, что современные и перспективные РЛС используют сложные сигналы (ЛЧМ и ФМ). Однако на вооружении остается значительное число РЛС ранних разработок, работающих с импульсными сигналами с немодулированной несущей (простые сигналы).

При поступлении простых сигналов на выходе известного устройства формируется импульс положительной или отрицательной полярности, т.е. принимается ложное решение об обнаружении ЛЧМ или ФМ сигналов. Таким образом, недостатком известного устройства является неоднозначность различения вида модуляции сигналов.

Целью настоящего изобретения является исключение неоднозначности различения вида модуляции путем формирования признака приема простых сигналов.

В предлагаемом устройстве решена задача различения импульсных ЛЧМ, ФМ и простых сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее перемножитель, линию задержки, вход которой соединен с одним из входов перемножителя, а выход с другим входом перемножителя, фильтр нижних частот и полосовой фильтр, входы которых подключены к выходу перемножителя, два пиковых детектора со сбросом, вход одного из которых соединен с выходом полосового фильтра, а вход другого - с выходом фильтра нижних частот, формирователь импульса сброса, вход которого соединен со входом линии задержки, а выход - со входами сброса первого и второго пиковых детекторов, введены третий пиковый детектор со сбросом, схема совпадения, три идентичных цепи, каждая из которых состоит из последовательно соединенных ключа и пороговой схемы и два последовательно включенных вентиля, причем третий пиковый детектор со сбросом включен между выходом фильтра нижних частот и входом первой цепи, выход первой цепи подключен к первому входу схемы совпадения, а выход второго пикового детектора со сбросом через вторую цепь соединен со вторым входом схемы совпадения, выход схемы совпадения подключен к управляющему входу первого вентиля, а выход первого пикового детектора со сбросом через третью цепь соединен с управляющим входом второго вентиля, второй выход формирователя импульса сброса подключен к управляющим входам ключей первой, второй и третьей цепи, а вход сброса третьего пикового детектора соединен со входами сброса первого и второго пиковых детекторов.

На чертеже (фиг. 1) представлена структурная схема предлагаемого устройства.

Предлагаемое устройство (фиг. 1) состоит из перемножителя, линии задержки, полосового фильтра, трех идентичных цепей, каждая из которых включает последовательно соединенные пиковый детектор со сбросом, ключ, пороговую схему, схемы совпадения, двух вентилей, формирователя импульса сброса, фильтра нижних частот.

Вход устройства непосредственно и через линию задержки соединен со входами перемножителя. Входы фильтра нижних частот и полосового фильтра подключены к выходу перемножителя. Выход фильтра нижних частот через первую и вторую цепи подключен ко входам схемы совпадения. Выход пороговой схемы второй цепи подключен к входу цепи последовательно соединенных вентилей - 1, 2. Выход полосового фильтра через третью цепь соединен с управляющим входом вентиля - 2. Вход линии задержки подключен ко входу формирователя импульса сброса, один выход которого соединен со входами сброса пиковых детекторов, а другой - с управляющими входами ключей. Выход схемы совпадения подключен к управляющему входу вентиля - 1 и является выходом 1 (ЛЧМ) устройства. Выход вентиля - 2 является выходом 2 (простой) устройства. Выход пороговой схемы третей цепи является выходом 3 (ФМ) устройства.

Рассмотрим принцип работы предлагаемого устройства. На фиг. 2 приведены диаграммы видеосигналов на выходе перемножителя при обработке простых (а), ЛЧМ (б) и ФМ (в) сигналов для случая, когда выполняется условие

ω₀τ_з=2πn,

где ω₀ - несущая частота сигнала,

τ_з - задержка сигнала,

n=1, 2, 3.

Из диаграмм видно, что имеются отличия в структуре видеосигналов, которые полезно используются для различения сигналов.

Частотные характеристики фильтра нижних частот (а) и полосового фильтра (б) изображены на фиг. 3. Частоты среза фильтров выбираются по формулам

$$f_{ср}{}_{{}_1}=f{\delta }_{макс}+\frac{1}{T_{мин}}$$

$$f_{с{р}_2}=\frac{1}{{\tau }_{з}}$$

где fδ_макс. - максимальная частота биений ЛЧМ сигнала,

T_мин - минимальная длительность огибающей сигнала.

При приеме ЛЧМ сигналов на выходе перемножителя имеется сигнал биений фиг. 1 (б), энергия которого концентрируется в фильтре нижних частот. В полосовом фильтре уровень сигнала незначителен и меньше порога срабатывания пороговой схемы - 3. Поэтому на выходе 3 устройства сигнал отсутствует. Отрицательные полуволны сигнала биений заряжают пиковый детектор - 3, а положительные - пиковый детектор - 2. В момент времени, соответствующий положению заднего фронта входного сигнала, формирователь импульса сброса выдает импульс строба, который открывает ключи. Напряжения пиковых детекторов одновременно подаются на пороговые схемы. При этом срабатывают пороговые схемы 1 и 2. Импульсы последних поступают на схему совпадения, на выходе которой (выход 1 устройства) формируется импульс, фиксируя прием ЛЧМ сигналов. Импульс схемы совпадения поступает также на управляющий вход вентиля - 1 и закрывает его, исключая прохождение импульса пороговой схемы - 2 на выход 2 устройства.

