ФАЗОМАНИПУЛИРОВАННЫХ СИ ГНАЛОВ С НЕИЗВЕСТНОЙ ЧАСТОТОЙ Советский патент 1972 года по МПК G01S13/02 

Для обработки фазоманипулировапных (ФМ) сигналов широко применяются фильтры сжатия, использу ющие многоотводные ультразвуковые линии задержки (УЛЗ). Номинальные рабочие частоты таких линий имеют величины от 10 до 40-50 Мгц при относительных полосах пропускания порядка 20-60%. При использовании в фильтре УЛЗ возбуждается на своей номинальной частоте, хотя в принципе она может работать, и на любой другой частоте /р ; входящей в полосу пропускания линии и кратной величине /э

где ts длительность элементарного импульса ФМ сигнала (или, что тоже, задержка между соседними отводами УЛЗ).

Известно, .что для высокоэффективной обработки сигнала его параметры должны быть весьма точно согласованы с соответствующими характеристиками фильтра. В частности, частота сигнала должна бУть равна частоте настройки фильтра или достаточно близка к ней. В нротивном случае эффективность обработки падает, что проявляется прежде всего в уменьшении амплитуды основного пика сл атого сигнала, причем влияние частотного рассогласования (F) сказывается тем сильнее, чем больще длите-льность ФМ сигнала (Г). Если длительность сигнала фиксирована, то, задаваясь той или иной допустимой величиной потерь в эффективности, можно определить допустимое отклонение частоты сигнала от номинального значения (F ). В большинстве реальных систем (радиол )кационных и связных) частота сигнала, поступающего на вход приемника, не известна т,) iпо и заключена в некоторой зоне неопределенности. Если ширина этой зоны (Д/н ) npepuшает 2/-д . то фильтры строят по многоканальной схеме, где каждый канал настраивается на частоту, отличающуюся от соседней на 2f д .

В целях экономии дорогостоящих линий такие фильтры обычно выполняются с использованием одной УЛЗ, а многоканальность обеспечивается путем подсоединения к каждому отводу набора фазовращателей, компенсирую щих линейные набеги фазы от отвода к отводу, возникающие при отклонении частоты. Напряжения с фазовращателей, соответствуюЩих определенному каналу, суммируются, и выходы всех каналов нодводятся к рещающей схеме, выбирающей в каждый .момент времени наилучший из них в смысле эффективности обработки.

Известные фильтры в наиболее рациональном их исполнении имеют значительное количество элементов весовой матрицы: рост числа элементов пропорционально базе сигнала, отсюда громоздкость устройства при значительвлиянию паразитных емкостей, шунтирующих весовые сопротивления.

В описываемом устройстве эти недостатки уменьшаются за счет того, что линия задержки возбуждается одновременно на нескольких рабочих частотах, разделяемых на выходе полосовыми фильтрами, а возможные частотные рассогласования компенсируются сдвигами рабочих частот на величины, кратные 2/д 5так, что в каждый момент времени требуемая согласованность между сигналом и фильтром наблюдается наодной из рабочих частот.

На чертеже приведена блок-схема описываемого фильтра.

Фильтр в пятиканальном варианте состоит из двух гетеродинов l.n 2, двух смесителей 3 и 4, двух избирательных фильтров 5 и 6, многоотводной УЛЗ 7, схемы 8 вычитания и пяти выходных разделяющих фильтров 9-13.

В общем случае т-канальный фильтр сжа.. , т-1

тия включает (при нечетном т) по гетеродинов, смесителей и входных фильтров и т выходных разделяющих фильтров.

В зависимости от конструкции УЛЗ сигналы с избирательных фильтров могут подаваться на различные входы линии или на один ее вход. В последнем случае возможно применение буферных каскадов, включаемых после фильтров 5 и 6.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Преобразователи частоты,состоящие каждый из гетеродина, смесителя и избирательного фильтра, осуществляют перенос спектра исходного сигнала на различные рабочие частоты УЛЗ. Кроме того, в процессе преобразования вводятся дополнительные сдвиги частот сигналов, кратные 2 д и равномерно перекрывающие в совокупности интервал неопределенности Л/н .

Полученная группа сигналов подается на вход УЛЗ. При этом в каждый момент времени условие согласованности выполняется для какого-либо одного сигнала из группы.

На выходе устройства отклики сигналов разделяются с помощью набора фильтров, настроенных на соответствующие рабочие частоты и имеющих полосы пропускания щириной порядка 1/Тэ а напряжения с разделяющих фильтров отводятся к решающей схеме.

Порядок выбора частот сигналов поясняется более подробно на примере пятиканального устройства сжатия.

Пусть/о - основная (центральная) частота, а Л/о- ширина полосы пропускания УЛЗ. Легко видеть, что число рабочих частот (т. е. возможное число каналов) составляет целую часть величины

А/оТ,

Поэтому для построения пятиканального фильтра сжатия необходимо выполнение условия

При этом рабочие частоты определяются так /pi /0.

/рИ /0+/э ,

/рш /о-/ э ,

, /pv /o-2/., а частоты сигналов удобно выбирать равными

,

/п /pп+2Fд Ко+/. +2f , /in /p,ii-2/ д /0-/э 2F, , hv /p.v +4f д /0+2/3 +4f д , /V /pv -4Гд /0-2/, 4F, . что позволяет использовать один гетеродин для пары каналов.

Очевидно, что часготы гетеродина составляют

/.-и. И) /э+2fд, I г IV, V 2/3 .

В общем случае частота гетеродина всегда кратна величине (/э ). Это позволяет производить умнол ение частот с использованием единственного высокостабильного (кварцевого) генератора.

Смесители являются стандартными и осуществляют перемножение напряжений исходного сигнала и соответствующих гетеродинов.

В качестве послесмесительных фильтров в простейшем случае могут быть использованы пары параллельно включенных резонансных контуров, настроенных на частоты /ц и /щ для фильтра 5 и /IV и /V для фильтра 6.

Многоотводная УЛЗ с соответствующим коду сигнала группированием отводов и схема вычитания представляют собой типовой одноканальный фильтр сжатия.

Выходные канальные фильтры являются полосовыми и могут использовать одиночные или связанные колебательные контуры. Эти фильтры разделяют выходные отклики по частоте для последующей подачи их на решающую схему.

,,,

Предмет изобретения

Многоканальный фильтр для сжатия фазоманипулированных сигналов с неизвестной частотой, содержащий многоотводную ультразвуковую линию задержки, сигнал с двух групп отводов которой подан на входы вычитающего устройства, выход которого подключен ко входам п выходных фильтров, отличающийся тем, что, с целью снижения критичности

к влиянию паразитных емкостей п упрощения фильтра, ко входу многоотводной ультразвуковой линии задержки подключены параллельно цепи входного сигнала и выходы двух преобразователей частоты, состоящих из гетеродина,

смесителя, на который подан входной сигнал, и канального фильтра, осуществляющих сдвиг спектра входного сигнала па величины, кратные ±(l/Ts +2/-д),где Тэ -длительность элементарного импульса входного сигнала, а F -