Устройство для слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала Советский патент 1977 года по МПК G01S9/48 

I

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в измерителях доплеровских сдвигов частоты.

Дзвестно устройство для слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала, содержащее квадратур.но-фазовый дискриминатор нулевых биений, состоящий из двух каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные смеситель, фильтр нижних частот, резистор и усилитель-ограничитель, при этом входы смесителей объединены и являются входом устройства, выходы усилителей-огра.ничителей квадратурно-фазового дискриминатора нулевых биений соединены с входами перестраиваемого генератора и обнаружителя сигналов, а квадратурные выходы перестраиваемого генератора соединены с входами смесителей квадратурно-фазового дискриминатора нулевых биений и входами обнаружителя сигналов 1.

Цель изобретения - сокращение времени поиска сигнала.

Для этого в устройство для слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала, содержащее .квадратурио-фазовый дискриминатор нулевых биений, состоящий из двух каиалов, каждый из которых содерлсит последовательно соединенные смеситель, фильтр нижних частот, резистор и усилительограничитель, при этом входы смесителей объединены и являются входом устройства, выходы усилителей-ограиичителей квадратурнофазового дискриминатора нулевых биений соединены с входами перестраиваемого генератора и обнарулсителя сигналов, а квадратурные выходы .перестраиваемого генератора соединены с входами смесителей квадратурнофазового дискриминатора нулевых биений и входами обнаружителя сигналов, дополнительно введены последовательно соединенные детектор входного сигнала, фильтр иижних частот, повторитель и модулятор, причем вход детектора входного сигнала соединен с входом устройства, нервые два входа модулятора

соединены с квадратурными выхода.ми перестраиваемого генератора, а третий вход - с выходом обнаружителя сигналов и дополнительным входом перестраиваемого генератора; квадратурные выходы модулятора соединены

соответственно через суммирующие резисторы с входами усилителей-ограничителей квадратурно-фазового дискриминатора нулевых биений. На чертеже представлена структурная электрическая схема нредложенного устройства. Устройство содержит квадратурно-фазовый дискриминатор 1 нулевых биений, состоящий из двух каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные смеситель 2