При приеме простых сигналов их энергия также концентрируется в фильтре нижних частот, на выходе которого имеется видеоимпульс положительной полярности (фиг. 1, а). Этот импульс заряжает пиковый детектор - 2, выходное напряжение которого вызывает срабатывание пороговой схемы - 2. На выходе последней формируется импульс, который проходит через открытые вентили - 1, 2 на выход 2 устройства, фиксируя прием простых сигналов. При этом на выходе схемы совпадения (выход 1 устройства) сигнал отсутствует, так как на ее входы поступает только импульс пороговой схемы - 2. Простой сигнал в полосовом фильтре дифференцируется, и всплеск отрицательной полярности заряжает пиковый детектор - 1 до напряжения U₀.

Уровень срабатывания пороговой схемы - 3 больше напряжения U₀. Поэтому сигнал на выходе 3 устройства отсутствует.

При приеме ФМ сигналов их энергия распределяется между фильтром нижних частот и полосовым фильтром. На выходе фильтра нижних частот имеется видеоимпульс положительной полярности, который вызывает срабатывание пороговой схемы 2. На выход полосового фильтра проходят импульсы отрицательной полярности длительностью τ_з. Число этих импульсов равно числу перебросов фазы в коде ФМ сигнала плюс единица. При этом пиковый детектор - 1 заряжается до напряжения, которое значительно превышает уровень U₀. Это напряжение вызывает срабатывание пороговой схемы - 3, фиксируя прием ФМ сигналов. Импульс пороговой схемы - 3 поступает на управляющий вход вентиля - 2, закрывая последний и импульс пороговой схемы - 2 на выход 2 устройства не проходит. На выходе 1 устройства сигнал отсутствует, так как на схему совпадения поступает только один импульс пороговой схемы - 2.

В момент времени, соответствующий положению заднего фронта импульса строба, формирователь импульса сброса выдает импульс, который сбрасывает напряжения пиковых детекторов.

Таким образом, наличие импульса на одном из выходов (1, 2, 3) устройства соответствует определенному виду модуляции входного сигнала (ЛЧМ, простой, ФМ).

В данном варианте предлагаемого устройства перемножитель выполнен на кольцевом балансном смесителе. В качестве линии задержки использовался отрезок кабеля РС-400-7-11 длиной 30 см, что соответствует задержке 0,1 мксек. Частоты среза фильтров выбраны 0,2 и 10 МГц. Постоянные заряда и разряда пиковых детекторов соответственно равны 0,5 и 500 мксек. Длительность импульса строба составила 2 мксек. Остальные узлы предлагаемого устройства выполнены по известным типовым схемам. Опытная проверка предлагаемого устройства подтвердила его работоспособность в достаточно широком диапазоне изменения параметров сигналов.

Устройство относится к измерительной техники и может использоваться в станциях радиотехнической разведки и пассивного целеуказания. Устройство содержит перемножитель, линию задержки, фильтр нижних частот и полосовой фильтр. Включает в себя также формирователь импульса сброса и пиковые детекторы. Дополнительно в конструкцию устройства введены третий пиковый детектор, ключи, пороговые схемы, схема совпадения и вентили. Причем первый пиковый детектор включен через первый ключ к фильтру нижних частот. Первый вентиль соединен со вторым через первый ключ и схему. Второй детектор соединен через ключ и вторую схему к полосовому фильтру. Третий детектор аналогично соединен с фильтром нижних частот. Управляющие входы ключей соединены с формирователем импульса сброса. Технический результат - исключение неоднозначности различения вида модуляции сигнала. 3 ил.

Устройство для различения внутриимпульсной модуляции сигналов, содержащее перемножитель, линию задержки, фильтр нижних частот, полосовой фильтр, два пиковых детектора, формирователь импульса сброса, при этом первый вход перемножителя соединен со входами формирователя импульса сброса и линии задержки, выход которой подключен ко второму входу перемножителя, выход перемножителя соединен со входами фильтра нижних частот и полосового фильтра, к выходам которых подключены пиковые детекторы, управляющие входы которых подключены к выходу формирователя импульса сброса, отличающееся тем, что, с целью исключения неоднозначности различения вида модуляции сигналов, в него введены третий пиковый детектор, ключи, пороговые схемы, схема совпадения и вентили, при этом выход первого пикового детектора, подключенного к выходу фильтра нижних частот, через последовательно соединенные первый ключ, первую пороговую схему первый вентиль подключен ко входу второго вентиля, выход второго пикового детектора, подключенного к выходу полосового фильтра, через последовательно соединенные второй ключ и вторую пороговую схему подключен к управляющему входу второго вентиля, третий пиковый детектор подключен к выходу фильтра нижних частот и через последовательно соединенные третий ключ и третью пороговую схему подключен к первому входу схемы совпадения, второй вход которой подключен к выходу первой пороговой схемы, а выход соединен с управляющим входом первого вентиля, управляющие входы ключей соединены со вторым выходом формирователя импульса сброса.