УСТРОЙСТВО ПОИСКА ШИРОКОПОЛОСНЫХ СИГНАЛОВ Советский патент 1974 года по МПК H04B1/10 

1

Изобретение относится к устройствам обнаружения, распознавания и приема сложных широкополосных сигналов и может быть использовано для поиска и распознавания сложных широкополосных сигналов (ШПС) в радиоэлектронных, командных, телеметрических, навигационных и связных системах.

Практически все известные способы и устройства поиска разрабатываются применительно к следяш,им приемникам ШПС при использовании критерия минимума времени поиска и не позволяют найти практически приемлемых решений, так как время поиска ШПС по частоте и запаздыванию исчисляется десятками секунд или минутами. Попытка уменьшить это время путем использования согласованных фильтров дает суш,ественный выигрыш лишь при больших соотношениях сигнал/шум на входе приемника, а при рабочих отношениях сигнал/шум оказывается необходимым усложнять схему согласованного фильтра. Реализация оптимальных процедур сканирования области поиска уменьшает время поиска ШПС в 6-10 раз, но не позволяет реализовать заранее заданное время поиска. Значительное уменьшение времени поиска стало возможным при рациональном сочетании числа каналов в обнаружителе ШПС, процедуры сканирования области поиска ШПС по частоте и запаздыванию и соотношения времени анализа сигнала в устройствах обнаружения (распознавания) и следяш,его приемника. Но применение пороговых элементов в каналах обнаружителя обусловило неоптимальные методы обработки на этапе обнаружения и увеличение времени поиска за счет увеличения вероятности искажений при принятии решения о наличии сигнала в каналах обнаружтеля.

Вероятность искажений на этапе обнаружения в многоканальном устройстве поиска ШПС с пороговыми элементами определяют следующим выражением

Р. - (1 - W 1-(1 -«:) 1.0)

где «ь |3i - вероятности ложных тревог и пропусков сигнала в одном канале обнаружителя, т - число каналов обнаружителя.

Пель изобретения - уменьшение времени поиска ШПС без ухудшения помехоустойчивости приемника и вероятности обнаружения сигналов.

Для этого в многоканальных обнарул ителях вместо пороговых элементов применены вычитающие устройства и детектор максимального сигнала (ДМС), позволяющий вынести решение о номере канала обнаружителя, в котором присутствует максимальный но амплитуде сигнал. Применение вместо пороговых элементов вычитающих устройств и

ДМС позволяет существенно уменьшить вероятность искажений на этапе принятия решения о наличии сигнала в каналах обнаружителя. Для многоканального устройства поиска ШПС с вычитающими устройствами и ДМС выражение для вероятности искажений на этапе обнаружения приобретает следующий вид

Р,. - (1 - РО 1 - (1 - «1Г-М /ош + Р:, (2)

где РОШ - вероятность ошибочного срабатывания ДМС, .

При сравнении выражения (1) и выражения (2) видно, что вероятность искажений при применении в многоканальном обнаружителе вычитающих устройств и ДМС уменьшается на величину:

ДР„.-((1-«0 -Ч.

(3)

благодаря чему среднее время поиска уменьшается без ухудшения помехоустойчивости приемника.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Элементы, составляющие схему, объединены в три блока. Первый блок следящего приемника, содержащий схему автоматической подстройки частоты АПЧ, состоящую из смесителя 1 в цепи усиления, демодулятора 2, цепи усиления и коррекции 3, управляемого гетеродина 4, и схему слежения за задержкой, состоящую из дискриминатора 5 с цепями усиления и коррекции, управляемого тактового генератора 6, л-разрядного регистра 7 с обратной связью, рассчитанного для генерирования псевдослучайной (например, М) последовательности.

Второй блок обнаружения, состоящий из т (на чертеже т-3) корреляторов 9-11, вычитающих устройств 12-14, детектора максимального сигнала 15, вентилей 16-18, ключа 20, линии задержки 21, двух схем «ИЛИ 19 и 22 на т входов.

Третий блок сканирования области поиска 8.

Штриховкой на рисунке отмечены элементы, образующие известное в настоящее время устройство приема и поиска ШПС - следящий приемник с т-канальным обнаружителем, причем двойной штриховкой обозначены элементы блока следящего приемника.

На вход смесителя 1 поступает сигнал s(, т, /) с неизвестной частотой / и запаздыванием т и шум n(t). После гетеродирования в первый сигнал So(/, т, /-/уг), где /уг - частота управляемого гетеродина 4, поступает на входы демодулятора 2, дискриминатора 5 и т корреляторов 9-И, на гетеродинные входы которых поступают образцовые сигналы Si(f, Тг), где Тг - запаздывание образцовых сигналов, , 2,..., m. Таким образом

на выходе каждого (ft-oro) коррелятора получим

ан

П - ч, - /уг) К, {S, (f, г, f - /у,) о

Si(t,k)df,(4)

где Kk - коэффициент передачи (усиления)

коррелятора; Тав. - время интегрирования (анализа).

Как известно, операция интегрирования может быть выполнена в схеме: «смеситель - полосовой фильтр - детектор - интегратор.

Сигнал с выхода полосового фильтра со средней частотой /о появится лишь в том случае, если полоса Д/; его пропускания будет больше разности |/о-(/-/уг) |, т. е.

f.- lf-fyrKfo + . (5)

Кроме того, из свойств ШПС известно, что корреляционный интеграл будет отличен от нуля,если

1(,(6)

где Tft - интервал корреляции ШПС. Для ШПС, образованных фазовой манипуляцией несущего колебания бинарными псевдослучайными последовательностями (например, Ai - последовательностями)

Tft т„, или Tft - -А. ,(7)

/ТГ

где тп - длительность одного элемента псевдослучайной последовательности, /тг - частота управляемого тактового генератора.

Поэтому, используя в качестве образцовых сигналов Si(t, Ti) сигналы с выходов отдельных разрядов регистра 7, получаем

/ п + о,(8)

где to - номинальное запаздывание образцовых сигналов.

При выполнении условий (5) и (6) на выходе одного из т корреляторов напряжение в момент времени, кратный Ган, будет отлично от нуля, если для частоты и запаздывания будут справедливы неравенства

f.- |f-fyrKf.+ ,

4 т: 4 + (9)

При этом в блоке следящего приемника возможен автозахват ШПС, если полоса схватывания АПЧ Д/схв А/, а интервал захвата схемы слежения за задержкой Дтзахв -ап. Для этого т образцовых сигналов подключают к сигнальным входам т вентилей 16-18, управляющие входы которых соединены с выходами соответствующих корреляторов через вычитающие устройства 12-14 и ДМС 15.

В этом случае через один из вентилей 16- 18 проходит именно тот образцовый сигнал, коррелятор которого выдал наивысший потенциал. Через схему «ИЛИ 22 этот сигнал по