(3), фильтр нижних частот ФНЧ 4 (5), резнетор 6 (7) и усилитель-ограиичитель 8 (9). При этом входы смесителей 2 и 3 объединены и являются входом устройства, выходы усилителей-ограничителей 8, 9 соединены с входами перестраиваемого генератора 10 и обнаружителя И сигналов, а квадратур.ные выходы перестраиваемого генератора 10 соединены с входами смесителей 2, 3 и входами обнаружителя 11 сигналов. Устройство содерн :ит также последовательяо соединенные детектор 12 входного сигнала, фильтр нижних частот ФНЧ 13, повторитель 14 и модулятор 15, причем вход детектора 12 соединен с входом устройства, первые два входа модулятора 15 соединены с квадратурными выходами перестраиваемого генератора 10, а третий вход - с выходом обнаружителя 11 сигналов и дополнительным входом перестраиваемого генератора 10, квадратурные выходы модулятора 15 соединены соответственно через суммирующие резисторы 16, 17 с входами усилителей-ограничителей 8, 9. Устройство работает следующим образом. Входной сигнал устройства детектируется детектором 12, оглаживается ФНЧ 13 и в виде постоянного напряжения через повторитель 14 поступает на модулятор 15. На два других входа модулятора 15 подаются синфазный и квадратурный сигналы с выходов перестраиваемого генератора 10. Выходными сигналами модулятора 15 являются синфазный и квадратурный сигналы, частота которых равна частоте перестраиваемого генератора 10, а амплитуда линейно зависит от величины сигнала на входе устройства. Выходные сигналы модулятора 15 суммируются иа резисторах 6, 16 и 7, 17с выходными сигналами ФНЧ 4 и 5. Суммарные сигналы прикладываются к входам усилителей-ограничителей 8, 9. Перестраиваемый генератор 10 управляется сигналами с выходов усилителейограничителей 8, 9, причем скорость перестройки пропорциональна частоте сигналов на выходах усилителей-ограничителей 8, 9, а направление перестройки определяется соотнощением фаз выходных сигналов усилителейограничителей 8, 9. Среднеквадратичная частота суммарного сигнала определяется мощностью и частотами исходных сигналов и существенно изменяется от положения полезного си гнала по отнощению к полосе пропускания ФНЧ 4, 5. В случае, если си5гналы на выходах ФНЧ 4,5 меньще сигналов с выходов модулятора 15 (сигналы находятся вне полосы пропускания ФНЧ 4,5), среднеквадратичная частота суммарных сигналов близка К частоте сигналов модулятора 15. В случае, если сигналы на выходах ФНЧ 4, 5 больше сигналов модулятора 15 (сигналы находятся в полосе пропускания ФНЧ 4, 5), среднеквадратичная частота суммарных си,гналов близка к среднеквадратичной частоте сигналов с выходов ФНЧ 4, 5. Изменение среднеквадратичной частоты суммарного сигнала при изменении положения полезного сигнала относительно полосы ФНЧ 4, 5 обеспечивает такое управление перестраиваемым генератором 10, при котором скорость перестройки значительно замедляется, когда сигнал попадает в полосу пропускания ФНЧ 4, 5, и ускоряется в других случаях. Предложенное устройство чувствительно не только к расстройке частоты перестраиваемого генератора 10 и средней частоте спектра сигнала, но и к отношению сигнал/шум па входе устройства. Увеличение Отнощения сигнал/шум при стабильности общего уровня сигнала и шума приводит к уменьшению величины шума на входе устройства и, следовательно, к уменьшению уровня сигналов с выходов ФНЧ 4, 5 при полезном сигнале вне их полосы. Уровень же выходных сигналов модулятора 15 вследствие стабильности общего уровня сигнала и щума па входе устройства остается неизменным. Следовательно, это вызовет дополнительное увеличение среднеквадратичной частоты суммарного сигнала и ускорение перестройки перестраиваемого генератора 10. Таким образом, поиск более сильного сигнала будет осуществляться быстрее. В то же время пропорциональное изменение уровней и сигнала и шума на входе устройства не изменяет среднеквадратичной частоты суммарного сигнала на входах усилителей-ограничителей 8,9, а следовательно, и скорость поиска, поскольку мощности сигналов с выходов ФНЧ 4, 5 и модЗлятора 15 изменяются в одном и том же отношении. Отмеченные особенности позволяют существенно ускорить поиск сигнала при сохранении чувствительности обнарул :ения. Переход в режим слежения за сигналом характеризуется выдачей с обнаружителя 11 сигналов на модулятор 15 сигнала, по -которому на выходах модулятора 15 устанавливаются минимальные постоянные напряжения, близкие к нулю. В этом случае управление перестраиваемым генератором 10 ведется исключительно по сигналам с выходов ФНЧ 4, 5. Предложенное устройство позволяет уменьшить время поиска сигнала с одновременным повышением чувствительности обнаружения, что улучшает характеристики доплеровских измерителей скорости, расширяя возможности их использования для высокоманевренных объектов. Формула изобретения Устройство для слежения за средней частотой узкополосного спектра сигнала, содержащее квадратурно-фазовый дискриминатор нулевых биений, состоящий из двух каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные смеситель, фильтр нижних частот, резистор и усилитель-ограничитель, п.ри этом входы смесителей объединены и являютя входом устройства, выходы усилителей-оганичителей квадратурно-фазового дискримиатора нулевых биений соединены с входами

перестраиваемого генератора и ооларужителя сигналов, а квадратурные выходы перестраиваемого генератора соединены с входами смесителей квадратурно-фазового дискриминатора нулевых биений и входами обнаружителя сигналов, отличающееся те:м, что, с целью сокращения времени поиска сигнала, в него дополнительно введены последовательно соединенные детектор входно:го сигнала, фильтр нижних частот, повторитель и модулятор, -причем вход детектора входного сигнала соединен с входом устройства, первые два входа модулятора соединены с квадратурными

выходами перестраиваемого генератора, а третий вход - с выходом обнаружителя сигналов и дополнительным входом перестраиваемого генбратора, квадратурные выходы .модулятора соединены соответственно через суммирующие резисторы с входами усилителей-ограничителей квадратурно-фазового дискриминатора нулевых биений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Колчинский В. Е. и др. Доплеровские устройства и системы навигации. М., «Советское радио, 1975, с. 241-250, рис. 7.23 и рис. 7.26.